Баббиты

Баббиты

29.03.2014 19:01

Баббиты, также именуемые подшипниковыми сплавами – это группа антифрикционных сплавов на основе свинца или олова, используемых для изготовления опорных поверхностей подшипников скольжения.

Первый подшипниковый сплав был изобретен в 1839 году Иссаком Бэббиттом в городе Тонтон, штат Массачусетс, США. Позже были разработаны баббиты, имеющие другой состав легирующих элементов (кстати, точный состав подшипникового сплава Исаака Бэббитта не известен).

Баббит – это наиболее часто используемый общеупотребительный сплав, применяемый в качестве тонкого поверхностного слоя в подшипниках скольжения сложной полиметаллической структуры, но изначально он использовался как монолитный антифрикционный материал. Этот сплав характеризуется высоким сопротивлением износу. Баббит является мягким материалом и легко повреждается, вследствие чего он, казалось бы, непригоден для изготовления опорной поверхности. Однако структура материала состоит из мелких твердых кристаллов, распределенных внутри более мягкого металла, что позволяет классифицировать баббит как композит с металлической матрицей. По мере износа подшипника более мягкий металл чуть разрушается, в результате чего образуются проходы для смазки между твердыми верхними кристаллами, обеспечивающими фактическую опорную поверхность. Когда в качестве более мягкого металла применяется олово, оно плавится под действием трения и работает как смазка, защищающая подшипник от износа в случае отсутствия штатной смазки.

В двигателях внутреннего сгорания используется баббит на основе олова, так как он способен выдерживать циклические нагрузки. Подшипниковый сплав на основе свинца имеет тенденцию к возрастанию твердости и образованию трещин, но пригоден для использования в постоянно вращающихся инструментах, таких как дисковая пила.

В баббитовом подшипнике традиционного типа имеется чугунный вкладыш, собранный со скользящей посадкой вокруг вала, установленного приблизительно в его конечном положении. Внутренняя поверхность чугунного вкладыша часто просверливается, благодаря чему при заливке баббита внутрь вкладыша образуется своего рода шплинт, фиксирующий фрикционный сплав. Края подшипника затыкаются глиной, после чего на половину зазора между валом и чугунным вкладышем заливается расплавленный баббит.

В промышленности наиболее распространены подшипниковые сплавы, имеющие следующий состав:

олово (Sn): 90 %, медь (Cu): 10 %;

олово (Sn): 89 %, сурьма (Sb): 7 %, медь (Cu): 4 %;

свинец (Pb): 80 %, сурьма (Sb): 15 %, олово (Sn): 5 %.

В состав баббита могут входить следующие присадки: кадмий (Cd), кальций (Ca), медь (Cu), натрий (Na), никель (Ni), магний (Mg), мышьяк (As), сурьма (Sb), теллур (Te).

Температура плавления различных марок этого сплава варьируется от 300 до 440 °C.

Баббиты на основе олова превосходят баббиты на основе свинца по коррозионной стойкости, износостойкости и теплопроводности.

В свою очередь баббиты на основе свинца имеют по сравнению с оловянными более высокую рабочую температуру. Они используются для изготовления подшипников дизельных двигателей внутреннего сгорания и прокатных станов.

Общим серьезным недостатком всех подшипниковых сплавов является низкая усталостная прочность. Поэтому баббиты могут успешно работать только в подшипниках с прочным чугунным/стальным или бронзовым корпусом.

При этом долговечность подшипников определяется толщиной слоя баббита, залитого на стальной вкладыш. Чем меньше толщина баббитового слоя, тем больше срок его эксплуатации.

< Предыдущая		Следующая >

Обновлено (29.03.2014 19:29)

Температура плавления припоев и легкоплавких сплавов

В таблице даны значения температуры плавления припоев и легкоплавких сплавов на основе ртути Hg, цезия Cs, калия K, висмута Bi, таллия Tl, индия In, олова Sn, свинца Pb, кадмия Cd, сплав Вуда, сплавы Роуза (Розе), золота Au, магния Mg, цинка Zn, серебра Ag.

Значения температуры плавления припоев и сплавов в таблице приведены начиная с самых легкоплавких сплавов и находятся в диапазоне от -48,2 до 262°С. В сплавах с отрицательной температурой плавления (от минус 48,2°С) преобладает содержание ртути и щелочных металлов. Легкоплавкие сплавы с температурой плавления от 200 до 260°С имеют в своем составе преимущественное содержание висмута и таллия.

Примечание: эвт — эвтектические сплавы или близкие к ним; для неэвтектических сплавов приводятся значения температуры солидуса.

Антифрикционные сплавы на основе алюминия

Алюминиевые сплавы в последнее время все шире используются для замены антифрикционных сплавов на свинцовой и оловянной основе, а также свинцовистой бронзы. Их классифицируют по микроструктурному признаку. Первая группа – сплавы, имеющие твердые структурные составляющие (FeAl₃; Al₃Ni; CuAl₂; Mg₂Si и др.) в пластичной основе металла. Они применяются при высоких скоростях вращения и невысоких нагрузках с применением смазки. Однако, если подача смазки прекращается, то наступает схватывание. Свободны от этого недостатка сплавы второй группы, они легированы оловом. В случае прекращения поступления смазки олово расплавляется, покрывая вал тонким слоем и тем самым препятствуя контакту железа с алюминием и, следовательно, схватыванию. В таблице 5 приведены современные антифрикционные сплавы. Медь вводят для упрочнения матрицы, кремний, железо, никель и др. для уменьшения износа (образуют твердые частицы).

Таблица 5.

Группа	Сплав	Ni	Mg	Sb	Cu	Si	Sn	Ti
I II	АН-2,5 АСМ АО9-1 АО3-1 АО9-2 АО20-1	2,7 – 3,3 – – 0,4 1,0 –	– 0,3 – 0,7 – – – –	3,5 3,5 – 6,5 – – – –	– – 1,0 1,0 2,25 1,0	– – – 1,85 0,5 –	– – 9,0 3,0 9,0 20,0	0,02 – 0,1

Заключение

Конструкционные материалы постепенно занимает все большее место в нашей жизни. Уже достаточно трудно представить современное судостроение без конструкционных материалов. Области применения конструкционных материалов многочисленны: авиационно-космическая, ракетная, энергетическое турбостроение, в автомобильной и горнорудной, металлургической промышленности, в строительстве и т.д. Диапазон применения этих материалов увеличивается день ото дня и сулит еще много интересного. Можно с уверенностью сказать, что это материалы будущего.

Просмотров: 3 251

Антифрикционные сплавы на основе железа

Стали. В качестве антифрикционных материалов стали используют в очень легких условиях работы при небольших давлениях и невысоких скоростях скольжения. Будучи твердыми и имея высокую температуру плавления, стали плохо прирабатываются, сравнительно легко схватываются с сопряженной поверхностью цапфы и образуют задиры. Обычно используют так называемые медистые стали, содержащие малое количество углерода, либо графитизированные стали, имеющие включения свободного графита. В таблице 2 приложения приведен состав сталей, рекомендуемых к использованию взамен бронз в легких условиях работы.

Табл.2. Состав (в %) антифрикционных сталей Антифрикционный чугун.

Ряд чугунов имеет высокие антифрикционные свойства, которые определяются в значительной степени строением графитовой составляющей. Чугун с глобоидальной формой графита и с толстыми пластинками более износостоек, чем чугун с тонкими пластинками. В структуре антифрикционного чугуна желательно иметь минимальное количество свободного феррита (не более 15%) и должен отсутствовать свободный цементит.

Включения графита в чугунах выполняют роль мягкой составляющей. К их недостаткам следует отнести плохую прирабатываемость, чувствительность к недостатку смазки, пониженную стойкость к воздействию ударной нагрузки.

Рис. 8. Структуры антифрикционных чугунов с глобоидальной и шаровидной формой графита на перлитной основе

Баббит Б-83

Баббиты (подшипниковые сплавы)

Баббиты — белые легкоплавкие антифрикционные сплавы на основе олова или свинца. Применяются для заливки вкладышей подшипников скольжения различных машин. Основные требования, предъявляемые к антифрикционным сплавам, определяются условиями работы вкладыша подшипника. Антифрикционные сплавы должны иметь высокую износостойкость и малый коэффициент трения между валом и подшипником; достаточную пластичность для лучшей прирабатываемости к поверхности вала; твердость, достаточную для вкладыша как опоры вала, но не вызывающую сильного износа самого вала; обладать микрокапиллярностью, т.е. способностью удерживать смазочные материалы. Указанные требования обеспечиваются неоднородной структурой антифрикционных сплавов, состоящей из мягкой основы с равномерно распределенными в ней твердыми включениями. При вращении вал опирается на твердые частицы, обеспечивающие износостойкость и способность воспринимать сравнительно высокие удельные давления, а мягкая основа, изнашиваясь быстрее, прирабатывается к валу и образует сеть каналов (микрорельеф), удерживающих смазочный материал.

Баббиты — наиболее старые (с 1839г.) и широко применяемые до настоящего времени антифрикционные легкоплавкие беззадирные пластичные гетерогенные сплавы на основе олова и свинца с более твердыми включениями (медь, сурьма, никель и др.). Используются для изготовления подшипников. Пластичная основа (олово, свинец) обеспечивает равномерное прилегание и прирабатываемость подшипника к валу, а твердые включения служат ему непосредственной опорой, обеспечивая небольшое трение и износ.

Марки баббитов: Б-16, Б-83

Баббиты оловянные и свинцовые в чушках ГОСТ 1320-74 — специальные легкоплавкие подшипниковые сплавы. В их строении всегда есть мягкая основа и твердые включения. Баббиты бывают оловянные (сплав олова с сурьмой и медью), свинцовые (сплав свинца с сурьмой, медью и оловом), кальциевые (сплав свинца с кальцием и натрием).

Баббиты изготавливаются в виде чушек и в зависимости от химического состава различают следующие марки: Б-88, Б-83, Б-16, БН. Марки и химический состав баббитов указан в таблице 3.

Применяются баббиты при производстве моторно-осевых подшипников электровозов, деталей паровозов и оборудования тяжелого машиностроения; подшипников, работающие при больших скоростях и средних нагрузках.

Химический состав баббита чушкового оловянного и свинцового по ГОСТ 1320-74 указан в таблице 3.

таблица 3

химический состав, %
марка баббита	основные компоненты
олово	сурьма	медь	кадмий	никель	мышьяк	свинец
Б-88	остальное	7.3-7.8	2.5-3.5	0.8-1.2	0.15-0.25	—	—
Б-83	остальное	10.0-12.0	5.5-6.5	—	—	—	—
Б-16	15.0-17.0	15.0-17.0	1.5-2.0	—	—	—	—
БН	9.0-11.0	13.0-15.0	1.5-2.0	0.1-0.7	0.1-0.5	0.5-0.9	остальное

Массовая доля примесей в чушковом баббите оловянном и свинцовом по ГОСТ 1320-74 указана в таблице 4.

таблица 4

примеси, не более, %
марка баббита	железо	мышьяк	цинк	свинец	висмут	алюминий
Б-88	0.05	0.05	0.005	0.10	0.05	0.005
Б-83	0.10	0.05	0.004	0.35	0.05	0.005
Б-16	0.08	0.2	0.07	—	0.10	0.010
БН	0.10	—	0.02	—	0.10	0.05

Марка	Химический состав, %	Назначение
Б-83	10-12	5.5-6.5	Остальное	—	Для подшипников, работающих при больших скоростях и средних нагрузках (подшипники турбин, дизелей, гребных валов и др)
Б-16	15-17	1.5-2.0	15-17	Остальное	Для подшипников тяжелых машин (моторно-осевые подшипники электровозов, путевых машин и др.)

Что такое баббит?

Изобретение этого вида сплава не было целенаправленным, и является результатом научного курьеза, когда продукт деятельности изобретателя оказался далек от полеченного результата. Изобретение сплавов, которые используют во многих механизмах, пренадлежит Исааку Бэббиту, который был профессиональным ювелиром.

Классификация

На сегодняшний день отработаны и хорошо изучены такие марки:

• Свинцовые.
• Оловянные.
• Кальциевые.

Их производят по ГОСТу. К примеру, кальциевые баббиты нужно изготавливать по ГОСТу 1209-90, а свинцовые и оловянные по ГОСТу 1320-74.

Каждая из марок имеет определенную классификацию, которая промаркирована заглавными буквами и цифрами:

• У оловянных баббитов маркировка Б83, Б88, Б83С, SАЕ11, АSТМ2, SАЕ12.

• У свинцовых баббитов маркировка Б16, БС6, БН, SАЕ13, АSТМ7, SАЕ14.
• У кальциевых баббитов маркировка БКА, БК2 и БК2Ш.

Главные характеристики баббитов и состав

Оценивают свойства вышеупомянутых марок на основе таких характеристик:

1. Состав сплава и химических элементов, которые в него входят.
2. Характеристики сплава физического характера.
3. Литейно-технологические характеристики.
4. Свойства механического характера.
5. Режимы работы и предельно допустимые границы эксплуатации.
6. Область использования сплава.

По химическому составу сплавы отличаются тем, какой металл взят за основу. К примеру, оловянный баббит Б83 содержит в себе до 85% олова, 12% сурьмы, и в остатке немного меди. Свинцовый баббит Б16 содержит 87% свинца и почти все остальное – сурьма. Главный металл в кальциевых сплавах свинец и может достигать до 96%, а также к нему часто добавляют кальций.

По физическим характеристикам самый большой интерес вызывают плотность, удельный вес и сопротивление току. У сплавов эти показатели особе между собой не отличаются, так как они очень близкие.

Из литейно-технологических характеристик важное значение имеет температура, при которой заливают сплав в подшипник и температура плавления. Она варьирует в зависимости от химических присадок

К примеру, температура плавления оловянного баббита Б83 равно 365 градусов, а при заливке температура не должна быть ниже 440 градусов. Сплав марки Б16 при плавлении равен 405 градусам, а при заливке не меньше 480 градусов. Такие примеры наглядны и показывают, что при заливке температуры сплава всегда должна быть выше.

На данный момент при промышленном масштабе баббиты производят из руды основных металлов, или из вторичного сырья, которое было отправлено на переработку. Для целесообразности в технологическом плане баббиты выпускают в виде слитка. Каждый слиток весит 22 кг. Для того, чтобы бороться с подпольным производством и для организации систем учета на каждом слитке ставят оттиски в виде товарного знака изготовителя. Там же указывают порядковый номер плавки по заводскому учету. После этого слитки используют, чтобы заливать их в подшипники.

Среди механических свойств стоит выделить предел прочности заливки при недолгосрочной нагрузке, допустимые габариты, ударную вязкость, твердость и относительное удлинение.

Область применения того или иного вида баббита определяют такими характеристиками, как удельное давление, напряженность работы, вид нагрузки и предельная рабочая температура.

Баббит: свойства, зачем нужен и как применяется

Работа современных механизмов с подвижными частями (валом или осью) не представима без подшипника. Этот сборочный узел помогает фиксировать и поддерживать конструкцию в пространстве, но основное его предназначение состоит в обеспечении вращения или качения.

Металл подшипника подвергается большой нагрузке из-за трения деталей и высоких скоростей, что сокращает срок службы узла. Помешать износу и отсрочить ремонт можно разными способами, например, использовать смазочные материалы и присадки. Однако самым надежным способом снизить коэффициент трения вот уже почти двести лет является использование в производстве подшипников баббита.

Баббит – это литейный сплав, основной составляющей которого является свинец, а легирующими добавками в разных пропорциях служат олово, медь, сурьма. Сплав был изобретен в 1839 году ювелиром Исааком Баббитом во время его работы на Южно-Бостонскую железоделательную компанию. Изначально материал использовался в конструкции паровых машин.

Источник 10-gpz.ru

Современные баббитовые сплавы обладают следующими свойствами:

• Наиболее ценным качеством баббита являются его антифрикционные свойства: он обладает низким коэффициентом трения и потому способен повышать износоустойчивость подшипника.
• У сплава есть и другие плюсы: за счет низкой температуры плавления он хорошо прирабатывается (притирается) и сопротивляется заеданию, минусом является его невысокая прочность.
• Толщина материала влияет на срок эксплуатации подшипника; ее стараются делать как можно тоньше. Сплав наносится тонким слоем на корпус вкладыша подшипника скольжения и обрабатывается до толщины 0,15-0,2 мм.
• Существует два способа нанесения баббита: наплавка (заливка) и напыление (вкладыш может быть стальным, чугунным, бронзовым).
• Антифрикционные сплавы относятся к дорогостоящим материалам, баббит является самым доступным.

Источник 2proraba.com

Плотность припоев и баббитов, их теплопроводность и КТлР

В таблицах даны теплофизические свойства некоторых припоев и  баббитов (антифрикционных подшипниковых материалов) при комнатной температуре. Представлены такие свойства, как: плотность, коэффициент температурного расширения и теплопроводность.

Указаны свойства следующих припоев и баббитов: ПОС-30, ПОС-18, ПСр45, ПОЦ70, ПОЦ60, 34А, эвтектический силумин; баббиты, Б83, Б16, БКА, Б88, Б89, Б6.

Следует отметить, что плотность припоев, коэффициент температурного расширения (КТлР) и теплопроводность припоев и баббитов имеют близкие значения, за исключением припоя 34А и эвтектического силумина, которые в 2-4 раза легче.

Оборудование

Какое оборудование используется для заливки подшипников баббитом? Для этого производят специальные комплекты оборудования, например, КО-2, на котором подшипники изготавливаются методом центробежного литья.

Этот комплект выпускают в нескольких модификациях:

• МПС — для заливки подшипников скольжения 8ТН.263.028 и 8ТН.263.029;
• D360 x L310 — для заливки подшипников скольжения с наружным диаметром до 360 мм, внутренним диаметром от 40 мм и длиной до 310 мм;
• D950 x L500 — для заливки подшипников скольжения с внешним диаметром до 950 мм, внутренним диаметром от 60 мм и длиной 500 мм.

Использование специального оборудования позволяет заливать баббит более аккуратно, без перерасхода и дефектов.

Для выплавки баббита из вкладышей старых подшипников также выпускаются специальные печи, например, камерные типа ПКН разного размера и мощности:

• ПКН-0,6-2000 мощностью 100 кВт,
• ПКН-0,6-180 мощностью 26 кВт.

Печи сделаны из огнеупорных материалов, а в качестве нагревателей используются спирали из проволоки суперфехраль. Они оборудованы поддоном для установки вкладышей подшипников и лотком для слива расплавленного баббита.

Для заливки сплава во вкладыши подшипников применяются и другие типы печей, например, ППН с нижним клапаном разлива. В такие печи помещают тигели с баббитом. Они также нагреваются электрическими нагревателями. Такие печи имеют канал для аварийного слива, управляются с пульта, на котором задаются режимы работы. Печи типа ППН позволяют дозировано разливать баббит во вкладыши подшипников.