Химический состав алюминиевых антифрикционных сплавов

Марка сплава	Состав, %
	Ni	Mg	Sb	Cu	Si	Sn	Ti
Сплавы I группы
АН–2,5 АСМ	2,7…3,3 –	–0,3…0,7	3,5 3,5…6,5	– –	– –	– –	– –
Сплавы II группы
АО 9–1 АО 3–1 АО 9–2 АО 9–2Б АО 20–1	– 0,4 1,0 – –	– – – – –	– – – – –	1,0 1,0 2,25 1,75 1,0	– 1,85 0,5 – –	9,0 3,0 9,0 9,0 20,0	– – – 0,02…0,1 0,02…0,1
Остальное Al

В последние годы в России получил распространение алюминиевый сплав ДО10С2, содержащий, масс.%: 10 Sn; 2Pb; 0,3Zn; 1,5Cu; 1,5Si. Этот сплав обладает повышенной усталостной прочностью и задиростойкостью.

Сплавы на основе цинка. Эти сплавы обладают низкой температурой плавления (около 400 ºС). Поэтому они больше, чем бронзы и алюминиевые сплавы размягчаются при нагреве, благодаря чему легче прирабатываются и меньше изнашивают сопряженные поверхности. В табл. 23 приведены химический состав и механические свойства стандартных цинковых сплавов (ГОСТ 21437-91).

Таблица 23

Состав и свойства стандартных литых цинковых сплавов

Марка сплава	Содержание элементов, % (остальное Zn)			Механические свойства (не менее)
	Al	Cu	Mg	в, МПа	,%	НВ
ЦАМ 9-1,5 ЦАМ 10-5	9,0…11,0 9,0…12,0	1,0…2,0 4,0…3,5	0,03…0,06 0,03…0,06	250 250	1,0 0,4	95 100

Цинковые сплавы являются весьма технологичными при изготовлении как монометаллических, так и биметаллических трущихся деталей. Содержание цинкового сплава со сталью легко осуществляется литьем и совместной прокаткой, чем с помощью слоя жидкого цинка, наносимого способом горячего цинкования.

Латуни по антифрикционным свойствам значительно уступают бронзам и чаще всего используются в качестве заменителей последних. Латуни марок ЛЦ16К4, ЛЦ38Мц2С2, ЛЦ40Мц3А и др. применяются при малых скоростях скольжения и невысоких давлениях, например, для опор трения приборов.

Антифрикционные материалы на основе полимеров наиболее часто используются для работы с жидкостями, не обладающими смазочными свойствами и в условиях без смазки. Для повышения антифрикционных свойств, износостойкости в состав полимеров вводятся различные наполнители. Часто полимеры используются в виде составной части антифрикционных материалов, заполняющей их поры.

Антифрикционные самосмазывающиеся пластмассы (АСП). Преимуществами применения подшипников из АСП вместо традиционных является упрощение конструкций подшипниковых узлов, снижение трудоемкости при изготовлении и эксплуатации, уменьшения размеров и массы, экономии смазочных материалов.

По составу АСП можно разделить на несколько групп:

– композиции, которые содержат в полимере антифрикционные добавки – наполнители со слоистой анизотропной структурой (графит, дисульфит молибдена, нитрид бора и др.), антифрикционные полимеры (полиэтилен, фторопласт-4 и др.), жидкие или пластичные смазочные материалы (типа маслянитов);

– композиции с комплексными наполнителями. Наряду с антифрикционными добавками в них содержатся прочные наполнители (кокс, стеклянные, углеродные, металлические или полимерные волокна, ткани, древесная крошка, металлические или минеральные порошки). Введение подобных комплексных наполнителей существенно повышает свойства АСП;

– комбинированные материалы типа металлофторопластовой ленты, которые совмещают в себе преимущества составных частей: прочность и теплопроводность металлической основы; высокие теплопроводность, прочность и противозадирные свойства пористого слоя из сферических частиц антифрикционного сплава; антифрикционные свойства заполняющей поры и образующей поверхностный слой смеси полимера с наполнителем. В России выпускаются комбинированные материалы для работы без смазки (с фторопластом-4) и со смазкой (с полиформальдегидом).

В качестве связующего АСП используются термопластичные и термоактивные полимеры. Из термопластичных наиболее часто применяются высокопрочные кристаллические полиамиды (П6, П12, П66, П610, ПА610), капрон, нейлон, полиакрилаты и другие фторполимеры. Из термореактивных связующих используются почти все известные полимеры этого типа: фенолформальдегидные, эпоксидные, фурановые и др.

Наполненные фторполимеры. Фторопласт-4 обладает уни­кальными антифрикционными свойствами. Без смазки по самому себе, металлам и другим твердым телам при малых скоростях скольжения коэффициент трения составляет сотые доли единицы. Однако механическая прочность, износостойкость и теплопроводность – низкие. Введение во фторопласт-4 наполнителей, не изменяя коэффициента трения в сотни (и даже тысячи) раз повышает его износостойкость и механические свойства.

В России выпускаются композиционные антифрикционные материалы на основе фторопласта-4 с различными наполнителями: Ф4 Г21 М7 (21 % графита и 7 %дисульфида молибдена), Ф4 Г20 М5 С10 (20 % графита, 5 % дисульфида молибдена, 10 % рубленного стекловолокна), Ф4 К20 (20 % кокса), Ф4 Г3 (3 % графита), Ф4 С15 (15 % стекловолокна) и ряд других.

Композиционные материалы на основе фторопласта-4 могут работать без смазки при скоростях скольжения не более 0,5…1,0 м/с.

Металлофторопластовые материалы. Подшипники из этих материалов изготавливаются штамповкой из ленточного металлофторопластового комбинированного композита. Они успешно могут работать без смазки в различных газовых средах и в вакууме, а также при недостаточной смазке в диапазоне температур от -200 до + 300 ºС. Металлофторопластовый материал состоит из стальной основы (стали 08КП, 10КП), тонкого напеченного пористого слоя из высокооловянистой бронзы (0,3 мм), поры которого заполнены смесью фторопласт-4 с дисульфидом молибдена.

Подшипники скольжения из металлофторопластового материала при­меняются в авиации, в легкой и пищевой промышленности, автомобилестроения, электротехнической промышленности. Перспективно их использование в сельскохозяйственном машиностроении, в станкостроении.

По типу металлофторопластового выпускается промышленностью ленточный комбинированный материал для работы со смазкой.

Его отличие заключается в использовании вместо фторопласта-4 другого полимера (полиформальдегида) и наполнителя.

Углеграфитовые антифрикционные материалы. Эти материалы нашли применение при работе без смазки в различных газовых (исключая инертные газы, осушенные газы и воздух, вакуум) и жидких агрессивных средах в диапазоне температур от -200 до +2000 ºС.

По технологическим признакам графитовые антифрикционные материалы делятся на следующие группы:

– обожженные твердые (АО);

– графитированные (АГ);

– обожженные и графитированные, пропитанные смолами;

– обожженные и графитированные, пропитанные металлами;

– с полимерным связующим.

Графитовые антифрикционные материалы изготавливаются из нефтяного кокса с добавками природного графита или пекового кокса, сажи и антрацита. Для получения обожженного материала заготовки обжигаются в восстановительной атмосфере при температуре 1000…1500 ºС.

В процессе обжига идет коксование связующего без структурных изменений основного твердого сырья. Полученные таким образом материалы – пористые. При заполнении пор материалами или полимерами повышаются плотность и прочностные характеристики.

Разработаны и другие материалы на основе углерода: углеситалл, силицированный графит, углеграфитовые материалы с различными пропитками.

Углеграфитовые антифрикционные материалы используются при изготовлении поршневых колец компрессоров и холодильных агрегатов, подвижных уплотнений для герметизации газовых и жидких сред, подшипников скольжения различных направляющих.