Антифрикционные материалы
Полезное
Смотреть что такое «Антифрикционные материалы» в других словарях:
Антифрикционные материалы — (от англ. friction трение) это группа материалов, обладающих низким коэффициентом трения или материалы способные уменьшить коэффициент трения других материалов. Твердые антифрикционные материалы обладают повышенной устойчивостью… … Википедия
антифрикционные материалы — Материалы, использ. для изготовления подшипников скольжения. Они должны обладать: низким коэфф. трения (для снижения потерь на трение); высокой износостойкостью; способностью быстро прирабатываться; повыш. сопротивл. к задирам; достат. прочностью … Справочник технического переводчика
АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ — (от анти. и лат. frictio трение) обладают низким коэффициентом трения и применяются для изготовления деталей, работающих главным образом в условиях трения скольжения (подшипники, втулки, вкладыши и т. д.). К антифрикционным материалам относятся … Большой Энциклопедический словарь
антифрикционные материалы — [antifrictional materials] материалы, используемые для изготовления подшипников скольжения. Они должны обладать: низким коэффициентом трения (для снижения потерь на трение); высокой износостойкостью; способностью быстро прирабатываться;… … Энциклопедический словарь по металлургии
АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ — (от греч. anti приставка, обозначающая противодействие, и лат. frictio трение), обладают низким коэф. трения и применяются для изготовления деталей, работающих в условиях трения скольжения (подшипников, вкладышей, направляющих втулок и др.).… … Химическая энциклопедия
антифрикционные материалы — (от анти. и лат. frictio трение), обладают низким коэффициентом трения и применяются для изготовления деталей, работающих главным образом в условиях трения скольжения (подшипники, втулки, вкладыши и т. д.). К антифрикционным материалам… … Энциклопедический словарь
Антифрикционные материалы — (от греческого Anti против и лат. Friclio трение) материалы для деталей, работающих в условиях Трения, главным образом скольжения (подшипники, втулки, направляющие). Различают антифрикционные материалы: сплавы на основе Sn, Pb (баббиты), Сu… … Энциклопедический словарь по металлургии
АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ — (от греческого anti против и лат. frictio трение) материалы для деталей, работающих в условиях трения, главным образом скольжения (подшипники, втулки, направляющие). Различают антифрикционные материалы: сплавы на основе Sn, Pb (баббиты), Cu… … Металлургический словарь
АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ — (от анти. и лат. frictio трение) материалы для деталей, работающих в условиях трения, гл. обр. скольжения (подшипники, втулки, направляющие, вкладыши). Различают A.M.: сплавы на основе олова, свинца (баббиты), меди (бронзы), железа (серый… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Материалы — [materials] (Смотри также Сплавы): Абразивные материалы используется в виде зерен, скрепленных связкой в различные по форме и назначению абразивные инструменты, или нанесенные на гибкую основу (ткань, бумагу и др.) в виде шлифовальной бумаги, а… … Энциклопедический словарь по металлургии
АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Проявлению антифрикц. св-в в условиях сухого трения способствует наличие в материале компонентов, обладающих смазочным действием, напр. дихалькогенидов переходных металлов IV-VI групп, политетрафторэтилена (фторопласта-4), фторированного графита, высокомол. полиэтилена, гексагонального BN. Обычно их применяют в виде покрытий (со связующим или без него), добавок к смазочным маслам и различным А. м., предназначенным для работы без смазки или с маловязкими жидкостями.
Значит. распространение получили металлич. А. м., изготавливаемые методами порошковой металлургии (спеченные материалы): компактные, как правило, содержащие включения твердых смазочных материалов (графита, MoS2 и др.), и самосмазывающиеся пористые, пропитанные смазочными материалами (жидкими или пластичными). наиб. применение получили спеченные металлокерамич. материалы на основе Си и Fe.
А. м. на основе полимеров предназначены, как правило, для работы с жидкостями, не обладающими смазочными св-вами (водой и др.), а также без смазки, в т. ч. в вакууме. Основа полимерных A.M.: термореактивные смолы-феноло-формальд., эпоксидные, эпоксикремнийорг., фурановые; термопласты-полиамиды, гомо- и сополимеры формальдегида (полиацетали), полиимиды, полиарилаты, поликарбонаты, фторполимеры, высокомол. полиэтилен. При смазке водой используют резины. Без смазки применяют материалы на основе фторопласта-4, а иногда полиэтилена высокого давления (они наз. антифрикционными самосмазывающимися пластмассами). Др. полимерам антифрикц. св-ва придаются введением MoS2, графита, BN, фторопластов, полиэтилена, жидких и пластичных смазок (нефтяных и синтетич.) и др. Для повышения физ.-мех. и триботехн. св-в в полимерные A.M. вводят также наполнители: металлы и сплавы, оксиды, стекла, разл. модификации углерода, древесную крошку и шпон, др. полимеры и т. п. Часто используют наполнители в виде тканей из природных, стеклянных, углеродных, металлич., синтетич. волокон, а также негканые материалы.
В кач-ве A.M. используют также древесину твердых пород дерева (бакаут, самшит, бук), содержащую смолистые, обладающие смазочным действием в-ва. Менее ценные породы дерева модифицируют: уплотняют, пропитывают смазочными материалами, полимерами, соед. металлов. Древесную крошку и шпон используют в кач-ве наполнителей в древесных пластиках.
Углеграфитовые A.M. (обожженные и графитированные) применяют чаще всего без смазки. Для повышения прочности, износостойкости и теплостойкости их пропитывают металлами, сплавами, полимерами, солями. Разработаны материалы из углеродных волокон или тканей в углеродной матрице.
Лит.: Буше Н. А., Подшипниковые сплавы для подвижного состава, М., 1967; Хрущов М. М., «Вестник машиностроения», 1967, № II, с. 40-44; Семенов А. П., Савинский Ю. Э., Металлофторопластовые подшипники, М., 1976; Трение и износ материалов на основе полимеров, Минск, 1976; Воронков Б. Д., Подшипники сухого трения, 2 изд., Л., 1979; Полимеры в узлах трения машин и приборов. Справочник, М., 1980; Федорченко И. М., Путина Л. И., Композиционные спеченные антифрикционные материалы. К., 1980.
Антифрикционные свойства материалов и их состав
В деятельности человека нередко используются механические устройства. Надежность работы подвижных деталей в любом механизме обеспечивается уменьшением трения и деформации. Для этого применяют особые материалы, называемые антифрикционными. Основное их назначение – уменьшать коэффициент трения, облегчая скольжение подвижных поверхностей механизмов. В этой статье будут рассмотрены антифрикционные свойства различных материалов, используемых для этих целей.
Виды трения
Трение возникает при движении тел, которые соприкасаются друг с другом. Различают два основных вида:
А также различают промежуточные виды трения: полусухое и полужидкостное.
Относительно движения тел отмечаются следующие типы трения:
Вам будет интересно: Уманская Яма: исторические факты, количество погибших, фото
В зависимости от вида трения для поверхностей тел подбирается материал с определенными антифрикционными свойствами.
Виды материалов, которые используют для уменьшения трения
Все антифрикционные материалы, обеспечивающие низкий коэффициент трения, подразделяют на:
Вам будет интересно: Как подобрать рифму к имени Арина
Каждый материал находит свое применение для производства деталей согласно его антифрикционным свойствам.
Сплавы с малым коэффициентом трения
Из таких сплавов изготовляют вкладыши подшипников трения, поэтому они обязаны иметь:
Для удовлетворения перечисленных свойств в структуру сплава должны входить металлы с антифрикционными свойствами, обладающие повышенной мягкостью и пластичностью основы. А в нее уже вкрапляются твердые частицы, состоящие из химических соединений. В таком случае вал быстро прирабатывается к подшипнику, на нем от твердых частиц появляются маленькие канавки, которые заполняются смазкой и по которым удаляются продукты износа. За основу берутся олово, свинец, медь, кадмий, висмут, а вкрапления делают из сплавов сурьмы и меди.
Использование бронзовых сплавов в узлах трения
Бронзой называют сплав меди с различными металлами, в состав которых может входить олово, алюминий, кремний, свинец, бериллий и множество других добавок. В зависимости от процентного содержания того или иного входящего в ее состав элемента бронзу называют оловянной, алюминиевой, свинцовой. Бронзы имеют достаточно широкое применение при изготовлении изделий, которые используются при повышенном трении. Самыми лучшими считаются бронзы с антифрикционными свойствами, изготовленные на основе олова.
Особенно хорошо себя заявили олово-фосфористые, из которых изготовляют вкладыши опор, работающие под значительной нагрузкой и на высокой скорости. Единственный недостаток – это их дороговизна, поэтому на смену им приходят алюминиевые и свинцовые бронзы. При работе в агрессивной среде нередко используют для втулок подшипников бронзы из алюминия. Они, кроме устойчивости к трению, обладают хорошей коррозийной стойкостью. Малый коэффициент трения обеспечивает свинец. Из таких материалов изготовляют вкладыши подшипников для работы при повышенном давлении и большой скорости.
Антифрикционные сплавы: состав и свойства
В промышленности для изготовления трущихся деталей механизмов используются различные сплавы, обладающие небольшим коэффициентом трения:
Свойства масел
Для того чтобы гарантировать надежность и эффективность работы трущихся деталей, снижение трения скольжения используют смазочные масла. Все они классифицируются по:
Смазочные масла выполняют следующие функции:
Антифрикционные свойства масел заключаются в их способности уменьшать количество энергии на трение. Вязкость является основным показателем этих свойств и определяется углеродным и фракционным составом. Для улучшения качества масел выпускаются различные антифрикционные присадки, позволяющие повысить мощность, продлить работу агрегата, снизить нагрузки. Они усиливают свойства масел, увеличивая сроки замены смазочного состава. Антифрикционные присадки способствуют созданию защитного слоя при взаимодействии деталей, выравнивают их поверхности и сглаживают трение. Создавая маслянистую прочную пленку, они снижают износ деталей.
Антифрикционные свойства эпоксиполимеров
Эпоксидные полимеры представляют собой вязкие жидкости, которые затвердевают при добавлении в них различных органических веществ. Они имеют высокую механическую прочность, используются для сцепления бетона, металла, стекла и дерева. Благодаря таким свойствам их применяют для производства металлополимерных деталей, производя втулки, ролики, шестерни, подшипники и муфты.
Наполнители придают изделиям из эпоксидных полимеров высокие антифрикционные характеристики. Детали могут работать без смазки, если использовать смачивание водой. Покрытия устойчивы к атмосферным условиям и к химическим средам.
Неметаллические антифрикционные материалы
Для подшипников скольжения нередко используют пластмассы двух видов:
Для уменьшения трения между деталями вводят различные наполнители в виде твердых смазочных материалов, которые при эксплуатации на поверхности создают структуру из жидких кристаллов. Стоит заметить, что у фторопласта очень маленький коэффициент трения, но недостатком считается плохой отвод тепла и текучесть под нагрузкой, поэтому его применяют совместно с другими материалами.
Заключение
Антифрикционные материалы годятся для изготовления вкладышей и подшипников, которые легко заменяются при их износе. Сырье для изделия должно иметь больший коэффициент трения, т. е. при соприкосновении деталей трудно заменимая часть механизма остается без повреждений. Это происходит только в том случае, когда материал ценной детали наделен отличными антифрикционными свойствами перед аналогом.
Что такое антифрикционные покрытия и в чем их преимущество перед пластичными смазками?
Смотрите также
Для снижения трения в подвижных узлах любого оборудования требуется их своевременное смазывание. Выбор вида и способа смазки производится с учетом конструкции и условий эксплуатации пары трения.
Механизм действия традиционных жидких и пластичных смазочных материалов состоит в образовании разделительной смазочной пленки между движущимися поверхностями при определенном сочетании нагрузки и скорости, необходимом для установления гидродинамического или полужидкостного режима трения.
Однако реальные условия работы механизмов далеки от идеальных. Некоторые из механизмов (например, оборудование кирпичного производства) предназначены для постоянной эксплуатации в пыльной среде под воздействием высоких температур, нагрузок. Узлы большинства машин и оборудования в отдельные моменты времени или в течение всей эксплуатации также работают в режиме, при котором происходят локальные нарушения смазочной пленки, приводящие к повышенному трению, изнашиванию и образованию задиров. В таком режиме находятся не только тяжелонагруженные тихоходные узлы, но и все механизмы в моменты пуска, останова, реверсирования движения и в процессе приработки. Наиболее очевидным подтверждением этого факта является износ, который сопровождает работу всех машин.
Антифрикционные твердосмазочные покрытия (АТСП) – это смазочные материалы, подобные краскам, но содержащие вместо красящего пигмента высокодисперсные частицы твердых смазочных веществ, равномерно распределенных в смеси связующих веществ и растворителей.
Твердые сухие смазки обладают стабильным низким коэффициентом трения и обеспечивают хороший смазочный эффект.
В зависимости от того, какая несущая способность требуется от покрытия, в качестве сухих смазочных веществ применяют:
Связующие элементы обеспечивают адгезию к субстрату, химическую стойкость и защиту от коррозии. В качестве связующих используют эпоксидные смолы, титанаты, полиуретаны, акриловые, фенольные, полиамид-имидные и специальные компоненты.
Растворители предназначены для переноса и распределения твердых смазок и связующих на субстрате, а также для обеспечения нужной вязкости антифрикционного покрытия путем разбавления перед нанесением.
Для улучшения необходимых свойств, а также для модификации и придания антифрикционным покрытиям новых свойств в них добавляют присадки.
Антифрикционные покрытия наносятся на поверхность с помощью обычных технологий окрашивания, таких как распыление, трафаретная печать, окунание, нанесение кистью. После нанесения покрытия и сушки растворитель испаряется, а связующие вещества полимеризуются и обеспечивают надежное сцепление с основой. Выбор конкретного способа нанесения антифрикционных покрытий зависит от геометрии покрываемых деталей и желаемого результата с точки зрения равномерности и долговечности покрытий.
При нанесении покрытия на одну из деталей пары трения в процессе работы происходит частичный перенос твердых смазок на сопряженную поверхность. Таким образом, в процессе трения под нагрузкой формируются плотные и очень гладкие антифрикционные пленки, закрывающие неровности материала основы. В результате при работе пары трения скорость изнашивания покрытия сводится к минимуму.
Эти процессы иллюстрирует фотография, полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа при увеличении 1000 раз. На левой части показано покрытие сразу после отверждения, а на правой – после приработки и формирования гладкой пленки из твердых смазок.
Преимущества антифрикционных покрытий перед другими видами смазочных материалов
Применение антифрикционных покрытий на сегодняшний день является самым перспективным способом решения многих проблем, связанных с потерями на трение в движущихся узлах.
В отличие от сухих смазок в виде натертых пленок частицы твердых веществ антифрикционных покрытий прочно удерживаются на поверхности с помощью связующего компонента.
По сравнению с применением традиционных смазочных материалов – пластичных и жидких смазок – антифрикционные покрытия имеют ряд преимуществ.
После нанесения антифрикционного покрытия образовавшаяся тонкая сухая смазочная пленка предотвращает налипание абразивной пыли и грязи на поверхность.
Благодаря тому, что твердые смазочные вещества удерживаются на поверхности связующими, антифрикционные покрытия в большинстве случаев обеспечивают смазку на весь срок службы. Сухие смазки в составе АТСП обладают исключительной термической стабильностью и химической инертностью, стойкостью к окислению и влаге. Они не стареют и не испаряются, способны эффективно работать в условиях радиации и вакуума даже после продолжительного простоя узла.
Толщина покрытия легко контролируется и может составлять от 5 до 20 мкм, что практически не влияет на исходную точность размеров детали. Возможно локальное нанесение антифрикционных покрытий на определенные участки поверхности. Обладая высокими противоизносными и антикоррозионными свойствами, АТСП могут заменить хромирование, цинкование и другие виды обработки.
Сравнение основных видов твердых смазок
Результаты испытаний антифрикционных покрытий MODENGY показали их способность снижать трение до минимальных значений (см. рисунок 1).
Рис. 1. Результаты испытаний АТСП на машине трения Falex LFW1 в соответствии с ASTM D2714
При применении покрытий на основе дисульфида молибдена коэффициент трения с ростом нагрузки снижается и стабилизируется на значении несколько сотых. Такое трение без применения антифрикционных покрытий возможно только в режиме жидкостной смазки, когда движущиеся поверхности полностью разделены слоем масла и не контактируют напрямую друг с другом.
Другие характеристики антифрикционных покрытий также значительно различаются в зависимости от имеющихся в составе сухих смазок.
Существенным недостатком графита, ограничивающим сферу его применения по сравнению с дисульфидом молибдена, является его недостаточная адгезия к металлическим поверхностям. Его молекулы неполярны и проявляют смазочные свойства лишь в присутствии влаги.
Этот недостаток можно устранить путем внедрения в слоистую структуру графита поляризующих агентов. Высокая адгезия поляризованного графита к металлическим поверхностям, наряду с термической стабильностью, делают его одним из наиболее перспективных инновационных смазочных материалов.
Поляризованный графит начала применять компания «Моденжи», создавшая уникальную линейку АТСП.
Типичные применения АТСП MODENGY
Линейка продуктов MODENGY включает антифрикционные покрытия на основе различных видов твердых смазок, в том числе дисульфида молибдена, графита, политетрафторэтилена (тефлона), а также специальных композиций.
Связующее вещество в составе покрытия определяет его защитные свойства, химическую стойкость, а также тип отверждения (температуру полимеризации).
Выбор конкретного материала производится с учетом конструкции узла трения, условий его работы и желаемого способа нанесения.
Антифрикционные покрытия MODENGY способны работать в широком температурном диапазоне, что позволяет предлагать решения для самых различных, в том числе экстремальных условий.
Дополняя пластичные смазки и масла, а часто полностью заменяя их, антифрикционные покрытия MODENGY надежно защищают от износа металлические и пластиковые поверхности в самых экстремальных условиях эксплуатации, часто используются в качестве аварийной смазки.
Производители автокомпонентов применяют антифрикционные покрытия MODENGY при массовом выпуске поршней, нанося их методом трафаретной печати.
Качество и долговечность покрытий MODENGY гарантирует только их применение в комплексе со вспомогательными средствами для очищения и финишной подготовки поверхностей.
Для быстрой очистки и обезжиривания металлических деталей, рабочих поверхностей тормозных систем, цепных передач, фрикционных муфт, электрических контактов предназначен Очиститель металла MODENGY. Его многокомпонентная формула обеспечивает эффективное удаление загрязнений различной химической природы: нефтепродуктов, силиконовых масел, консервационных составов, адсорбированных пленок газов, влаги и др. Состав испаряется быстро и без остатка, не вызывает коррозии металлов.
Пошаговую инструкцию по нанесению аэрозольного антифрикционного покрытия на примере MODENGY Для деталей ДВС смотрите ниже.
Антифрикционные (подшипниковые) и фрикционныые (тормозные) материалы
1. Антифрикционные (подшипниковые) материалы
Используются для изготовления деталей, работающих в условиях трения (скольжения): подшипников, втулок, направляющих, вкладышей. Условно эти материалы делятся на сплавы на основе олова, свинца, меди, железа, цинка и алюминия: спеченные сплавы — бронзографит, железографит; пластмассы — текстолит, фторопласт, древеснослоистые пластики и сложные композиции — металл-пластмасса и др. Такие материалы должны обладать хорошей прирабатываемостью, износостойкостью, низким коэффициентом трения при работе в паре с материалом изделия, малой склонностью к заеданию (схватыванию), способностью обеспечивать равномерную смазку трущихся поверхностей, прочной, но относительно вязкой и пластичной основой, удерживающей твердые опорные включения.
Наряду с рассмотренными выше алюминиевыми антифрикционными сплавами (ГОСТ 14113-78), предназначенными для изготовления монометаллических и биметаллических подшипников, и цинковыми антифрикционными материалами (ГОСТ 21437-95), применяемыми для производства биметаллических и монометаллических изделий, ниже показаны другие антифрикционные материалы.
Широко распространенным антифрикционным легкоплавким материалом являются баббиты. Особенность баббитов — они не оставляют надиров на поверхностях сопрягаемых деталей. Их основные компоненты — пластичные олово и свинец, в которые добавляют более твердые материалы — медь, сурьму и никель.
Для заливки подттгиттников скольжения и других деталей служат оловянные и свинцовые баббиты (ГОСТ 1320-74). В зависимости от химического состава стандарт предусматривает следующие марки этих баббитов и примерное их назначение:
Таблица 47 Физико-механические свойства баббитов
| Марка | γ, г/см | НВ (при 20 °C) | σт | σсж | Температура, °C | ||
| начала расплавления | плавления | заливки | |||||
| МПа | |||||||
| Б88 | 7.35 | 26.5-29.2 | — | — | — | 320 | 380-420 |
| Б83 | 7.38 | 26.5-29.2 | 78,5-83,5 | 108-117 | 240 | 370 | 440-460 |
| Б83С | 7.4 | 26.5-29.2 | 230 | 400 | 440-460 | ||
| БН | 9.55 | 26.5-28.2 | 69-73 | 125-128 | 240 | 400 | 480-500 |
| Б16 | 9.29 | 29.2 | 84 | 144 | 240 | 410 | 480-500 |
| БС6 | 10.05 | 14.7-16.6 | 247 | 280 | — | ||
Таблица 48. Область применения баббитов
| Марка | Нагрузка | Давление р, МПа | Окружная скорость v, м/с | Напряженность работы p-v,
| Рабочая температура. °C ‘ | Область применения |
| Б88 | Спокойная ударная | 20. 15 | 50 | 750 | 75 | Подшипники, работающие при больших скоростях и высоких динамических нагрузках Подшипники быстроходных дизелей |
| Б83 70 | Подшипники, работающие при больших скоростях и средних нагрузках Подшипники турбин, дизелей, опорные подшипники гребных валов | |||||
| БН | » | 10 5 | 30 | 300. 200 | 70 | Подшипники, работающие при средних скоростях и нагрузках. Подшипники компрессоров и дизелей |
| Б16 | Спокойная | 10 | 30 | 300 | 70 | Подшипники оборудования тяжелого машиностроения |
| БС6 | Ударная | 15 | — | 70 | Подшипники автотракторных двигателей |
Баббиты марок Б88, Б83 и Б83С имеют оловянную, а Б16, БН и БС6 — свинцовую основу. Основные компоненты: олово — 5,5-17%, свинец — 1-1,5%,сурьма — 5,5-17%, медь — 0,1-6,5%, кадмий — 0,1-1,2%, никель — 0,1-0,5% и мышьяк — 0,5- 0,9%.
1.1 Антифрикционные латуни и бронзы
Для изготовления монометаллических подтттиттников применяются антифрикционные латуни (ГОСТы 17711- 93 и 15527-2000) следующих марок: ЛЦ40С, ЛС 40Сд-свинцовые, ЛЦ40Мц1,5 — марганцовая, ЛЦ38Мп2С2 — марганцовосвинцовая, ЛЦ25С2 — оловянносвинцовая, ЛЦ23А6ЖЗМц2 — алюминиевожелезомарганцовая, ЛЦ16К4 — кремнистая.
Оловянные бронзы (ГОСТ 614-97) марок БрОЗЦ8С4Н1, Бр03Ц13С4, БрО4Ц7С5 и БрО5Ц6С5 предназначены для изготовления различных антифрикционных деталей.
Для изготовления антифрикционных монометаллических деталей и вкладышей, в том числе высоконагруженных подшипников скольжения, служат оловянные литейные бронзы (ГОСТ 613-79) БрО4Ц7С5, БрО4ЦС4С17, БрО5Ц5С5, БрО5С25, БрОбЦбСЗ, БрОЮФ1, БрОЮЦ2 и БрОЮСЮ.
1.2 Антифрикционные чугуны
В качестве антифрикционных используются чугуны (отливки) по ГОСТ 1585-85. Они предназначены для изготовления деталей, работающих в узлах трения со смазкой. Стандарт определяет марки антифрикционных чугунов, их химический состав, характеристики, назначение, форму, размер и распределение графита, дисперсность перлита, характер распределения фосфидной эвтектики, твердость и предельные режимы эксплуатации деталей из этих чугунов. Основой их является железо, постоянные компоненты: углерод — 2,2-6,0%, кремний — 0,5 — 4,0%, марганец — 0,2-12,5%. Допускаются примеси: фосфор — от 0,1 до 1%, сера — от 0,03 до 2% (табл. 49).
Буквы в обозначениях марок чугунов означают: АЧ — антифрикционный чугун, С — серый чугун с пластинчатым графитом, В — высокопрочный чугун с шаровидным графитом, К — ковкий чугун с хлопьевидным (компактным) графитом.
Твердость отливок из антифрикционных чугунов (от 100 до 290 НВ) зависит от их состояния и условий термической обработки. Предельные режимы работы деталей из этих чугунов в узлах трения: удельное давление — (50-3000) • 10 4 Па (5- 300 кгс/см 2 ), окружная скорость — 0,3-10 м/с. Условия использования антифрикционных чугунов в узлах трения: тщательный монтаж (точное сопряжение трущихся поверхностей и отсутствие перекоса); непрерывная тщательная смазка, не допускающая искрений или значительного нагрева узла трения; повышение зазоров по сравнению с установленными для бронзы до 15-30%, при значительном нагреве узла трения — до 50%; приработка на холостом ходу и постепенное повышение рабочих нагрузок.
Таблица 49 Марки антифрикционных чугунов, их характеристики и назначение
| Марка | Свойства и применение |
| АЧС-1 | Перлитный чугун, легированный хромом 0,2-0,4%) и медью (0,8-1,6%); предназначен для деталей, работающих в паре с закаленным или нормализованным валом |
| АЧС-2 | Перлитный чугун, легированный хромом (10,2-0,4%), никелем (0,2-0,4%), титаном (0,03-0,1%) и медью (0,3- 0,5%); назначение такое же. как чугуна марки АЧС-1 |
| АЧС-3 | Перлитно-ферритный чугун, легированный титаном (до 0,3%) и медью (0,3-0.5%); детали из такого чугуна могут работать в паре с «сырым» и с термически обработанным валом |
| АЧС 4 | Перлитный чугун, легированный сурьмой (0,04-0,40%); используется для изготовления деталей, работающих в паре с закаленным или нормализованным валом |
| АЧС-5 | Аустенитный чугун, легированный марганцем (7,5-12,5%) и алюминием (0,4-0,8%); из этого чугуна изготовляют детали, работающие в особо нагруженных узлах трения в паре с закаленным или нормализованным валом |
| АЧС-6 | Перлитный пористый чугун, легированный свинцом (0,5-1,0%) и фосфором (0,5-1,0%); рекомендуется для производства деталей, работающих в узлах трения с температурой до 300°С в паре с «сырым» валом |
| АЧВ-1 | Перлитный чугун с шаровидным графитом; детали из такого чугуна могут работать в узлах трения с повышенными окружными скоростями в паре с закаленным или нормализованным валом |
| АЧВ-2 | Перлитно-ферритный чугун с шаровидным графитом; изготовленные из этого чугуна детали хорошо работают в условиях трения с повышенными окружными скоростями в паре с «сырым» валом |
| АЧК-1 | Перлитный чугун с хлопьевидным графитом, легированный медью (1,0-1,51 о); предназначен для изготовления деталей. работающих в паре с термически обработанным валом |
| АЧК-2 | Ферритно-перлитный и перлитно-ферритный чугун с хлопьевидным графитом; детали из этого чугуна работают в паре с «сырым» валом |
1.3 Углеродные (углеграфитные) антифрикционные материалы
1.4 Антифрикционные твердые покрытия (твердые смазки)
К антифрикционным твердым покрытиям относятся материалы, обладающие малым коэффициентом трения, свойства которых не изменяются при высоких и низких температурах, при работе в вакууме, а также при воздействии агрессивных сред. Это — графит, дисульфид молибдена, нитрид бора, флотацианин меди, фторопласт-А и др. В чистом виде они обладают невысокой износостойкостью и недостаточной прочностью, поэтому могут работать только в малонагруженных узлах трения при небольших скоростях, что обусловило ограниченное их применение.
Антифрикционные твердые покрытия выпускаются в виде порошков, пластичных смазок и высыхающих композиций. Антифрикционные порошки втирают в поверхности трения. Такой способ не обеспечивает длительной работы узла трения, поэтому процесс втирания приходится повторять через определенные промежутки времени. Более эффективным является ротапринтный метод нанесения порошка. В узел трения монтируется вспомогательный валик (или шестерня), который при постоянном контакте с трущейся поверхностью непрерывно наносит порошок на основной вал, зубчатую пару или направляющую.
Разработан также магнитодинамический метод внесения порошков в узлы трения при температурах до 900°С.
Марки твердых антифрикционных покрытий:
1.5 Антифрикционные полимерные и пластмассовые материалы
Для изготовления различных деталей, работающих в механизмах трения (скольжения) с небольшими нагрузками и скоростями, применяются антифрикционные полимерные и пластмассовые материалы. Эти материалы обладают небольшим коэффициентом трения, высокой износостойкостью, химической стойкостью, могут работать без смазки. Однако низкая (в сотни раз ниже, чем у металлов) теплопроводность, значительный (в десятки раз больше, чем у металлов) коэффициент термического расширения, небольшая твердость и высокая податливость ограничивают возможности их широкого использования. Более эффективно они применяются в комбинации с другими материалами, металлами и пластмассами.
Ниже показаны состав и условия применения некоторых полимерных и пластмассовых материалов.
Предельные режимы работы полимерных и пластмассовых материалов приведены в табл. 50.
Древеснослоистые пластики (ДСП) — спрессованный слоистый материал из древесного шпона, пропитанный небольшим количеством фенолформальдегидной смолы. Для изготовления дейдвудных по дттгиттников используется древеснослоистый пластик марки ДСП-A, в качестве конструкционных антифрикционных материалов, заменяющих цветные металлы, а также для изготовления деталей, работающих в узлах трения (втулок, подшипников, шестерен и др.), применяются пластики марок ДСП-Б, ДСП-В, ДСП-Г; для изготовления лесопильных рам и других нагруженных деталей — ДСП-Б-м, ДСП-В-м и ДСП-Г-м. В морской воде хорошо работают дейдвудные (судовые) подшипники из древесно-текстолитового пластика Д5ТСП. Этот пластик, состоящий из шпона и хлопчатобумажной ткани, пропитан фенольным связующим и подвергнут горячему прессованию.
Антифрикционные резиновые подшипники, представляющие собой металлические втулки (арматуру) с нанесенным на них слоем резины определенного антифрикционного состава, надежно работают с водяной смазкой. Они используются в качестве опор гребных валов (судовые подтттиттттики диаметром 30-240 мм, ГОСТ 7199-77), погружных насосов, турбобуров (ГОСТ 4671-76), водяных турбин и других узлов машин, эксплуатируемых в водной среде. По сравнению с металлическими и древеснослоистыми такие подтттиттттики более износостойки. Величина их допустимых нагрузок зависит от частоты вращения вала, смазки и других условий эксплуатации узла трения.
Фторопласт-4 обладает хорошими антифрикционными свойствами. Однако он недостаточно прочен и износостоек. Более эффективно его применение в сложной комбинации с другими материалами.
Таблица 50 Предельные режимы работы полимерных и пластмассовых материалов
| Материал | Работа без смазки | Работа со смазкой | ||||||
| коэффициент трения | давление, МПа | скорость скольжения, м/с | температура, °C | коэффициент трения | давление, МПа | скорость скольжения, м/с | температура, °C | |
| Фторопласт 4 | 0.04-0,08 | 0,5-0,7 | 0,5 | — | 0.02-0,03 | 1.5 | 5 | — |
| Фторопласт 4 (Ф-4К20)* | 0.08-0,1 | 1-2.5 | 1 | 120 | 0,03 | 3.5÷1 | 8-10 | 200 |
| Фторопласт 40 | 0.5-0,6 | 0,6-0,8 | 0,5 | 100 | 0.06-0,08 | 5,5 | 4 | 160 |
| Фторопласт 40 (Ф40С15М1.5) | 0.25-0,35 | 1-1.2 | 1 | 100 | 0.025-0,08 | 8 | 7 | 160-180 |
| Фторопласт-3 | 0.07-0,08 | 0.35 | 0,5 | 50 | 0.04-0,05 | 1 | 3 | 125 |
| Полиамидные смолы АК-7.П-610 | 0.17-0,2 | 2-3 | 0.5 | 75 | 0.08-0,14 | 2.5-3 | 0,5 | 100 |
| Капрон | 0.15-0,34 | 1.5-2.5 | 0,2 | 80-90 | 0,08-0,16 | 2,5-3 | 0,5 | 90-100 |
| Капрон (АТМ-2) | 0.1-0,2 | 2-2,5 | 2,5-3 | 140 | 0,08-0,12 | 8-10 | 6-8 | 175 |
| Текстолит | 0.2-0,3 | 5 | 1 | 80 | 0.06-0,1 | 10 | 5-10 | 100 |
| * — в скобках указан наполнитель. | ||||||||
Антифрикционные биметаллические материалы и метапластовые композиции применяют для производства стандартных втулок и вкладышей. Тонкостенные вкладыши коренных и шатунных подшипников дизелей и газовых двигателей изготовляют сталеалюминиевыми (сталь 08кп или 10, алюминиевый сплав АО9-1 или А020-1), сталебронзовыми (сталь 10, бронза БрСЗО), сталебаббитовыми (сталь 10 или 15, баббит Б83, Б89), бронзобаббитовыми (бронза БрОЗЦ12С5, баббит БК.-2). Вкладыши коренных и шатунных подшипников тракторов и комбайновых двигателей выполняют из сталеалюминиевых лент (сталь 08кп, алюминиевый сплав ACM, А020-1).
2. Фрикционные (тормозные) материалы
Применяются в тормозах и механизмах плавной передачи вращения трением. Их основная особенность — высокий коэффициент трения.
2.1 Тормозные тканые асбестовые ленты (гост 1198-93)
Используются в качестве накладок в тормозных и фрикционных узлах машин и механизмов с поверхностной температурой трения до 300°С. Ширина лент-13-200 мм, толщина — 4-12 мм, длина — до 50 м. В зависимости от пропитки и назначения асбестовые тормозные ленты делятся на три типа:
2.2 Асбестовые эластичные материалы (гост 15960-96)
Предназначены для тормозных узлов, работающих при поверхностной температуре трения до 200°С без масла. Они выпускаются в виде вальцованных лент трех марок:
Накладки обозначаются десятизначным номером, например: 25 7111 5602 — для демпфера руля, 25 7112 4317 — для фрикциона лущильного станка, 25 7113 1164 — для предохранительной муфты. Ресурс накладок, работающих в узлах трения, достаточно высок. Например, для автомобилей с дизелями он составляет 6 тыс. моточасов, легковых автомобилей — 125 тыс. км, грузовых автомобилей — 75 тыс. км при эксплуатации на дорогах первой категории (для дорог второй категории ресурс снижается на 20%, третьей категории — на 40%).
2.3 Асботекстолит марок а, б и г (гост 5-78)
Используется в качестве теплоизоляционного материала, а также материала для изготовления тормозных и фрикционных деталей.
Теплостойким фрикционным материалом является ретинакс (ГОСТ 10851-94). Он выпускается двух марок:
Коэффициент трения ретинакса существенно изменяется в зависимости от температуры. Наименьший коэффициент трения — в интервале температур от 400 до 700°С.
2.4 Фрикционные материалы, получаемые методом порошковой металлургии (металлокерамические)
Обладают высокими фрикционными свойствами. Они имеют высокий коэффициент трения, хорошую износостойкость и теплостойкость. Такие материалы применяются в узлах трения самолетов, автомобилей, тракторов, металлорежущих станков и других машин и оборудования. Металлокерамические фрикционные материалы могут работать в узлах сухого трения и в масле. Наиболее распространенными металлокерамическими фрикционными материалами являются:
