Композиционные АФМ

Композиционный материал – композит-материал, получаемый объединением разнородных веществ в монолитную структуру.

Композиты получают методом прогрессивной малоотходной технологии – порошковой металлургией (способ разработан профессором Петербургского горного института А.Г.Соболевским в 1827 г.). Порошковые АФМ часто называют металлокерамическими из-за внешнего сходства технологий порошковой металлургии и керамического производства. Эти материалы создаются (прессуются под высоким давлением до 7000 кг/см², затем спекаются при температуре 850…1100⁰С) на основе порошков железа, меди, алюминия, бронзы, чугунов, коррозионно-стойких сталей, серебра, молибдена с добавками графита, сульфидов серы, свинца, стекловолокна, пластмасс, выполняющими роль твёрдой смазки. Композиционный состав порошковых подшипников подбирается в зависимости от условий их эксплуатации. Пористость в их структуре регулируется в широких пределах (до 35%). Спрессованный порошок является твёрдой составляющей, а поры – выполняют роль мягкой составляющей структуры. Поры готовых подшипников пропитывают маслом, фторопластом, тефлоном или другим смазочным материалом - получаются самосмазывающиеся подшипники.

Во время работы по мере нагревания смазочное вещество, удерживаемое в порах материала капиллярными силами, постепенно вытесняется наружу и образует смазочную пленку на рабочей поверхности. При остановке и последующем охлаждении подшипника смазочное вещество частично всасывается обратно в поры. Например, эффект самосмазываемости в пропитанных маслом пористых подшипниках без подвода смазки извне может сохраняться в течение 3000 – 5000 часов. Это снижает опасность выхода из строя узлов трения из-за недостаточной смазки. Кроме самосмазываемости порошковые АФМ имеют низкий коэффициент трения, высокую износостойкость, легко прирабатываются, выдерживают значительную нагрузку, повышают срок службы подшипников от 1,5 до 10 раз, позволяют экономить дефицитные цветные металлы.

Железографит марок ЖГр1 (около 1% графита) выдерживает нагрузку до 1500 МПа при рабочей температуре до 200ºС в неагрессивной среде.

Бронзографит БРОГр10-2 (около 88% меди, 10% олова, 2% графита) может работать во влажной и слабоагрессивной среде при нагрузке до 500 МПа и рабочей температуре до 250ºС.

Материал ЖГр3ЦС4 (около 3% графита, 4% сернистого цинка) работает в условиях трения без смазки или с ограниченной смазкой при повышенных скоростях, нагрузках и температурах.

Высоколегированный железографит ЖГр3М15 (примерно 3% графита, 15% молибдена) применяется в режиме самосмазывания на воздухе при температуре до 400ºС. Для работы в условиях вакуума при высокой нагрузке и в коррозионных средах используют железографит с добавками (5 – 10%) стеклопорошка.

Сульфидированные и сульфоборированные АФМ на основе порошков коррозионностойких сталей (14Х17Н2, 10Х23Н18, 08Х18Н19) характеризуется высокой коррозионной стойкостью, прочностью и жаропрочностью, поэтому применяются для подшипников, работающих в воде, агрессивных жидких и газовых средах, в условиях сгорания топлива при повышенных температурах.

Металлопластмассовые АФМ – это высокопористый металлический каркас из железа, бронзы или коррозионностойкой стали, пропитанный фторпластом или др. пластмассой. Сочетая повышенные антифрикционные свойства пластмасс со свойствами металлов, получают материалы, работающие без смазки при температурах от 300ºС до –200ºС, с удельной нагрузкой до 150 МПа в вакууме, в воде, в агрессивных, жидких и газовых средах, бензине, в радиационноопасных зонах. Подшипники скольжения из металлофторопластового материала применяют с большим экономическим эффектом в авиации, машиностроении для легкой, пищевой, фармацевтической промышленности, для животноводства и кормопроизводства, в автомобилестроении, электротехнической промышленности, в погружных двигателях насосов для добычи нефти, в станкостроении, в сельхозмашиностроении (зерноуборочные комбайны). Для подшипников, работающих в условиях высокого вакуума и космоса, используют композиции на основе серебра и меди, например: 70% Ag, 20% тефлона, 10% WS₂ ; 60% Cu, 30% тефлона, 10% WS₂ .

Ограничивают применение порошковых АФМ их недостаточная пластичность и ударная вязкость.