Материал для дистанционного обучения студентов по теме "Антифрикционные материалы"

Тема урока: Антифрикционные сплавы

Антифрикционные сплавы представляют собой группу материалов, которые обладают небольшим коэффициентом трения или способны понизить его у других композитов. Твердые смазочные источники устойчивы к изнашиванию при длительном использовании. Ими покрывают различные трущиеся поверхности. Для этого используют фторопласт, латунь, бронзу, железографит и баббит. Материалы должны быть пластичными и износостойкими, полностью отвечать нагрузкам при эксплуатации деталей и конструкций.

Н екоторые особенности сплавов

Основная роль антифрикционных сплавов состоит в повышении срока службы соприкасающихся поверхностей различных механизмов и машин. Их применяют в основном для изготовления втулок и подшипников или для нанесения их на поверхности трущихся деталей. С одной стороны, сплавы должны обладать пластичностью и хорошо прирабатываться, а с другой – быть твердыми и прочными, для уменьшения износа деталей.

Основные свойства сплавов

Сплавами с антифрикционным эффектом заливают вкладыши подшипников скольжения. Требования к ним устанавливаются в зависимости от условий, в которых работают детали. Материал, из которого они вырабатываются, обязан располагать следующими свойствами антифрикционных сплавов: достаточной пластичностью, чтобы иметь способность прирабатываться к вращающейся поверхности и твердостью, необходимой для вкладыша, но не истирающей вал; рабочая поверхность должна способствовать удержанию смазочного материала; небольшим коэффициентом трения с материалом, из которого изготовлен вал вращения; невысокой температурой плавления.

Какие сплавы используют в качестве антифрикционных материалов

Все сплавы такого рода делятся на три группы: Белые – баббиты. Основой их является олово и свинец, а примеси состоят из меди и сурьмы. Самыми высококачественными считаются оловянные баббиты. Они способны выдерживать значительную частоту вращения вала. Их применяют для изготовления турбинных подшипников крупных двигателей для водных судов, турбокомпрессоров, турбонасосов. Они отличаются хорошей сопротивляемостью ударным нагрузкам и минимальным коэффициентом трения.

Ж елтые – бронза и латунь. Распространено применение оловянных бронз. Кроме высоких антифрикционных свойств, они обладают отличной твердостью и имеют хорошую антикоррозийную устойчивость. А также используют оловянно-фосфорные и оловянно-свинцовые бронзы для деталей разного вида машин. Подшипники для дизелей, авиамоторов и двигателей трактора делают из бинарных свинцовых бронз, где доля последнего доходит до 30 %. Такие антифрикционные сплавы используют в качестве готовых отливок (втулок) и вкладышей подшипников. Для их изготовления используют стальную ленту, поверхность которой залита свинцовой бронзой. Для совсем мелких подшипников применяют оловянно-свинцово-цинковый металл. Бронзы (марганцовистая, кремнистая, алюминиевая) без содержания олова также находят свое применение. Латуни по смазочным свойствам уступают последним. Их чаще всего используют как антифрикционные сплавы подшипников при работе деталей на малых скоростях и небольших нагрузках.

Ч ерные – антифрикционные чугуны. Они применяются как дешевые материалы в основном двух типов: перлито-графитовый: основа его состоит из перлита и имеет твердую структуру, графит – мягкое вещество, способствующее улучшению условий смазки и неплохо впитывающее смазочные масла; феррито-графито-фосфидный: структура его состоит из мягкой и пластичной основы с вкраплением твердых фосфидов.

Припои для пайки

Для совмещения деталей из металла применяют пайку. Для качественной работы необходим соответствующий припой. Он состоит из сплава олова, чаще всего со свинцом, взятым в различных пропорциях в зависимости от назначения. Так, сплав, содержащий 62% свинца и 38% олова, применяют для пайки деталей в электротехнике и электронике. Иногда используют припои и не содержащие свинец. Но большая часть антифрикционных сплавов и припоев обязательно включает в свой состав олово и свинец. Эти сплавы сохраняют механизмы машины, уменьшая трение, а припои позволяют соединять металлические детали.

Алюминиевые сплавы

А нтифрикционные сплавы из алюминия содержат никель, олово, медь, сурьму, кремний и обладают: неплохими смазочными свойствами; значительной теплопроводностью; коррозийной стойкостью в масляной среде; хорошими механическими и технологическими свойствами

Их используют в виде тонкого покрытия, которое наносится на стальное основание. Алюминиевые сплавы по химическому составу делятся на две группы, включающие: Сурьму и медь. Эти металлы образуют твердые вкрапления в мягкую алюминиевую основу. Сплавы выдерживают большую нагрузку и высокие скорости при жидкостном трении. Используются в автомобилях и тракторах в качестве вкладышей для подшипников коленчатого вала. Медь и олово. С такими добавками сплавы работают при наличии полужидкого и сухого трения. По антифрикционным свойствам схожи с баббитами. Из них изготавливают подшипники в автомобильной и машиностроительной промышленности.

Цинковые сплавы

В их состав входит алюминий и медь, и добавлен магний, который увеличивает коррозийную стойкость. Цинковые сплавы используют в литом, прокатном и прессованном состоянии. Они отличаются высокими антифрикционными свойствами, хорошей прочностью.

Прекрасно заменяют бронзы в узлах трения при температуре не выше 100 градусов по Цельсию. При более высоких температурных режимах они размягчаются и происходит намазывание на вал. Из антифрикционных цинковых сплавов производят литые биметаллические и монометаллические детали (вкладыши, втулки, ползуны).

ВЫВОД: В основу состава антифрикционных сплавов входит олово, свинец, медь или алюминий. Они гарантируют минимальное трение в подшипниках скольжения, обеспечивают отличную прирабатываемость соприкасающихся деталей, высокую теплопроводность, небольшой коэффициент трения, возможность сохранять смазку. В практической деятельности чаще всего используются серые чугуны, алюминиевые сплавы, латуни и бронзы, баббиты

ЗАДАНИЕ:

1. Что такое антифрикционные материалы?

2. Каким свойствами должны обладать антифрикционные материалы?

3. Для каких целей используются антифрикционные материалы?

4. Заполните таблицу

Характеристика антифрикционных материалов

5. Определите химический состав антифрикционных бронз: Бр ОС 5-25; Бр ОСН 4-4-4.

6. Определите химический состав цинковых антифрикционных материалов по их маркам: ЦАМ 5,5-1,5; ЦАМ 10-5.