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

Порядок выполнения работы

1. Изучить микроструктуру сплавов на основе меди при помощи металлографического микроскопа МИМ-7 при увеличении ´ 100.

2. Зарисовать микроструктуры в тетрадь, указав увеличение микроскопа и структурные составляющие сплавов.

3. Исследовать влияние содержания цинка на твердость латуней.

3.1. Получить у лаборанта образцы латеней с различным содержанием цинка.

3.2. Измерить твердость образцов на приборе Роквелла при нагрузке 1000 Н стальным закаленным шариком (шкала В).

3.3. Построить график изменения твердости в зависимости от содержания цинка.

Содержание отчета

1. Краткое описание наиболее характерных свойств рассмотренных сплавов.

2. Чертеж диаграммы состояния Cu – Zn до 44 %.

3. Рисунки структур, выполненные в карандаше, в соответствии с заданием.

4. Графики изменения механических свойств латуней и бронз в зависимости от концентрации Zn и Sn.

5. Указать некоторые марки латуней, бронз, баббитов, их применение в судовом машиностроении.

6. График изменения твердости в зависимости от содержания Zn.

3. Контрольные вопросы

1. Характеристика основных физико-механических и технологических свойств меди.

2. Что такое латуни? Какие фазы встречаются в системе Cu – Zn и что они собой представляют?

3. Какие сплавы называются бронзами? Какие виды бронз вы знаете?

4. Охарактеризуйте основные фазы, встречающиеся в оловянной бронзе, их структуру и свойства.

5. Какие сплавы называются антифрикционными? Каковы особенности их свойств и применения?

6. Какие сплавы называются баббитами? Виды баббитов, их структура, свойства и применение?

⇐ Предыдущая 11 12 13 14 15 161718 19 20 Следующая ⇒