Антифрикционные сплавы

Антифрикционные (подшипниковые) сплавы уменьшают трение в подшипниках и вместе с тем незначительно изнашивают шейки валов.
Выбор того или иного сплава зависит от условий работы (давления, скорости вращения) трущихся частей. Антифрикционные сплавы применяют для заливки подшипников и втулок с целью уменьшить трение и нагревание трущихся поверхностей.
В соответствии с этим назначением антифрикционные сплавы, имеющие в моторостроении очень большое значение, должны удовлетворять следующим требованиям:
а) быть достаточно пластичными, чтобы поверхность вкладыша подшипника могла легко прирабатываться к шейке вала;
б) обладать высокой прочностью, чтобы противостоять усталости под действием ударных нагрузок, прилагаемых шейкой вала;
в) иметь твердость ниже твердости шейки вала, но вместе с тем не быть слишком вязкими, не прилипать к поверхности вала и не расплавляться при нагревании во время работы;
г) быть пористыми, хорошо удерживать смазку и не выкрашиваться;
д) не изменять свой химический состав при переплавке.
Таким образом, антифрикционный сплав должен быть одновременно и твердым для уменьшения трения и мягким и пластичным, чтобы вкладыш мог прирабатываться к шейке вала, не вызывая ее износа. Такое сочетание противоположных свойств, очевидно, не встречается в сплавах, имеющих однородную структуру. Хорошие антифрикционные свойства могут иметь только сплавы с неоднородной структурой, состоящей из кристаллов различной твердости. Назначение твердых кристаллов заключается в том, чтобы служить опорой для шейки вала и уменьшать трение, в то время как основная мягкая масса создает возможность твердым кристаллам вдавливаться в поверхность вкладыша и тем самым обеспечивает прирабатываемость вкладыша к валу. При этом в мягкой основной массе вследствие более сильного истирания образуется сеть мельчайших канальцев, по которым циркулирует смазочное масло. Наличие этих канальцев препятствует выдавливанию масла с трущихся поверхностей и способствует сохранению сплошной масляной пленки.
Обязательное условие антифрикционности сплава — неоднородность его структуры. Хорошие антифрикционные свойства оловянистых бронз обусловлены тем, что эти бронзы имеют структуру, состоящую из твердых, богатых оловом участков, расположенных в мягкой пластичной массе, богатой медью.
В тракторостроении для заливки вкладышей подшипников и втулок, работающих при больших удельных нагрузках, применяют в основном два антифрикционных сплава — Саббит на оловянной основе и свинцовистую бронзу.
Баббиты. По химическому составу применяют оловянистые и свинцовистые баббиты. Свинцовистые баббиты, по сравнению с оловянистыми, более хрупкие и быстро разрушаются от усталости.
Состав, основные свойства и применение баббита приведены в таблице 9.

Наилучшим баббитом считается сплав на оловянной основе (марка Б-83). Этот баббит применяется для заливки подшипников и вкладышей подшипников паровых турбин, турбокомпрессоров, дизелей, быстроходных паровых машин, мощных авиа- и автомоторов.
В связи с тем, что олово дорогой и дефицитный материал, в промышленности широко применяют баббиты на свинцовой основе, в которых, кроме свинца, содержится сурьма, медь, кадмий, мышьяк, олово и никель.
Баббитом марки BH заливают коренные и шатунные подшипники автомобильных и тракторных (керосиновых) двигателей.
В химическом составе баббитов не допускается никаких отклонений от данных, приведенных в таблице 6. Например, баббит марки Б-83 при увеличении содержания в нем меди больше 6,5% или сурьмы больше 12% становится хрупким.
В баббите марки Б-16 содержание олова определяется количеством сурьмы, которое должно соответствовать данным, приведенным в таблице 9. Если, например, в сплаве будет больше олова, то баббит станет легкоплавким, непригодным для подшипников.
Поэтому смешивать баббиты разных марок нельзя, так как качество их при этом ухудшается. Например, при смешивании баббитов марок Б-83 и Б-16 получается сплав, совершенно непригодный для заливки подшипников. Баббит Б-83 применяется для заливки вкладышей подшипников автомобильных двигателей, а баббит Б-16 и BH — тракторных (керосиновых) двигателей и двигателей тракторов С-65 и С-80.
Кроме перечисленных выше баббитов большое распространение получил безоловянистый баббит марки BK, содержащий от 0,85 до 1,15% кальция и от 0,6 до 0,9% натрия, остальное свинец.
Если содержание натрия и кальция превышает указанные величины, сплав становится твердым и хрупким, непригодным для подшипников; если же содержание этих элементов ниже установленных пределов, сплав становится мягким, неспособным нести нагрузку от вращающихся валов, и коэффициент трения резко возрастает.
Баббит БК вследствие высоких механических свойств может применяться в подшипниках с высоким удельным давлением; в сравнении с баббитом марки Б-16 он лучше сопротивляется ударным нагрузкам.