Антифрикционные (подшипниковые) сплавы

Сплавы, из которых изготавливают вкладыши подшипников различных механизмов и двигателей, называются подшипниковыми.

Для этой цели применяют серый чугун, бронзу, алюминиевые сплавы и легкоплавкие сплавы на основе олова, свинца, баббиты.

Металл вкладыша должен обладать следующими свойствами:

– малым коэффициентом трения со стальной поверхностью;

– обе трущиеся поверхности должны мало изнашиваться;

– материал подшипника должен выдерживать достаточное удельное давление.

Первое и второе требования удовлетворяются тогда, когда структура вкладыша неоднородна и состоит из твердых включений и мягкой основы. После «приработки» на поверхности вкладыша образуется микрорельеф – выступают твердые включения, и между валом и вкладышем образуется зазор, в котором удерживается смазка (так называемый «принцип Шарпи»).

Для изготовления неответственных подшипников, работающих в условиях отсутствия ударных нагружений, применяют серый и ковкий перлитный чугун. Графитовые включения чугуна образуют каналы, в которых удерживается смазка. В случае сухого или полусухого трения графит сам играет роль смазки.

При повышенных удельных давлениях и больших скоростях вращения вала (например, в быстроходных дизелях) для изготовления подшипников применяют свинцовую бронзу Бр.С30 с содержанием около 30 % Pb.

Структура бронзы представляет собой механическую смесь меди (светлые зерна) и свинца (темные зерна). В таких подшипниках основа – сравнительно твердая медь, включения – мягкий свинец (рис. 14.8, а).

Наиболее широкое применение в технике получили баббиты – сплавы на основе олова или свинца с добавлением в них сурьмы и меди.

Оловянные баббиты – (Б83, Б89). Лучшим и наиболее распространенным из оловянных баббитов считается баббит марки Б83 (83 % Sn, 11 % Sb, 6 % Cu). Структура его состоит из мягкой пластичной основы (темный фон, представляющий собой твердый раствор сурьмы в олове Sn(Sb) и твердых включений (крупные светлые прямоугольные кристаллы) – соединения SnSb (рис. 14.8, б).

а)	б)

Рис. 14.8. Микроструктура антифрикционных сплавов (´ 100):

а) свинцовистая бронза; б) баббит Б83

Присутствие меди способствует не только созданию твердых частиц Cu₃Sn, но и препятствует ликвации по удельному весу при кристаллизации.

Оловянные баббиты способны выдерживать большие удельные давления, обеспечивают надежность работы механизмов при больших скоростях, обладают хорошими антифрикционными, технологическими свойствами, хорошей теплопроводностью и коррозионной стойкостью. Недостатком их является высокая стоимость, так как Sn – дорогой металл.

Свинцовистые баббиты появились как результат многочисленных исследований, направленных на изыскание более дешевых сплавов, не содержащих большого количества дорогого олова, способных заменить высокооловянистые баббиты в работе. Баббиты марок Б16, БН во многих случаях успешно заменяют баббиты Б83, хотя уступают им по многим показателям.

Практическая часть