Виды, свойства и применение антифрикционных материалов
Антифрикционные материалы – это специальные материалы, обладающие низким коэффициентом трения, которые используются в деталях машин, подвергающихся скольжению и трению.
Антифрикционные материалы обладают такими полезными свойствами как низкая способность к адгезии, хорошая теплопроводность, стабильность характеристик и хорошая прирабатываемость, которая заключается в способности трущихся тел в начальный период трения улучшать контактирование поверхности благодаря сглаживанию. Данные материалы используются в разнообразных типах конструктивных узлов трения двигателей и машин. Самыми распространенными антифрикционными материалами являются:
- Антифрикционные пластмассовые и полимерные материалы.
- Антифрикционные латуни и бронзы.
- Антифрикционные твердые покрытия или твердые смазки.
- Антифрикционные чугуны.
- Углеграфитовые антифрикционные материалы.
Антифрикционные чугуны, латуни и бронзы
Кремнистые, свинцовые, алюминиевожелезомарганцовые, марганцовые, оловосвинцовые, марганцовосвинцовые антифрикционные латуни используются для изготовления монометаллических подшипников. Оловянные бронзы некоторых марок также могут быть использованы в процессе производства антифрикционных деталей. Чтобы изготовить монометаллические детали, в том числе высоконагруженные подшипники скольжения используются марки оловянных литейных бронз, соответствующих ГОСТ 613-79.
В качестве антифрикционных материалов применяются отливки из чугуна, соответствующие ГОСТ 1585-85. Они используются при производстве деталей, которые работают в узлах трения со смазкой. Существующими стандартами определяются марки антифрикционных чугунов, их характеристики, назначение, форма, химический состав, распределение и размер графита, дисперсность перлита, твердость, предельные режимы эксплуатации, также распределение фосфидной эвтектики. Основной антифрикционного чугуна является железо, а постоянными компонентами:
- углерод, содержание которого составляет от 2,2 до 2,6 %.
- марганец, содержание которого составляет от 0,2 до 12,5 %.
- кремний, содержание которого составляет от 0,5 до 4 %.
В некоторых случаях допускается содержание примесей в антифрикционном чугуне - сера от 0,03 до 2% и фосфор от 0,1 до 1 %.
Твердость отливок из антифрикционного чугуна зависит от условий иx термической обработки и состояния. Предельные режимы работы деталей из антифрикционного чугуна следующие: окружная скорость - от 0,3 до 10 метров в секунду и удельное давление 50 - 3000 *10^4 паскаль. Существует ряд условий использования антифрикционного чугуна в узлах трения:
- Приработка на холостом ходе и постепенное увеличение нагрузок.
- Тщательный монтаж, который заключается в тщательном сопряжении трущихся поверхностей и отсутствие перекосов.
- Непрерывная тщательная смазка, задача которой заключается в недопущении существенного нагрева узла трения или возникновения искрения.
- Увеличение зазоров в сравнении с установленными для бронзы до 15-30 % и до 50 % при существенном нагреве.
Твердые смазки
К твердым смазкам относятся материалы, которые обладают маленьким коэффициентом трения, их свойства не изменяются при низкой и высокой температурах, при эксплуатации в условиях вакуума и в случае воздействия агрессивных. Такими материалами являются графит, нитрид бора, ферропласт-А, флотацианин меди, дисульфид меди т. п. В чистом виде данные материалы обладают недостаточной прочностью и невысокой износостойкостью, поэтому могут работать только в малонагруженных узлах трения при небольших скоростях, таким образом их применение ограничено.
Твердые смазки выпускаются в виде порошков, высыхающих композиций и пластичных смазок. Порошки втираются поверхности трения, однако, такой способ не обеспечивает длительной работы узла трения, поэтому процесс повторяется через определенные промежутки времени. Более эффективным является ротапринтный способ нанесения порошка, при котором в узел трения монтируется вспомогательный валик или шестерня, наносящие постоянно порошок на основной вал. Самыми распространенными марками твердых антифрикционных покрытий являются: ВНИИ НП-29, ВНИИ НП-212 и ВНИИ НП-213. ВНИИ НП-29 представляет собой дисульфид молибденовое покрытие, основой которого является кремнийорганическое связующее. Оно используется для узлов трения при возвратно-поступательном движении, температура эксплуатации составляет от минус 70 до 850 градусов по Цельсию. ВНИИ НП-212 – дисульфид молибденовое покрытие на основе мочевиноформальдегидной смолы. Оно используется в парах трения, которые работают при низких скоростях и больших удельных нагрузках. Температура эксплуатации составляет от минус 70 до 150 градусов по Цельсию.
