4.5. Антифрикционные (подшипниковые) сплавы на оловянной, свинцовой и цинковой основах

Рис. 4.12. Вкладыши подшипников скольжения

Антифрикционные материалы применяют для изготовления вкладышей подшипников скольжения. Вкладыши изготавливают в виде втулок или делают разъемными (в разъемных подшипниках) (рис.3.12). Основным требованием по эксплуатационным свойствам к материалам для подшипников является антифрикционность, т.е. способность материала обеспечивать низкий коэффициент трения (низкие потери на трение) и, следовательно, малую скорость изнашивания сопряженных деталей, а также - скольжение без заедания при любых нагрузках и скоростях.

Критериями оценки антифрикционных материалов являются:

1. Коэффициент трения f.

2. Допустимые нагрузочно-скоростные характеристики: давление на опору p и скорость скольжения U (обозначения по ГОСТ 79034-2001).

Параметр pU (МПа м/сек) называется удельной мощностью трения. С физической точки зрения, удельная мощность трения тем выше, чем выше способность материала к снижению температуры нагрева за счет высокой теплопроводности и снижению нагрузки в зоне контакта, при сохранении граничной смазки.

Свойства сплавов для подшипников скольжения зависят от комплекса физических, химических и механических свойств (табл. 4.13).

Таблица 4.13

Требуемые свойства сплавов для подшипников скольжения

Физические	Химические	Механические
1.Низкий коэффициент трения 2.Низкая температура плавления (для удобной заливки) 3.Высокая теплопроводность λ 4.Хорошая смачиваемость смазкой 5.Низкий коэффициент термического расширения 6. Отсутствие схватывания с материалом цапфы	1.Коррозионная стойкость в среде масел или в другой рабочей среде 2. Способность образовывать на поверхности защитные пленки	Хорошая прирабатываемость, т.е. способность при трении легко пластически деформироваться и увеличивать площадь фактического контакта, что снижает местное давление и температуру на поверхности подшипника

Требования высокой износостойкости и хорошей прирабатываемости удовлетворяются, если подшипниковые сплавы имеют гетерофазную структуру и состоят из мягких и твердых составляющих (рис. 4.13).

Назначение твердой фазы – быть опорой для вала и обеспечить износостойкость. Мягкая фаза в нормальных условиях работы должна обеспечить прирабатываемость сплава, удержать смазку, а в случае форсированных режимов – размягчиться и предупредить повреждение сопряженных поверхностей. Размягчение увеличивает площадь контакта подшипника с сопряженной поверхностью, способствует снижению удельной нагрузки и предотвращает схватывание. При тяжелых режимах трения мягкая фаза может плавиться и на некоторое время выполнять роль жидкой смазки.

Рис. 4.13. Схема структур сплавов для подшипников скольжения

В качестве антифрикционных материалов наиболее часто применяют баббиты, сплавы на цинковой или алюминиевой основе, бронзы.

Баббиты – подшипниковые сплавы на основе олова или свинца.

Баббиты на оловянной основе Б83, Б88, допускающие работу при давлениях до р = 20 МПа и рU = 75 МПа·м/с, применяют в тяжелонагруженных механизмах: паровые турбины, турбокомпресcоры, быстроходные дизели.

Рис. 4.14. Микроструктура баббита Б83.