Классификация антифрикционных материалов

Металлические материалы:	Баббиты (сплавы на основе Sn и РЬ), Бронзы и латуни Алюминиевые антифрикционные сплавы Цинковые антифрикционные сплавы Графитизированные чугуны и стали
Неметаллические материалы:	Полимерные антифрикционные материалы Древесные антифрикционные материалы Графитовые материалы
Комбинированные материалы:	Металлографитовые Металлополимерные

Структура подшипниковых сплавов

Наибольшее применение в технике нашли металлические подшипники скольжения. Для их изготовления используют сплавы цветных металлов Sn, Pb, Al, Zn и другие, подбирая химический состав сплавов так, чтобы в структуре сплава образовались две фазы - мягкая и твердая. В зависимости от принятого состава сплава можно получить два типа неоднородной структуры с различным соотношением мягкой и твердой фаз и, следовательно, два типа подшипников скольжения, характеризуемые как: «мягкая основа и твердые включения» и «твердая основа и мягкие включения», рисунок 1.

Мягкой основой у подшипниковых сплавов являются металлы Sn, Pb, Al и твердые растворы других элементов (Sb, Cu, Mg и др.) в этих металлах, а твердыми включениями - химические соединения SnSb, Cu₆Sn₅, Pb₃Ca, CuZn₃, AlSb и др.

Рисунок 1 Схема структуры подшипника скольжения

а – мягкая основа и твердые включения (баббит Б83)

б – твердая основа и мягкие включения (бронза БрС30)

Твердой основой в подшипниковых сплавах - бронзах является Си или растворы Sn и Zn в Си с мягкими включениями Рb, а в чугунах соответственно феррито-перлитная или перлитная основа с включениями графита.

Механические и эксплуатационные свойства у сплавов систем «мягкая основа и твердые включения» и «твердая основа и мягкие включения» существенно отличаются между собой, что определяет различие в их практическом применении в зависимости от удельных нагрузок, скорости перемещения трущихся поверхностей, температурных условий, характера смазки и др.

Химический состав антифрикционных подшипниковых сплавов приведен в таблице 1, 2, 3, 4.

Свойства подшипниковых сплавов

Свойства подшипниковых сплавов: физические, механические, антифрикционные зависят, прежде всего, от типа сплава, соотношения основных компонентов и количества легирующих добавок.

Свойства подшипниковых сплавов различных_; типов приведены в таблице № 5.

Характеристики различных антифрикционных материалов, применяемых в различных отраслях техники, приведены в таблице № 6.

Условия работы и области рационального применения различных подшипниковых сплавов приведены в таблице №7 .

Сравнительные характеристики эксплуатационных свойств баббита Б83 и бронзы БрС30 даны на рисунке 2.

Рисунок 2 Сравнительные характеристики эксплуатационных свойств

а – баббита Б83; б – бронзы БрС30.

Многослойные подшипники скольжения

В настоящее время наибольшее распространение получили многослойные подшипники, в состав которых входят многие из рассмотренных выше сплавов. Сплавы или чистые металлы расположены слоями, каждый из которых имеет определенное назначение.

Так, баббиты, имея наибольшую прочность (_в=60..120 МПа, НВ200-300) могут применяться только в подшипниках, имеющих прочный стальной или бронзовый корпус. Тонкостенные подшипниковые вкладыши автомобильных двигателей изготавливают штамповкой из биметаллической ленты, полученной на линии непрерывной заливки. Подшипники большого диаметра заливают индивидуально стационарным или центробежным способом, а также литьем под давлением.

По конструкции подшипниковые вкладыши могут быть двух-, трех-и четырехслойными. На рисунке 3 показаны лента для двуметаллического вкладыша (а) и лента для триметаллического вкладыша (б).

а

б

Рисунок 3 Схема строения вкладыша подшипника скольжения

а – двуметаллического (двухслойного);

б – триметаллического (трехслойного).

Высокие антифрикционные свойства и высокое сопротивление усталостным разрушениям обеспечивают триметаллические подшипники, состоящие из стальной основы, промежуточного пористого медноникелевого или металлокерамического слоя (железо-графитовый или бронзо-графитовый слой) и свинцового сплава, заполняющего поры промежуточного слоя и образующего рабочий поверхностный слой толщиной не более 0,1 мм.

Четырехслойный подшипник автомобильного двигателя состоит из стального основания, слоя свинцовистой бронзы (БрСЗ0) толщиной 250 мкм, тонкого слоя (10 мкм) никеля или латуни и слоя сплава Pb-Sn толщиной 25 мкм. Стальная основа обеспечивает прочность и жесткость подшипника; верхний мягкий слой улучшает прирабатываемость, а когда он износится, рабочим слоем становится свинцовистая бронза. Слой никеля служит барьером, не допускающим диффузию олова из верхнего слоя в бронзу, рисунок 4.

Рисунок 4 Схема строения четырехслойного металлического подшипника скольжения: 1 – сплав свинца и олова; 2 – никель; 3 – свинцовистая бронза; 4 - сталь