Биметаллических вкладышей

С развитием новых технологических процессов получения биметаллических подшипников из алюминиевых сплавов область применения их расширилась. В биметаллических вкладышах в качестве рабочего антифрикционного слоя применяют наиболее пластичные алюминиевые сплавы, обладающие хорошей способностью прирабатываться и впитывать загрязнения (продукты износа и абразивные частицы) смазочного масла.

В 1953 г. в США находилось в эксплуатации около 5 млн. монометаллических вкладышей и 1 млн. биметаллических алюминиевых вкладышей на стальном основании со сплавами этого типа. В силу повышенных усталостных свойств, а также экономической эффективности и меньшей дефицитности такие подшипники были внедрены в промышленности и на транспорте. Так, по данным Форрестера, производство биметаллических подшипников со слоем алюминиевого сплава непрерывно возрастает (по сравнению с 1956 г. в 1957 г. в 3,3 раза, в 1959 г. — в 28,3 раза, в 1961 г. — в 120,8 раза).

Алюминиевые антифрикционные сплавы (ГОСТ 14113—78) предназначаются для изготовления литых монометаллических и биметаллических подшипников п биметаллических лент (и полос) методом прокатки с последующей штамповкой из них вкладышей. Марки, состав и свойства сплавов приведены в табл. 1.

При использовании в этих узлах бронзовых и биметаллических подшипников скорость их изнашивания была высока: после двух лет эксплуатации износ втулок достигал 0,2 мм и более. Шарикоподшипники в этих узлах установить нельзя вследствие малых межцентровых расстояний. Замена брон-

Одновременное прессование обоих слоев значительно повышает производительность и обеспечивает получение изделий с лучшей прочностью сцепления между слоями, состоящими из различных порошков. Температура спекания биметаллических подшипников обусловливается температурой спекания входящего

Для биметаллических подшипников в качестве антифрикционного слоя употребляются бронзы, содержашие

Рис. 29.12. Установка для контроля биметаллических подшипников

Свинцовые бронзы легируют оловом и никелем, которые, растворяясь в меди, повышают износостойкость бронз (БрОС8-12, БрСН60-2,5). Невысокие механические свойства этих бронз (ав=60 МПа, 5 = 4%) позволяют использовать их в технике в основном в качестве биметаллических подшипников. Такие подшипники отличаются простотой изготовления (бронзу наплавляют тонким слоем на стальные ленты или трубы) и возможностью замены при изнашивании.

Алюминиевые антифрикционные сплавы (ГОСТ 14113—78). Применяют для изготовления монометаллических и биметаллических подшипников методом литья, а также монометаллических и биметаллических лент и полос путем прокатки с последующей штамповкой из них вкладышей. В зависимости от химического состава стандартом предусмотрены марки сплавов с указанием назначения каждого сплава:

Для биметаллических подшипников в качестве антифрикционного слоя употребляются бронзы, содержащие

Алюминиевые сплавы употребляют для изготовления монометаллических деталей (втулок, подшипников, шарниров и др.) и биметаллических подшипников. Последние изготовляют штамповкой из биметаллической полосы или ленты со слоем алюминиевого сплава, соединенного со сталью в процессе совместного пластического деформирования при прокатке. Для монометаллических подшипников употребляются сравнительно твердые сплавы, а слой биметаллических вкладышей изготовляют из менее твердого пластичного металла.

Компактные антифрикционные материалы. Применение методов порошковой металлургии для получения свинцовистой бронзы в виде ленты и биметаллических вкладышей позволяет избежать ряда трудностей, связанных с ликвацией. и изготовлять продукцию более экономно и с лучшим выходом годного. Из табл. 14 видно, что металлокерамическая свинцовистая бронза превосходит литую. как по значениям предельной допустимой нагрузки, так и по прочности.

Применение методов порошковой металлургии для изготовления тонкостенных биметаллических вкладышей дает экономию цветных металлов в 4—5 раз и уменьшает трудоемкость изготовления антифрикционных вкладышей в 2— 3 раза.

Широкое применение в авиационной и автомобильной промышленности цветных сплавов и пластмасс для изготовления весьма ответственных деталей (рулевых штурвалов, биметаллических вкладышей подшипников, деталей из дуралюмина и т. п.) способствовало распространению нового так называемого люминесцентного метода выявления дефектов (трещин, раковин,

Монометаллические подшипники и вкладыши менее экономичны, но более просты в изготовлении. Они требуют применения прочных сплавов, чтобы при установке их в постели из стали или чугуна при рабочих температурах они могли сопротивляться потерям натяга. Для уменьшения потери натяга такие подшипники нагартовывают (5—7%) осевой осадки. Кроме того, в ЦНИИ МПС разработан технологический процесс изготовления биметаллических вкладышей литейным способом.

В связи с изготовлением биметаллических вкладышей начала успешно применяться новая группа высоколегированных алюминиево-оловянных сплавов. Особенностью этих сплавов (99,5% олова и 0,5% алюминия) является наличие в их структуре большого количества мягкой, легкоплавкой эвтектики, механические и физические свойства которой весьма близки к чистому олову. Антифрикционные свойства высокооловянистых алюминиевых сплавов близки к свойствам баббитов. Конструкционная прочность подшипника из такого сплава обеспечивается стальной основой, а усталостная прочность в большой мере — состоянием алюминиевого сплава с оловом. Рядом исследований показано, что от размера, количества и характера распределения оловянистой составляющей двойных и более легированных сплавов в значительной мере зависят их антифрикционные и механические свойства, особенно усталостная прочность. С увеличением содержания олова в сплавах наблюдается тенденция к образованию междендритной и межэеренной непрерывной сетки олова. Эту тенденцию в некоторой области концентрации можно устранить применением повышенной скорости кристаллизации, а также путем добавок никеля и меди. При содержании олова около 20% и более оловянистая эвтектика образует непрерывную сетку при всех условиях охлаждения и легирования. Большое влияние на структуру сплава оказывает режим термической обработки. В случае применения отжига выше температуры рекристаллизации сплава (350° С) оловянистая эвтектика в сплавах, содержащих даже менее 20% олова, распределяется в форме непрерывной сетки. Как показали исследования, применением холодной деформации с последующей рекристаллизацией можно добиться дискретного распределения оловянистой эвтектики в сплавах, содержащих до 30% олова. При этом характер и величина включений оловянистой фазы зависят от степени холодной деформации и температуры отжига. Чем выше первая и ниже вторая, тем более дискретна структура сплава. В случае дискретной формы оловянистой фазы усталостная прочность сплавов значительно возрастет, превышая усталостную прочность свинцовистых бинарных бронз. Антифрикционные свойства сохраняются на высоком уровне и характеризуются низким коэффициентом трения с высокой устойчивостью против заедания.

При применении биметаллических вкладышей имеет место значительное повышение «критических температур» при потере натяга вкладышей, а также выигрыш в прочностных свойствах подшипника.

81. Химический состав алюминиевых сплавов для биметаллических вкладышей со стальным основанием

Компактные антифрикционные материалы. Применение методов порошковой металлургии для получения свинцовистой бронзы в виде ленты и биметаллических вкладышей позволяет избежать ряда трудностей, связанных с ликвацией. и изготовлять продукцию более экономно и с лучшим выходом годного. Из табл. 14 видно, что металлокерамическая свинцовистая бронза превосходит литую. как по значениям предельной допустимой нагрузки, так и по прочности.

Применение методов порошковой металлургии для изготовления тонкостенных биметаллических вкладышей дает экономию цветных металлов в 4—5 раз и уменьшает трудоемкость изготовления антифрикционных вкладышей в 2— 3 раза.

ЦАМ9-1,5Л — для отливки моно- и биметаллических вкладышей, втулок, ползунов и других аналогичных деталей;

вляемые из дроблёной и декарбюризованной стальной стружки прессованием, спеканием и последующей горячей штамповкой (содержат до 0,5и/0 С); б) металлокерамические материалы из свинцовистой бронзы (10—30J/o Pb, остальное Си), применяемые в виде втулок, биметаллических вкладышей и ленты (металлокерамиче-ский слой на стальной основе); в) трёхслойный материал, состоящий из стальной ленты, на которую напрессовываются порошки меди и никеля (30—50% Ni крупностью 80 — 100 меш, остальное Си крупностью 100—200 меш). Толщина металлокерамического слоя — около 0,5 мм. После спекания поры этого слоя заполняются расплавленным свинцовистым баббитом (под вакуумом), который образует также поверхностный слой (толщиной 0,02 — 0,075 мм). Содержание сурьмы и олова в баббите должно быть значительно меньше, чем в обычном свинцовистом баббите (чтобы уменьшить реагирование сурьмы и олова с мед-но-никелевым пористым слоем). Хорошие результаты даёт баббит с содержанием 3—4«/0 Sn и 3°/о Sb (остальное РЬ).