Свинцовой и цинковой основах

Антифрикционные сплавы — материалы с низким коэффициен­том трения скольжения, достаточной твердостью, хорошей деформи­руемостью и пластичностью, способностью удерживать смазку на поверхности. Кроме того, антифрикционные материалы должны иметь низкую способность к адгезии, хорошую теплопроводность и 5ыть коррозионно-стойкими в рабочей среде. Антифрикционные сплавы предназначены для заливки вкладышей подшипников сколь­жения, паровых турбин и др.

Основные потребительские свойства антифрикционных спла­вов реализуются за счет структурных особенностей (рис. 1.30) — одно­родная, мягкая, пластичная основа с включением твердых частиц (на­пример, SnSb). Мягкая основа должна обеспечивать хорошую прирабатываемость трущихся поверхностей, а равномерно распределенные в основе хорошо полирующиеся твердые включения — уменьшать (наряду со смазкой) коэффициент трения. При вращении вал опира­ется на твердые частицы, обеспечивающие износостойкость, а основ­ная масса, истирающаяся более быстро, прирабатывается к валу и образует сеть микроскопических каналов, по которым циркулирует смазка и уносятся продукты износа.

Большая часть подшипников скольжения изготавливается из цветных сплавов на медной основе (латуни — ЛКС80-3-3 и бронзы — БрСЗО и БрОЦС5-5-5) и на основе алюминия. Широкое распространение получили также баббиты.

Баббиты — антифрикционные сплавы на основе Sn, Pb, Ca, Zn и др. с добавками Sb, Сu и других элементов, предназначенные для заливки вкладышей подшипников. Наименование баббитов опреде­ляется преобладающим по содержанию элементом основы.

Рис. 1.30. Схемы работы пары трения вал – вкладыш:

1 – вал; 2 – вкладыш; 3 – мягкая основа материала; 4- твердые включения;

5 – пространство, заполняемое смазкой, уменьшающей силы трения

Каждый тип баббитов характеризуется температурой эксплуа­тации и степенью ответственности деталей, для которых применяется. Химический состав по легирующим элементам и назначение для ан­тифрикционных сплавов установлены в ГОСТ 1320—74, ГОСТ 1209—90 и ГОСТ 14113—78.

Оловянные баббиты.

Оловянные баббиты базируются на системе Sn-Sb-Cu. Допол­нительное легирование осуществляется Сu, Cd, As и Ni. Оловянные баббиты маркируются буквой Б, за которой следует цифра, показы­вающая содержание основного компонента — олова (остальное — сурьма и медь).

Структура оловянных баббитов представляет собой гетероген­ную систему, образованную α-твердым раствором, пронизанным длинноосными дендритами Cu₆Sn₅, на которых равномерно распре­делены твердые, хорошо полирующиеся кристаллы SnSb. В столь сложной гетерогенной структуре имеются естественные капилляры, по которым под давлением поступает смазочный материал.

Оловянные баббиты (Б88, Б83) обладают наилучшим сочета­нием антифрикционных и физико-механических свойств. Однако ввиду большого содержания дорогостоящего олова они применяется для заливки подшипников ответственного назначения тяжело нагру­женных машин (турбин).

Свинцовые баббиты.

Свинцовые баббиты применяют для менее нагруженных под­шипников, чем оловянные. Для легирования свинцовых баббитов ис­пользуют Ni, Cd и As. Свинцовый баббит Б16 системы Pb — Sb (15...17 %) с добавкой олова (15...17 %) и меди (1,5...2 %) является де­шевым заменителем оловянных баббитов. Он используется для изго­товления подшипников скольжения высокоскоростных двигателей, хорошо воспринимает ударные и знакопеременные нагрузки.

Кальциевые баббиты.

Кальциевые баббиты базируются на системе Са — Pb — Na. Дополнительное легирование осуществляют Sn, Mg и А1. Эти бабби­ты (БКА, БК2, БК2Ш), имея небольшую прочность, могут применяться только в подшипниках с проч­ным стальным (чугунным) или бронзовым корпусом, например, на железнодорожном транспорте для подшипников вагонов, коленчато­го вала тепловозных двигателей и др. Для автомобильного транспор­та их применяют в виде тонкостенных подшипниковых вкладышей, получаемых штамповкой из биметаллической ленты.

Цинковые баббиты.

Для цинковых баббитов (ГОСТ 21437—95) используется цинк, легированный алюминием, медью или магнием. Цинковые баббиты обладают высокими антифрикционными свойствами и прочностью и могут применяться для узлов трения, темпера­тура которых не превышает 100°С, при сравнительно небольших скоростях скольжения (до 8 м/с). Сплавы ЦАМ 10-5 и ЦАМ 9,5-1,5 в литом виде применяют для монометаллических вкладышей, втулок и др., а сплав ЦАМ 10-5 — для изготовления биметаллических изделий со стальным корпусом. Сплав ЦАМ 9,5-1,5 в деформированном виде используют для получения биметаллических полос со сталью и алю­миниевыми сплавами.

Припои

Припой — металл или сплав, заполняющий зазор между соеди­няемыми деталями и предназначенный для их соединения пайкой. Температура плавления припоев должна быть ниже температуры плавления материалов паяемых деталей, а в расплавленном состоянии припой должен хорошо смачивать поверхности металлов. Темпера­турные коэффициенты линейного расширения металла и припоя должны быть близки.

Припои разделяют на низкотемпературные (t_пл< 400°С) и вы­сокотемпературные (t_пл >400°С).

Основные материалы низкотемпературных припоев (ГОСТ 21930—76) — сплавы олова и свинца. Дополнительное легирование низкотемпературных (мягких) припоев с целью повышения темпера­туры плавления выполняется сурьмой (до 6 %) или кадмием.

Обозначение низкотемпературных припоев (например, ПОССу 18-2) расшифровывается так: П — припой, ОС — оловянно-свинцовый, Су — легирован сурьмой, 18 и 2 — соответственно, со­держание олова и сурьмы в процентах.

Низкотемпературные припои используются для лужения и пайки деталей электрорадиоаппаратуры, приборов, реле, в том числе, оцинкованных, в кабельной, электро- и радиоэлектронной промышленностях, пайки белой жести, лужения и пайки деталей с закатанны­ми и клепанными швами из латуни и меди, шпатлевки кузовов авто­мобилей и др.

Высокотемпературные припои выполняют на медно-латунной, медно-никелевой или серебряной (например, ПСр 72, где 72 - содер­жание серебра в %) основах. Серебряные припои применяют для пай­ки черных и цветных металлов, кроме сплавов алюминия и магния, а припои на медной основе - для пайки углеродистых и легированных сталей, никеля и его сплавов.

Припои для высокотемпературной пайки обеспечивают более прочные соединения, чем припои для низкотемпературной пайки, так как вследствие высокой температуры нагрева легче происходит взаимная диффузия элементов основного металла и припоя. Переходное электросопротивление таких припоев ниже, чем низкотемпературных припоев.

Для высокотемпературной пайки меди и медных сплавов наи­более эффективен медно-фосфористый припой ПФОЦ7-3-2, обла­дающий хорошими коррозионными и прочностными свойствами. Для пайки алюминиевых сплавов применяют бессеребряный припой ВПр19. Соединения, выполненные этим припоем, после анодирова­ния имеют окраску, одинаковую с основным материалом, что осо­бенно важно для получения хорошего товарного вида изделий.

Бессеребряные припои по сравнению серебросодержащими обеспечивают значительно более высокую коррозионную стойкость паяных соединений (при той же прочности), а, следовательно, и их на­дежность.