АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
(от
анти... и лат. frictio - трение), материалы, применяемые для деталей машин
(подшипники, втулки и др.), работающих при трении скольжения и обладающих
в определённых условиях низким коэфф. трения. Отличаются низкой способностью
к адгезии, хорошей прирабатываемостью, теплопроводностью и стабильностью
свойств. В условиях гид-родинамич. смазки, когда детали (не деформирующиеся
под влиянием давления в смазочном слое) полностью разделены сравнительно
толстым слоем смазочного материала, свойства материала этих деталей не
оказывают влияния на трение. Антифрикционность материалов проявляется в
условиях несовершенной смазки (или при трении без смазки) и зависит от
физ. и хим. свойств материала, к к-рым относятся: высокие теплопроводность
и теплоёмкость; способность образовывать прочные граничные слои, уменьшающие
трение; способность материала легко (упруго или пластически) деформироваться
или изнашиваться, что способствует равномерному распределению нагрузки
по поверхности соприкосновения (свойство прирабатываемости). К антифрикционности
относятся также микрогеом. строение поверхности, а именно определённая
степень шероховатости или пористости, при к-рых масло удерживается в углублениях,
и способность материала "поглощать" твёрдые абразивные частицы, попавшие
на поверхность трения, предохраняя тем самым отизноса сопряжённую деталь.
Проявлению антифрикционности в условиях сухого трения способствует наличие
в материале таких компонентов, которые, сами обладая смазочным действием
и присутствуя на поверхности трения, обеспечивают низкое трение (напр.,
графит, дисульфид молибдена и др.). Одним из важных свойств А. м., обусловливающих
антифрикционность при всех условиях трения, является его неспособность
или малая способность к "схватыванию" (адгезии) с материалом сопряжённой
детали. Наиболее склонны к "схватыванию" при трении одноимённые пластичные
металлы в паре, имеющие гранецентрированную и объёмноцентрированную кубич.
решётки. При трении по стали наименее склонны к "схватыванию" серебро,
олово, свинец, медь, кадмий, сурьма, висмут и сплавы на их основе.
Наиболее распространены как
А. м. подшипниковые материалы (ПМ), применяемые для подшипников скольжения.
Кроме антифрикционных свойств, они должны обладать необходимой прочностью,
сопротивлением коррозии в среде смазки, технологичностью и экономичностью.
Вследствие различия в требованиях к материалу подшипника, образующему поверхность
трения (антифрикционность), и к остальной части подшипника (достаточная
прочность) получили распространение ПМ и подшипники, у к-рых основа состоит
из прочного конструкционного материала (напр., стали), а поверхность трения-из
слоя А. м. (напр., баббита). А. м. наносится литейным способом на заготовку
подшипника или на непрерывно движущуюся стальную ленту; из полученной биметаллич.
калиброванной ленты (см. Биметалл) подшипники (вкладыши и втулки) изготовляются
штамповкой.
ПМ делятся на металлич. и
неметаллич. К металлическим ПМ относятся: сплавы на основе олова, свинца,
меди,< цинка, алюминия, а также нек-рые чу-гуны; к неметаллическим
ПМ - нек-рые виды пластмасс, материалы на основе древесины, графито-угольные
материалы, резина. Нек-рые ПМ представляют собой сочетание металлов и пластмасс
(напр., пористый слой, образованный спечёнными бронзовыми шариками, пропитанный
фторопластом-4 или фторопластом-4 с наполнителями).
ПМ на основе олова или свинца
(баббиты) применяются в подшипниках в виде слоя, залитого по стали (иногда
по бронзе). Прочное сцепление достигается спец. очисткой стали; возможна
также наплавка баббита (для больших подшипников) и заливка им поверхности
подшипника, имеющего углубления или пазы для лучшего сцепления. Подшипники
автомобилей изготовляются штамповкой из биметаллич. ленты сталь-баббит.
ПМ на медной основе - бронзы
оловянистые, оловянно-свинцовистые, свинцовистые, нек-рые безоловянные,
а также нек-рые латуни. Для наиболее напряжённых подшипников двигателей
внутреннего сгорания применяются свинцовистые пластичные бронзы (25% свинца
и более) в виде тонкого слоя, залитого по стали.
ПМ на цинковой основе (см.
Цинковые сплавы) служат заменителями бронзы, напр. сплав ЦАМ 9-1,5 применяется
в подшипниках паровозовкак для изготовления вкладышей целиком, так и Для
заливки по стали; известен также метод плакирования стали этим сплавом
при произ-ве биметаллич. ленты прокаткой.
ПМ на основе алюминия (см.
Алюминиевые сплавы), широко применяемые для подшипников двигателей внутр.
сгорания, можно подразделить на 2 группы по степени пластичности (оцениваемой
по твёрдости). По сравнению с баббитами пластичные алюминиевые сплавы обладают
более высокой теплопроводностью и лучшими механич. свойствами при повышенных
темп-pax; они гораздо дешевле, но хуже прирабатываются, менее способны
"поглощать" твёрдые частицы и несколько сильнее изнашивают сопряжённый
стальной вал. Их свойства улучшают нанесением на рабочую поверхность тонкого
(25 мкм) слоя оловянно-свинцовистого сплава. Наиболее высокими антифрикционными
свойствами обладает алюминиевый сплав с 20% олова, с микроструктурой, полученной
в результате пластич. деформирования и отжига. Сплавы с твёрдостью НВ<350
Мн/м2 (35 кгс/мм2) применяют для произ-ва путём совместной
прокатки со сталью биметаллич. лент или полос, из к-рых в последующем штампуют
вкладыши подшипников. Сплавы с более высокой твёрдостью (НВ = 450 Мн/м2,
или 45 кгс/мм2) применяют для изготовления подшипников дизелей.
Серый перлитный чугун при
определённой микроструктуре (перлит средне- или крупнопластинчатый, графит
средней крупности, фосфидная эвтектика в виде изолированных включений)
обладает антифрикционными свойствами и используется для подшипников, работающих
при невысоких нагрузках и малых скоростях.
ПМ на основе пластмасс с
наполнителями из ткани (текстолит), древесного шпона, древесной крошки
с успехом применяют в подшипниках, обильно смачиваемых водой, при невысоких
частотах вращения вала. Всё большее распространение как ПМ получают пластмассы
(полиамиды, политетрафторэтилен и др.),< работающие со смазкой маслом
или водой. Полиамиды используют также в виде тонкого покрытия (напр., 0,3
мм) по металлич. основе подшипника, что повышает допустимую нагрузку. Режим
работы подшипников из пластмасс ограничивается темп-рой на поверхности
трения (напр., для полиамидов не более 80-100°С). Особенность нек-рых подшипников
из полиамидов - почти полное отсутствие изнашивания сопряжённого стального
вала. Наилучшей антифрикционностью по сравнению с др. пластмассами при
малой скорости скольжения без смазки обладает Фторопласт-4, причём низкое
трение сохраняется у него в широком интервале рабочих температур от -200°С
до 260°С.
ПМ на основе древесины. В
качестве ПМ в осн. используют натуральную древесину и прессованную древесину,
древеснослоистые пластики. Пример натурального ПМ - гваяковое или бакаутовое
дерево, применяемое при смазке водой. ПМ на основе древесины используют
при обильной смазке водой в подшипниках прокатных станов, водяных турбин,
валов корабельных винтов.
Графито-угольные ПМ представляют
собой продукты прессования и термич. обработки смеси нефтяногококса и каменноугольной
смолы с небольшим количеством натурального графита. Применяются как ПМ
для работы без смазки при невысоких уд. нагрузках, темп-ре до 480°С, в
воздушной среде. Изготовляются также графито-угольные ПМ, пропитанные жидкими
металлами или смолой.
Резину как ПМ используют
при хорошей смазке водой, малых уд. нагрузках и небольших скоростях скольжения.
Режим работы ограничивается темп-рой на поверхности трения 50-70°С.
Металло-керамические самосмазывающиеся
ПМ применяют в виде пористых втулок (гл. обр. малого размера, работающих
при низких скоростях без подвода смазки извне). Изготовляются спеканием
предварительно спрессованных заготовок из порошков оловя-нистой бронзы
(10% Sn) с примесью графита или железа с графитом. Степень пористости -
ок. 25% . Втулки пропитываются маслом.
Лит.: Хрущов М. М., Современные
теории антифрикционности подшипниковых сплавов, в кн.: Трение и износ в
машинах, сб. 6, М.- Л., 1950; Петриченко В. К., Антифрикционные материалы
и подшипники скольжения. Справочник, М., 1954; Шпагин А. И., Антифрикционные
сплавы, М., 1956; Буше Н. А., Подшипниковые сплавы для подвижного состава,
М., 1967. М. М. Хрущов.
А Б В Г Д Е Ё 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