Антифрикционные сплавы

В машиностроении применяют как подшипники качения, так и подшипники скольжения. Последние применяют в виде вкладышей. Для их изготовления используют антифрикционные сплавы.

Основные требования, предъявляемые к антифрикционным сплавам, — низкие значения коэффициента трения со стальной поверхностью вала и высокая износостойкость подшипников. Для их выполнения необходимо, чтобы поверхности вала и вкладыша были разделены пленкой смазки. Высокие антифрикционные свойства обеспечиваются гетерогенной структурой сплава, состоящей из мягкой и пластичной основы и включений твердых частиц. Мягкая основа прирабатывается к валу и вместе с твердыми включениями образует оптимальный антифрикционный микрорельеф с пространством для удерживания смазочных материалов (так называемый принцип Шарпи).

Для повышения износостойкости вкладыши должны иметь высокие механические свойства и выдерживать достаточные удельные давления. Антифрикционные материалы должны иметь высокую теплопроводность для хорошего отвода тепла от трущихся поверхностей. Для изготовления подшипников скольжения заливкой трущихся поверхностей заливаемые сплавы должны иметь низкую температуру плавления (но не настолько низкую, чтобы подшипники оплавлялись в процессе работы). Для подшипников скольжения используют чугунные и бронзовые вкладыши и баббиты.

Чугунные вкладыши для подшипников являются наиболее дешевым антифрикционным материалом. Для этой цели используют высококачественные чугуны, имеющие перлитную основу и повышенное количество графита. Графит сам является смазкой и одновременно впитывает смазочные масла, тем самым дополнительно снижая коэффициент трения. Присутствие феррита в структуре недопустимо, так как при этом увеличивается износ подшипников. Чугунные вкладыши применяют для неответственных подшипников в тихоходных двигателях из-за сравнительно высокого коэффициента трения пары сталь-чугун (по сравнению с парами бронза-сталь или баббит-сталь).

Бронзовые вкладыши применяют для подшипников более ответственного назначения, используемых в быстроходных двигателях, при высоких удельных давлениях и значительных динамических нагрузках. Для изготовления бронзовых вкладышей применяют оловянные и свинцовые бронзы, например марок: БрОС8-12 (8 % Sn, 12 % Pb); БрОС5-25 (5 %Sn, 25 % Pb); БрС30 (30 %Pb). В оловянных бронзах твердый раствор применяется в качестве мягкой основы (на шлифе он имеет вид темных овальных дендритов), а эвтектоид (α+β) (светлые участки) – твердых включений.

В чисто свинцовой бронзе марки БрС30 (70 % Сu, 30 %Pb) получают мягкую медную основу с еще более мягкими включениями свинца, так как свинец совершенно нерастворим в меди. Такие антифрикционные сплавы характеризуются высокими значениями предела выносливости, пластичности и теплопроводности.

Недостатками бронз являются высокая стоимость и сравнительно невысокая механическая прочность. Поэтому их иногда наплавляют на стальную ленту. Наплавку производят в защитной атмосфере.

Специальные подшипниковые сплавы - баббиты имеют минимальный коэффициент трения со сталью, хорошо прирабатываются к валу и легко удерживают смазку: благодаря вязкой основе они легко поглощают посторонние твердые частицы, не образуя задиров вала. Обычно применяют баббиты на оловянной либо на свинцовой основе (табл. 9).

Таблица 9Химический состав и назначение баббитов (ГОСТ 1320)

Наилучшими антифрикционными и механическими свойствами обладают оловянные баббиты.

Для более легких условий работы применяют баббиты, у которых значительная часть олова заменена свинцом. Например, баббит марки Б16 имеет меньшую пластичность и, как более хрупкий материал, не может использоваться для высоконагруженных машин. Антифрикционные и механические свойства баббитов можно повысить за счет введения в них добавок никеля, кадмия и мышьяка.

Для подшипников подвижного состава железнодорожного транспорта (подшипники вагонов, коленчатых валов дизельных двигателей) широко применяют кальциевые баббиты типа БК. Сплав марки БКА на основе свинца содержит 0,95-1,15% Са, 0,7-0,9 %Na. Мягкой составляющей такого баббита является α-твердый раствор Са и Na в свинце, а твердой — кристаллы Рb₃Са. Дополнительно вводимые в сплав небольшие добавки Al, Mg и Sn способствуют упрочнению твердого раствора.

Подшипниковые вкладыши из-за низкой прочности баббита изготавливают либо штамповкой из биметаллической ленты баббит-сталь, либо заливкой центробежным способом, либо литьем под давлением в более прочный стальной, чугунный или бронзовый корпус.

Припои

Сплавы, применяемые для пайки металлов, называются припоями.Припои должны обладать сравнительно невысокой температурой плавления и в расплавленном состоянии хорошо смачивать паяемый материал.

Припои бывают двух видов: мягкие и твердые. Мягкие оловянные припои имеют низкую температуру плавления (200-300 °С) и обеспечивают лишь герметичность спая без высоких механических свойств (σ_в= 50-70 МПа). Из-за низкой прочности соединения паяная деталь не должна подвергаться высоким механическим нагрузкам. В качестве мягких припоев чаще всего применяют сплавы свинца и олова марок ПОС60, ПОС 40, ПОС 30, где цифры указывают содержание олова впроцентах.

Припой марки ПОС 60, в производстве обычно называемый третником, из мягких припоев является наиболее легкоплавким. Его температура плавления составляет около 185 °С. Кроме оловянно-свинцовых мягких припоев применяют оловянно-цинковые, содержащие 40, 60, 90 % Sn (ПОЦ40, ПОЦ60, ПОЦ90). Они обладают более высокой прочностью по сравнению с оловянно-свинцовыми припоями.

Твердые припои имеют высокую температуру плавления, их применение для пайки сложнее, но спай характеризуется значительно более высокими механическими свойствами. При пайке медных сплавов свойства припоев близки к свойствам основного металла. В качестве твердых припоев используют латуни Си-Zn или сплавы Си-Zn-Ag – так называемые серебряные припои с температурой плавления около 800 °С. Серебряные припои маркируют буквами ПСр и цифрой, показывающей среднее содержание серебра в процентах, например ПСр25, ПСр50.

Вопросы для самопроверки:

Укажите принципы маркировки цветных металлов в России?

Как классифицируются медные сплавы?

Как классифицируются алюминиевые сплавы?

Как классифицируются титановые сплавы?

Как классифицируются антифрикционные сплавы?

Укажите применение цветных металлов и их сплавов в пищевой промышленности.

Какие требования предъявляют к цветным металлам и их сплавам в пищевой промышленности?

Какие основные свойства цветных металлов и их сплавов Вы знаете?

Литература:

1. Гуляев А.П. Металловедение: Учеб. пособие для вузов. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1986. – 542 с.89-141

2. Иваней А.А. Электронный конспект лекций.

3. Солнцев Ю.П. Оборудование пищевых производств. Материаловедение: Учеб. для вузов.- СПб.: Изд-во «Профессия», 2003.- 526с.

4. Технология металлов и материаловедение: Учебник для вузов и техникумов /Под ред. Л.Ф. Усовой – Производственное издание. М.: Металлургия, 1987. – с.106-123;

5. Фетисов Г.П., Карпман М.Г., Матюнин В.М. и др. Материаловедение и технология металлов. – М.: Высш. шк., 2000. – 638 с.

Форма отчета

Практическая работа № 6

« КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, ИХ СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ »

1. ознакомиться с принципами маркировки цветных металлов и сплавов по Российским стандартам.

2. ознакомиться с классификацией цветных металлов и сплавов.

3. изучить свойства цветных металлов и сплавов и их применение в пищевой промышленности.

4. указать виды цветных металлов и сплавов, их маркировку и расшифровать, области применения в пищевой промышленности.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: