Антифрикційні сплави

Антифрикційні матеріали призначені для виготовлення під­шипників (опор) ковзання, які часто використовуються в су­часних машинах і приладах завдяки їх стійкості до вібрацій, безшумній роботі та незначним габаритам.

Основними функційними властивостями підшипникового матеріалу є антифрикцінність і стійкість до втоми. Антифрикційність — це здатність матеріалу забезпечувати низький кое­фіцієнт тертя ковзання з метою досягнення високої зносо­стійкості як самого підшипника, так і спряженого сталевого чи чавунного вала.

Бабітами називають м'які антифрикційні сплави на основі олова або свинцю. Їх маркують літерами "Б", якщо вони на основі олова, "БС" — містять олово і свинець, "БК" — свинець та кальцій, "БН" — олово й домішки нікелю, а також числами, що відпові­дають вмісту олова у відсотках.

За хімічним складом бабіти поділяють на олов'яні (Б88, Б83), олов'яно-свинцеві (Б16, БС6) та свинцеві (БКА, БК2).

Через великий вміст високовартісного олова такі бабіти ви­користовують для відповідальних підшипників, які працюють при великих швидкостях і високих (Б88) та середніх (Б83, Б83С) на­вантаженнях (парових турбін, турбокомпресорів, дизельних дви­гунів суден, опор гребних гвинтів тощо). Через низький опір втомі товщина шару бабіту підшипника не перевищує 1 мм.

Олов'яно-свинцеві бабіти містять не більше 17% олова. М'я­кою основою у них є твердий розчин олова, сурми та міді у свинці. Бабіт Б16 крихкіший за Б83, тому замінює його у спокійних умовах роботи: у підшипниках електровозів, паровозів, парових машин, гідротурбін тощо. Найдешевшим з бабітів є бабіт БС6; його застосовують у підшипниках нафтових двигунів, металообробних верстатів, а також для ударно-навантажених підшипників автотракторних двигунів. Ще дешевшими с свинцеві бабіти з кальцієм і натрієм (БКА, БК2). Ці бабіти використовують у підшипниках трамваїв і залізнич­них вагонів, у гірничодобувних машинах тощо.

Замінником високовартісних бабітів є алюмінієвий сплав АСМ (3,5...6,5% Sb, 0,3...0,7% Мg, решта — Аl).

До антифрикційних сплавів з м'якою основою належать та­кож олов'янисті та олов'янисто-цинково-свинцевисті бронзи. Це, наприклад, брон­зи БрО1ОФ1, БрО10Ц2, БрO5Ц5С5, БрО6Ц6СЗ. Iз них виготов­ляють підшипники ковзання електродвигунів, компресорів, що працюють при значних тисках і середніх швидкостях ковзання.

До сплавів з твердою основою належать також графітизовані чавуни. Роль м'яких вкраплень у них виконує графіт. Для роботи в умовах високих тисків і малих швидкостей ковзання використовують сірі чавуни СЧ15, СЧ20, леговані антифрик­ційні чавуни АЧС-1. АЧС-2, АЧС-3, високоміцні АЧВ-1, АЧВ-2. а також ковкі АЧК-1, АЧК-2. Перевагою чавунів є невисока вартість, а недоліка­ми — недостатня припрацьовуваність до спряженої деталі, чу­тливість до наявності мастила і ударних навантажень.

Широке застосування у техніці отримали шаруваті підшип­ники. Перелічені антифрикційні матеріали, чисті метали та ос­нова розміщені у них окремими шарами, кожен з яких має своє функційне призначення. Наприклад, чотиришаровий під­шипниковий матеріал для сучасних автомобільних двигунів скла­дається зі сталевої основи, на яку нанесено шар свинцевої бро­нзи БрСЗ0 товщиною 250 мкм. Цей шар покритий тонким (~ 10 мкм) шаром нікелю або латуні. Останній шар тощиною 25 мкм виготовлений зі сплаву олова та свинцю. Ста­лева основа забезпечує міцність і жорсткість підшипника у вигляді вкладиша. Верхній м'який шар поліпшує припрацьову­ваність. Після його спрацювання робочим шаром стає бронза. Шар нікелю або латуні запобігає дифузії олова з верхнього шару у свинцеві вкраплення бронзи.