Основные положения

Антифрикционные материалы (АФМ) – материалы, обладающие низким коэффициентом. АФМ используют для изготовления втулок и вкладышей подшипников скольжения, широко применяемых в машинах и приборах из-за их устойчивости к вибрациям и ударным нагрузкам, бесшумности работы.

Главное назначение подшипников скольжения в любом узле трения – снижать потери мощности на трение и предохранять дорогостоящие валы и цапфы от износа. При выборе АФМ учитывают условия трения, характер и величину действующей нагрузки и возможных деформаций, способ подводки смазки, возможность загрязнения и очистки смазки.

К АФМ предъявляются следующие требования:

• минимальный коэффициент трения;
• хорошая прирабатываемость к поверхности контрдетали и способность поглощать посторонние твёрдые частицы во избежание на ней задиров;
• достаточная статическая и динамическая прочность при рабочих температурах;
• высокая теплопроводность;
• невысокий коэффициент линейного расширения;
• способность образовывать прочный граничный слой смазочного материала и быстро восстанавливать его в местах, где он разрушен;
• достаточная, но невысокая прочность, чтобы не изнашивалась сопрягаемая деталь;
• высокая коррозионная стойкость в агрессивных средах;
• соответствующая температура плавления;
• технологичность (обрабатываемость резанием, давлением, способность к литью).

 

Материалов, отвечающих одновременно всем этим требованиям, нет.

Различают четыре группы АФМ: металлические, композиционные, неметаллические и минералы.

Металлические антифрикционные сплавы (АФС)

К этой группе относятся сплавы на основе цветных металлов и железа.

Вышеуказанным требованиям удовлетворяют сплавы с неоднородной структурой. Первыми использовались сплавы с мягкой основой и твёрдыми включениями – баббиты (названы в честь разработавшего их в 1839 г. английского инженера Баббита).

 

Рисунок 1 – Строение подшипника скольжения

 

Мягкая пластичная основа баббитов, легко прирабатываясь к валу, быстро истирается, образуя сеть микроканалов, по которым циркулирует смазка и уносятся вредные продукты износа. Вал при вращении опирается на твёрдые включения, обеспечивающие износостойкость баббитов.

В дальнейшем были разработаны сплавы, у которых основа тверже включений (например, свинцовистая бронза), и сплавы, однородные по твёрдости (на основе серебра).