3. Антифрикционные материалы

Для изготовления подшипников скольжения, уплотнений, под­пятников, наряду с литыми сплавами типа бронз, баббитов и чугунов, используют антифрикционные материалы, изготовленные методом порошковой металлургии. Они создаются на основе меди или железа и в своем составе содержат вещества типа твер­дых смазок (графит, сульфиды и др.), что обеспечивает им задан­ные механические и эксплуатационные свойства.

Антифрикционные порошковые материалы характеризуются низким коэффициентом трения, хорошей износостойкостью, спо­собностью легко прирабатываться к валу и выдерживать значи­тельные нагрузки. Они обладают рядом преимуществ по сравнению с обычными антифрикционными материалами. Их износостойкость в несколько раз выше, чем у бронз и баббитов. Они работают при более высоких скоростях и давлениях. Наличие в структуре пористости, регулируемой в широких пределах (до 35 %) поз­воляет их предварительно пропитывать смазочными маслами. Во время работы по мере нагревания масло, удерживаемое в порах и мельчайших каналах материала капиллярными силами, посте­пенно вытесняется наружу и образует смазочную пленку на рабо­чей поверхности. При остановке и последующем охлаждении подшипника масло частично всасывается обратно в поры. Поэтому пористые подшипники могут работать длительное время без дополнительной смазки. Эффект самосмазываемости в пропитанных маслом пористых подшипниках, без подвода смазки извне, может сохраниться в течение 3000—5000 ч.

Композиционные антифрикционные порошковые материалы позволяют иметь равномерно распределенные включения из ве­ществ, играющих роль твердой смазки. К таким веществам отно­сятся графит, сульфиды, пластмассы и некоторые другие соеди­нения.

Такие материалы имеют сравнительно низкий коэффициент трения при работе без жидкой смазки (в режиме сухого трения). Сочетание повышенных антифрикционных свойств твердых смазок и пластмасс со свойствами металлов позволяют получать мате­риалы, способные работать в воде, агрессивных жидкостях, бензине, различных газовых средах, в вакууме, а также в усло­виях высоких и низких температур.

Порошковые антифрикционные материалы могут пред­ставлять собой каркасные конструкции, в которых каркас вы­полнен из прочного материала, а промежутки заполнены более мягким. Можно, наоборот, иметь мягкую матрицу с равномерно распределенными твердыми включениями разной степени дисперс­ности, повышающими работоспособность подшипников. Эти особенности позволяют осуществлять нап­равленное регулирование свойств порош­ковых антифрикционных материалов при­менительно к конкретным условиям экс­плуатации.

Широко используют следующие основ­ные группы порошковых антифрикцион­ных материалов.

Антифрикционные материалы на осно­ве железа содержат графит, молибден, сульфиды, серу и т. д., что обеспечивает им заданную прочность, твердость, струк­туру и эксплуатационные свойства. Для работы в условиях трения без смазки или ограниченной смазки при высоких ско­ростях, повышенных нагрузках и темпе­ратурах применяется железографитовый материал ЖГрЗЦС4 (графит 3 %, цинк сернистый 4 %). Износостойкость подшипников из такого мате­риала в 3—10 раз больше, чем из литых бронз или баббитов.

Высоколегированный железографит марки ЖГрЗМ15 (графит 3 %, молибден 15 %) применяется для работы в режиме само­смазывания, при трении без смазки на воздухе, при температурах до 250—400 °С. Его износостойкость вдвое больше, чем сульфи-дированных железографитовых материалов. Он находит при­менение в подшипниках скольжения электрооборудования, в узлах трения компрессоров.

Высокие характеристики приобретает металлографит при вве­дении его в состав стеклопорошка в количестве 5—10 %. Коэффи­циент трения уменьшается почти в два раза при одновременном увеличении допустимой рабочей температуры. На рис. 142 при­ведена зависимость долговечности подшипников из обычного железографита и того же материала со стеклопорошком. Железо-графит со стеклопорошком применяют в узлах трения, работа­ющих при высоких нагрузках, в условиях глубокого вакуума и при воздействии коррозионных сред. Бронзографитовые мате­риалы БрО(8— 10)Гр(2—4.) (олово 8—10 %, графит 2—4 %) при­меняют при работе во влажных и слабоагрессивных средах. Под-

шипники из бронзографита по сравнению с железографитом до­пускают меньшие удельные механические и тепловые нагрузки.

Сульфидированные и сульфоборированные антифрикционные материалы на основе порошков коррозионностойких сталей марок 10Х23Н18Н15, 08Х18Н9, 14Х17Н2 отличаются высокой коррозионной стойкостью, прочностью и жаропрочностью и при­меняются для изготовления подшипников, работающих в воде, агрессивных жидких и газовых средах, в условиях сгорания топлива при повышенных температурах.

Металлопластмассовые антифрикционные материалы пред­ставляют собой высокопористый металлический каркас из бронзы, железа, коррозионностойкой стали и т. д., пропитанный фторо­пластом или пластмассой другого вида. Сочетание повышенных антифрикционных свойств пластмасс со свойствами металлов позволяет получать материалы, способные работать в вакууме, различных газовых средах, воде, агрессивных жидкостях, бен­зине, некоторых кислотах, а также в условиях низких температур. Для повышения антифрикционных свойств к этим материалам добавляют тонкие порошки свинца, сульфидов, молибдена, стекло­волокна и т. д. Эти наполнители выполняют роль сухой смазки и упрочняют пластмассовый слой. Металлопластмассовые под­шипники работают без смазки при температурах от +280 до —200 °С.

Внедрение порошковых подшипников повышает надежность и долговечность работающего оборудования, снижает трудоем­кость процесса их изготовления, позволяет уменьшить отходы металла в стружку, обеспечивает экономию дефицитных цветных металлов и сплавов.