Антифрикційні матеріали
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Антифрикційні матеріали

Антифрикційні матеріали (від анти... і лат.(латинський) frictio — тертя), матеріали, вживані для деталей машин (підшипники, втулки і ін.), що працюють при терті ковзання і володіють в певних умовах низьким коефіцієнтом тертя. Відрізняються низькою здатністю до адгезії, хорошою прірабативаємостью, теплопровідністю і стабільністю властивостей. В умовах гідродинамічного мастила, коли деталі (тиск, що не деформується під впливом, в змащувальному шарі) повністю розділені порівняно товстим шаром змащувального матеріалу, властивості матеріалу цих деталей не надають впливи на тертя. Антіфрікционность матеріалів виявляється в умовах недосконалого мастила (або при терті без мастила) і залежить від фізичних і хімічних властивостей матеріалу, до яких відносяться: високі теплопровідність і теплоємність; здатність утворювати міцні граничні шари, що зменшують тертя; здатність матеріалу легко (пружно або пластично) деформуватися або зношуватися, що сприяє рівномірному розподілу навантаження по поверхні зіткнення (властивість прірабативаємості). До антіфрікционності відносяться також мікрогеометрична будова поверхні, а саме певна міра шорсткості або пористості, при яких масло стримується в поглибленнях, і здатність матеріалу «поглинати» тверді абразивні частки, що попали на поверхню тертя, оберігаючи тим самим від зносу зв'язану деталь. Прояву антіфрікционності в умовах сухого тертя сприяє наявність в матеріалі таких компонентів, які, самі володіючи змащувальною дією і присутній на поверхні тертя, забезпечують низьке тертя (наприклад, графить, дисульфід молібдену і ін.). Однією з важливих властивостей А. м., обумовлюючих антіфрікционность при всіх умовах тертя, є його нездатність або мала здібність до «схоплювання» (адгезії) з матеріалом зв'язаної деталі. Найбільш схильні до «схоплювання» при терті однойменні пластичні метали в парі, що мають гранецентровану і об'емноцентрірованную кубічних грат. При терті по сталі найменш схильні до «схоплювання» срібло, олово, свинець, мідь, кадмій, сурма, вісмут і сплави на їх основі.

загрузка...

  Найбільш поширені як А. м. підшипникові матеріали (ПМ), вживані для підшипників ковзання. Окрім антифрикційних властивостей, вони повинні володіти необхідною міцністю, опором корозії в середовищі мастила, технологічністю і економічністю. Унаслідок відмінності у вимогах до матеріалу підшипника, створюючого поверхню тертя (антіфрікционность), і до останньої частини підшипника (достатня міцність) набули поширення ПМ і підшипники, в яких основа складається з міцного конструкційного матеріалу (наприклад, стали), а поверхня тертя — з шару А. м. (наприклад, бабіту). А. м. наноситься ливарним способом на заготівку підшипника або на безперервно рухому сталеву стрічку; з отриманої біметалічної стрічки (див. Біметал ), що калібрується, підшипники (вкладиші і втулки) виготовляються штампуванням.

  ПМ діляться на металевих і неметалічних. До металевими ПМ відносяться: сплави на основі олова, свинцю, міді, цинку, алюмінію, а також деякі чавуни; до неметалічних ПМ — деякі види пластмас, матеріали на основі деревини, графіто-вугільні матеріали, гума. Деякі ПМ є поєднанням металів і пластмас (наприклад, пористий шар, утворений спеченими бронзовими кульками, просочений фторопластом-4 або фторопластом-4 з наповнювачами).

  ПМ на основі олова або свинцю (баббіти) застосовуються в підшипниках у вигляді шару, залитого по сталі (інколи по бронзі). Міцне зчеплення досягається спеціальним очищенням стали; можливе також наплавлення бабіту (для великих підшипників) і заливка ним поверхні підшипника, що має поглиблення або пази для кращого зчеплення. Підшипники автомобілів виготовляються штампуванням з біметалічної стрічки стальбаббіт.

  ПМ на мідній основі — бронзи олов'янисті, олов'яно-свинцеві свинцеві, деякі безоловянниє, а також деяка латунь. Для найбільш напружених підшипників двигунів внутрішнього згорання застосовуються свинцеві пластичні бронзи (25% свинцю і більш) у вигляді тонкого шару, залитого по сталі.

  ПМ на цинковій основі (див. Цинкові сплави ) служать замінниками бронзи, наприклад сплав ЦАМ 9—1,5 застосовується в підшипниках паровозів як для виготовлення вкладишів цілком, так і для заливки по сталі; відомий також метод плакированія стали цим сплавом при виробництві біметалічної стрічки плющенням.

  ПМ на основі алюмінію (див. Алюмінієві сплави ), широко вживані для підшипників двигунів внутрішнього згорання, можна підрозділити на 2 групи по міри пластичності (оцінюваною по твердості). В порівнянні з баббітамі пластичні алюмінієві сплави володіють вищою теплопровідністю і кращими механічними властивостями при підвищених температурах; вони набагато дешевші, але гірше приробляються, менш здатні «поглинати» тверді частки і декілька сильніше зношують зв'язаний сталевий вал. Їх властивості покращують нанесенням на робочу поверхню тонкого (25 мкм ) шару олов'яно-свинцевого сплаву. Найбільш високими антифрикційними властивостями володіє алюмінієвий сплав з 20% олова, з мікроструктурою, отриманою в результаті пластичної деформації і відпалу. Сплави з твердістю HB < 350 Мн/м 2 (35 кгс/мм 2 ) застосовують для виробництва шляхом спільного плющення із сталлю біметалічних стрічок або смуг, з яких в подальшому штампують вкладиші підшипників. Сплави з вищою твердістю ( HB = 450 Мн/м 2 , або 45 кгс/мм 2 ) застосовують для виготовлення підшипників дизелів.

  Сірий перлитовий чавун при певній мікроструктурі (перлит середньо- або крупнопластінчатий, графіт середньої великої, фосфідная евтектика у вигляді ізольованих включень) володіє антифрикційними властивостями і використовується для підшипників, що працюють при невисоких навантаженнях і малих швидкостях.

  ПМ на основі пластмас з наповнювачами з тканини (текстоліт) деревної шпони, деревної крихти з успіхом застосовують в підшипниках, рясно змочуваних водою, при невисоких частотах обертання валу. Все більше поширення як ПМ отримують пластмаси (поліаміди, політетрафторетилен і ін.), що працюють з мастилом маслом або водою. Поліаміди використовують також у вигляді тонкого покриття (наприклад, 0,3 мм ) по металевій основі підшипника, що підвищує допустиме навантаження. Режим роботи підшипників з пластмас обмежується температурою на поверхні тертя (наприклад, для поліамідів не більш 80—100°c). Особливість деяких підшипників з поліамідів — майже повна відсутність зношування зв'язаного сталевого валу. Найкращою антіфрікционностью в порівнянні з іншими пластмасами при малій швидкості ковзання без мастила володіє Фторопласт-4, причому низьке тертя зберігається у нього в широкому інтервалі робочих температур від —200°С до 260°c.

  ПМ на основі деревини. Як ПМ в основному використовують натуральну деревину і пресовану деревину, древеснослоїстиє пластики. Приклад натурального ПМ — гваякове або бакаутовоє дерево, вживане при мастилі водою. ПМ на основі деревини використовують при рясному мастилі водою в підшипниках прокатних станів, водяних турбін, валів корабельних гвинтів.

  Графіто-вугільні ПМ є продукти пресування і термічної обробки суміші нафтового коксу і кам'яновугільної смоли з невеликою кількістю натурального графіту. Застосовуються як ПМ для роботи без мастила при невисоких питомих навантаженнях, температурі до 480°С, в повітряному середовищі. Виготовляються також графіто-вугільні ПМ, просочені рідкими металами або смолою.

  Гуму як ПМ використовують при хорошому мастилі водою, малих питомих навантаженнях і невеликих швидкостях ковзання. Режим роботи обмежується температурою на поверхні тертя 50—70 °С.

  Металло-керамічні ПМ, що самосмазивающиеся, застосовують у вигляді пористих втулок (головним чином малого розміру, що працюють при низьких швидкостях без підведення мастила ззовні). Виготовляються спіканням заздалегідь спресованих заготовок з порошків олов'янистої бронзи (10% Sn) з домішкою графіту або заліза з графітом. Міра пористості — близько 25%. Втулки просочуються маслом.

  Літ.: Хрущов М. М., Сучасні теорії антіфрікционності підшипникових сплавів, в кн.: Тертя і знос в машинах, сб.(збірка) 6, М-код.—Л., 1950; Петріченко Ст До., Антифрикційні матеріали і підшипники ковзання. Довідник, М., 1954; Шпагин А. І., Антифрикційні сплави, М., 1956; Буше Н. А., Підшипникові сплави для рухливого складу, М., 1967.

  М. М. Хрущов.