7.8. Рекомендована література
1. Бялік О.М., Черненко В.С., Писаренко В.М., Москаленко Ю.Н. Металознавство. – К.: Політехніка, 2008.- 384 с.
2. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. – M.: Машиностроение, 1990. – 528 с.
3. Болховитинов Н.Ф., Болховитинова Е.Н. Атлас макро- и микроструктур металов и сплавов. – М.: Машгиз, 1964 - 86с.
Лабораторна робота № 8
Підшипникові сплави
Мета роботи – ознайомитись із підшипниковими сплавами, вивчити їх структуру, види, властивості, функціональне призначення.
8.1. Прилади та матеріали
Металографічний мікроскоп.
Зразки антифрикційних матеріалів (чавунів, бабітів, бронз).
Атлас мікроструктур сплавів.
8.2. Порядок виконання роботи
Ознайомитись із зразками.
Зарисувати та описати мікроструктури матеріалів.
Ознайомитись з марками, хімічним складом, властивостями та призначенням підшипникових сплавів.
Оформити результати роботи і скласти протокол.
8.3. Загальні відомості
Підшипниковими називаються сплави, з яких виготовляють вкладки підшипників ковзання. Крім чавуну та бронзи до них належать спеціально для цього створені легкотопкі сплави на основі олова, свинцю та інших металів - так звані бабіти.
Вкладки підшипників найчастіше працюють у парі зі сталевим валом. Щоб така пара тертя була довговічною, повинні виконуватися певні умови:
Підшипниковий сплав повинен мати малий коефіцієнт тертя у парі зі сталевим валом.
Обидві поверхні тертя мають мало зношуватися.
Для реалізації цих основних вимог у підшипнику ковзання тертя повинно бути не сухим, а рідинним, тобто поверхні вала і вкладки мають бути відокремлені одна від одної плівкою мастила. Труднощі при цьому полягають не в утворенні такої плівки, а в її утриманні у проміжку між поверхнями тертя, звідки її вичавлює тягар вала та усього, що на ньому знаходиться (колесо вагона, диск турбіни тощо). Отже, підшипниковий сплав повинен мати таку структуру, яка забезпечить утримання мастила.
Шарпі (1898 р.) сформулював правило щодо структури підшипникових сплавів: м’яка, пластична основа та тверді включення певного розміру та певної кількості, рівномірно у ній розподілені (рисунок 8.1).
При додержанні цього правила у початковий період роботи щойно зібраного підшипника (так званого припрацювання) м'яка основа посилено зношується, а тверді включення – майже ні. У результаті геометричні розміри підшипника практично не змінюються, а на робочій поверхні вкладки з'являється сітка капілярів, по яких циркулює мастило.
Рисунок 8.1 – Схема підшипника ковзання
Наведені вище вимоги до підшипникових сплавів є головними, але ними перелік далеко не вичерпується. Іншими вимогами є такі:
Підшипниковий сплав повинен витримувати достатній питомий тиск.
Він має бути легкоплавким, щоб його можна було заливати прямо у підшипник, але не занадто – щоб витримував певні робочі температури.
Сплав має легко і неодноразово перетоплюватися без вигоряння своїх компонентів.
Сплав повинен легко припаюватися до стінок вкладки при заливанні.
Бажані добра теплопровідність, значний опір корозії.
Якомога нижча вартість сплаву.
Зрозуміло, що підшипникового сплаву, який би однаково добре задовольняв усі ці вимоги, не існує. З металевих сплавів для підшипників ковзання використовуються:
Антифрикційні чавуни. Це найдешевший антифрикційний матеріал, який витримує значний питомий тиск, але коефіцієнт тертя у пари сталь-чавун вищий, ніж у інших пар, тому в швидкохідних двигунах цей матеріал використовувати не можна.
Олов'яна і свинцева бронзи. Ці сплави мають високу міцність, тому їх застосовують у відповідальних підшипниках з важкими умовами праці – при високому питомому тиску та великих обертах двигуна.
Бабіти відзначаються своєю малою твердістю, отже, добре зберігається шийка вала; їх коефіцієнт тертя у парі зі сталлю мінімальний, нарешті, вони добре утримують мастило.