Антифрикционные свойства материалов

Антифрикционные свойства материалов

Антифрикционные свойства материалов

Для правильной работы подшипника в области жидкостной и полужидкостной смазки имеют значение следующие свойства материала вала и подшипника.

Механическая прочность. Максимальные нагрузки, которые может выдержать подшипник, определяются прочностью на сжатие металла подшипника при рабочей температуре. У наиболее мягкого подшипникового металла (баббита) нагрузка на подшипник в значительной мере определяется его пределом выносливости при повышенной температуре. Чрезмерная нагрузка, особенно при недостаточной жесткости вкладыша иди корпуса подшипника, вызывает усталостные трещины.

Смачиваемость маслом. На некоторых материалах смазочное масло образует прочные адсорбированные пленки, которые удерживаются на поверхности металла даже при недостаточном подводе масла и предупреждают наступление сухого трения. Хорошо смачиваются маслом баббиты, несколько хуже бронза, еще хуже латунь; тефлон совершенно не смачивается. Повышают адсорбцию активизирующие присадки (олеиновая и пальмитиновая кислоты), вводимые в масло.

Коэффициент трения. Коэффициент трения в значительной степени определяет тепловыделение при граничной и полужидкостной смазке, а, следовательно, и работоспособность в условиях недостаточной смазки. Наиболее низкий коэффициент трения стали по оловянным баббитам, значительно выше по свинцовистой бронзе и алюминиевым сплавам. Снижают коэффициент трения присадки к маслу коллоидального графита, дисульфида молибдена, серы.

Теплопроводность. Чем больше теплопроводность материала, тем лучше отводится тепло, образующееся в масляном слое, поэтому подшипники, изготовленные из малотеплопроводных материалов (например, пластиков), обладают, как правило, меньшей несущей способностью, чем подшипники из высокотеплопроводных материалов (металлов).

Особенно большое значение имеет теплопроводность при кратковременном местном повышении температуры, происходящем в результате возникновения очагов полужидкостной или граничной смазки. Теплопроводные материалы быстрее отводят теплоту, что позволяет во многих случаях избежать аварии подшипника.

Прирабатываемость. Прирабатываемость заключается в сглаживании микронеровностей и выступающих участков поверхности подшипников, образующихся в результате неточностей изготовления и монтажа.

В подшипниках из мягких материалов (баббиты, отчасти свинцовистой бронзы) основную роль играет пластическая деформация материала под действием повышенных давлений и температур, возникающих на выступающих участках. У таких подшипников приработка сглаживает не только микро-, но и макронеровности (волнистость и другие отклонения от правильной цилиндрической формы), вызывая оседание материала на участках местных повышенных давлений (например, кромочных давлений, обусловленных упругими деформациями вала).

В подшипниках из твердых материалов (бронзы, чугуна) пластическая деформация почти не происходит. Приработка сводится к процессам срезания и выкрашивания микрогребешков. Макронеровности в таких подшипниках приработка не устраняет.

Противозадирные свойства. Металлы, сходные по атомно-кристаллической решетке и физико-химическим свойствам, в условиях граничной смазки свариваются. Процесс начинается с переноса (наволакивания) частиц одного металла на другой. Прилипшие частицы вызывают наволакивание новых частиц, пока поверхность не становится настолько неровной, что подшипник схватывается. Это явление наблюдается при работе термически необработанного вала по бронзе. Поверхность вала после перегрева и заедания иногда бывает покрыта слоем бронзы.

Хорошо противостоят заеданию многофазные медно-оловянные, медно-алюминиевые, оловянно- сурьмяные подшипниковые сплавы с пластичной основой и твердыми структурными составляющими. Противозадирные свойства сталей повышаются при наличии в структуре неметаллических составляющих (нитриды, сульфиды, силициды).

Благоприятно действуют противозадирные присадки (силиконовые жидкости, трифенилфосфат), вводимые в масло.

Износостойкость. Наиболее точно характеризует сопротивление износу твердость материала. Чем тверже поверхность материала вала, тем выше его износостойкость.

Резко увеличивают износостойкость сульфидирование и силидирование (насыщение поверхностного слоя вала соответственно серой и кремнием). Несмотря на то, что твердость поверхности при этом не увеличивается, как при других видах химико-термической обработки, износостойкость сульфидированных и силицированных валов повышается в 10—20 раз. Вместе с тем уменьшается склонность к задирам и схватыванию.

У подшипниковых материалов прямой зависимости между твердостью и износостойкостью не наблюдается. Высокооловянные баббиты, пластики, резина, несмотря на мягкость, отличаются высокой устойчивостью против изнашивания.

Коррозионная стойкость. Подшипниковые материалы должны быть устойчивы против действия кислот, появляющихся в масле после длительной работы при повышенной температуре. Наиболее склонны к коррозии Pb, Zn, Cd.

Надежно предохраняет от коррозии диффузионное насыщение поверхностного слоя подшипникового материала индием.

Химическая нейтральность. Материал подшипника должен быть химически нейтрален по отношению к маслу. Большинство антифрикционных металлов удовлетворяют этому условию, за исключением Рb и Сu, которые при повышенных температурах каталитически ускоряют окисление масла.

При наличии в подшипниковом сплаве этих металлов целесообразно вводить в масло противоокислительные присадки (металлоорганические соединения S, Р, N).

Обрабатываемость. Гладкость поверхностей трения в известной степени зависят от обрабатываемости материалов. Некоторые подшипниковые материалы (например, твердые бронзы, термопластичные пластмассы) плохо поддаются тонкой обработке режущим инструментом. Хорошо обрабатываются баббиты, пластичные бронзы и алюминиевые сплавы. Стальные валы, как правило, обрабатываются тем лучше, чем тверже их поверхность.