Металлокерамика для подшипников скольжения

Металлокерамика для подшипников скольжения

Металлокерамика для подшипников скольжения

Для подшипников, работающих в условиях граничной смазки, при недостатке или полном отсутствии смазки применяют самосмазывающиеся металлокерамические бронзографитовые и железографитовые композиции, получаемые прессованием и спеканием порошков металла и графита.

Особенностью металлокерамических материалов является микропористость (объем пор 20—40%) и способность впитывать большие количества масла.

Подшипники из этих материалов перед применением пропитывают турбинным маслом при 100—120°С. Этого запаса масла хватает на несколько месяцев работы без смазки. Пропитку необходимо периодически повторять (с предварительным растворением старого масла).

Для увеличения срока службы в конструкции подшипников предусматривают карманы, заполняемые маслом.

Наиболее высокими качествами обладают железографиты, представляющие собой смесь 97—98% железа, полученного электролитическим осаждением, с 2—3% графита и небольшими добавками порошков Сu и Рb. Для увеличения пластичности и ударной вязкости вводят до 7% Ni.

Железографиты более стойки против окисления, чем бронзографитовые композиции.

Порошки железа и графита спрессовывают в формах под давлением 150—200 МПа и спекают при 1050—1100°С в течение 2—3 ч. Окончательные размеры подшипникам придают с помощью калибровочного прессования под давлением 50—80 МПа (точность размеров в пределах сотых долей миллиметра). Механической обработке железографиты поддаются плохо.

При спекании графит соединяется с железом, образуя ферритоцементитные смеси с включениями свободного графита. Металл приобретает структуру серого чугуна, который в зависимости от состава шихты и режима спекания может иметь ферритную, перлитную или цементитную основу (предпочтительна перлитная основа).

Марки отечественных железографитов (первая цифра указывает содержание графита в шихте, вторая — объем пор в %):

ЖГ-3-30 — для легких нагрузок;
ЖГ-7-25 — для средних нагрузок;
ЖГ-3-20 — для тяжелых нагрузок.

Железографитовые подшипники удовлетворительно работают при небольших окружных скоростях и умеренных нагрузках. Кратковременно выдерживают нагрузки до 30 МПа.

Рабочая температура подшипников не должна превышать 50—60°С, иначе поры быстро закупориваются продуктами окислении масла и подшипник теряет свойство самосмазываемости. Необходимо применять валы повышенной твердости (> HRC 55).

Несущая способность пористых подшипников, работающих в гидродинамическом режиме (обильная смазка, высокая частота вращения), снижена по сравнению с массивными подшипниками. Масло в нагруженной области уходит из зазора в поры и перетекает по стенкам втулки отчасти к торцам, где выходит наружу, отчасти в ненагруженную зону, откуда снова поступает в зазор. Таким образом, в стенках втулки образуется непрерывная циркуляция масла, интенсивность которой (а, следовательно, и степень снижения несущей способности) зависит от проницаемости материала подшипника (размеров и относительного объема пор), геометрических размеров втулки (длины и толщины), вязкости масла (температуры подшипника), давления в нагруженной зоне и других факторов.