Структура и свойства материала исследуемого подшипника скольжения

Размещено на http://allbest.ru

Структура и свойства материала исследуемого подшипника скольжения

Аннотация

подшипник микроструктура твердость

Данная работа имеет характер выпускной квалификационной работы.

Основная тема работы: Структура и свойства материала исследуемого подшипника скольжения в исходном состоянии и после термической обработки.

Объектом исследования служит коренной вкладыш коленчатого вала двигателя ЯМЗ - 238, изготовленный на Ярославском моторном заводе, размером 180x40x3 мм, методом триметаллического вкладыша.

Целью работы является исследовать структуру и свойства материала подшипника скольжения в исходном состоянии и после отжига. В ходе исследования проводится микроструктурный анализ и измеряется твердость.

Результатом работы служат выводы о структуре и свойствах исследуемого подшипника скольжения.

Введение

Наиболее популярно использование конструкционной и инструментальной стали. Знание структуры и свойств, изменение этих характеристик после деформации и обработки крайне важно и актуально.

Объект исследования: коренной вкладыш коленчатого вала двигателя ЯМЗ - 238, изготовленный на Ярославском моторном заводе, размером 180x40x3 мм, методом триметаллического вкладыша.

Цель работы: Исследовать структуру и свойства материала проволоки в исходном состоянии и после термической обработки.

Задачи работы:

1. Изучить литературные данные о структуре и свойствах подшипника скольжения.

2. Изучить структуру подшипника скольжения в исходном состоянии.

3. Провести отжиг образцов подшипника скольжения;

4. Изучить структуру подшипника скольжения после отжига.

5. Измерить твердость подшипника скольжения в исходном состоянии и после отжига;

6. Дать анализ структуры и свойств подшипника скольжения в исходном состоянии и после отжига.

I. Подшипники скольжения

Подшипники - это опоры вращающихся осей и валов, которые воспринимают радиальные и осевые нагрузки, приложенные к валу или оси, и передают их на раму, корпус или станину машины.

По принципу работы различают подшипники скольжения, в которых цапфа вала скользит по опорной поверхности, и подшипники качения, в которых между поверхностью вращающейся детали и опорной поверхностью расположены тела качения.

Валы и вращающиеся оси монтируют на опорах, которые определяют положение вала или оси, обеспечивают вращение, воспринимают нагрузки и передают их основанию машины. Основной частью опор являются подшипники, которые могут воспринимать радиальные, радиально-осевые и осевые нагрузки; в последнем случае опора называется подпятником, а подшипник носит название упорного.

Подшипники вращающихся осей некоторых транспортных средств (например, железнодорожных вагонов) с преобладающей вертикальной нагрузкой называют буксами. Подшипники, работающие по принципу трения скольжения, называются подшипниками скольжения. Простейшим подшипником скольжения является отверстие, расточенное непосредственно в корпусе машины, в которое обычно вставляют втулку (вкладыш) из антифрикционного материала.

Достоинства подшипников скольжения:

а) малые габариты в радиальном направлении;

б) хорошая восприимчивость ударных и вибрационных нагрузок;

в) возможность применения при очень высоких частотах вращения вала и в прецизионных машинах;

г) большая долговечность в условиях жидкостного трения;

д) возможность использования при работе в воде или агрессивной среде.

Недостатки подшипников скольжения:

1) большие габариты в осевом направлении;

2) значительный расход смазочного материала и необходимость систематического наблюдения за процессом смазывания;

3) необходимость применения дорогостоящих и дефицитных антифрикционных материалов для вкладышей.

Вышеперечисленные достоинства и недостатки определяют применение подшипников скольжения, например в молотах, поршневых машинах, турбинах, центрифугах, координатно-расточных станках, для валов очень больших диаметров, а также для валов тихоходных машин. КПД подшипников скольжения h = 0,95...0,99

1.1 Конструкция подшипников скольжения

Подшипники скольжения в большинстве случаев состоят из корпуса и помещенных в нем вкладышей, на которые непосредственно опирается цапфа вала или оси. Кроме этого, в конструкции подшипников предусматриваются смазочные устройства. Форма рабочей поверхности подшипника скольжения, так же как и форма цапфы вала, может быть цилиндрической (рис. 1.1, а), плоской (рис.1.1, б), конической (рис.1.1, в) или шаровой (рис.1.1, е). Цапфу, передающую радиальную нагрузку, называют шипом, если она расположена на конце вала (рис.1.1, а), и шейкой при расположении в середине вала (рис. 1.1, г). Цапфу, передающую осевую нагрузку, называют пятой, а опору подшипника - подпятником (рис. 1.1, д).

Рисунок 1.1 - Подшипники скольжения

Условно подшипники скольжения можно разделить на следующие виды:

а) разъемные и неразъемные, в зависимости от конструкции их корпуса;

б) присоединенные и встроенные, в зависимости от особенностей их установки;

в) вкладышные и безвкладышные, в зависимости от наличия вкладышей;

г) несамоустанавливающиеся и самоустанавливающиеся, в зависимости от способности вкладышей подшипника к самоустанавливанию.

Принципиальные конструктивные различия подшипников скольжения:

Рисунок 1.2 - Подшипники скольжения: а) вкладыш непосредственно в станине; б) вкладыш непосредственно раме

Очень часто подшипники не имеют специального корпуса. При этом вкладыши размещают непосредственно в станине (рис. 1.2, а) или раме (рис.1.2, 6) машины. Таково, например, большинство подшипников двигателей, турбин, станков, редукторов и т.д. Подшипники с отдельными корпусами устанавливают главным образом в таких устройствах, как конвейеры, грузоподъемные машины, трансмиссии и т. д. В этих случаях подшипники крепят на фермах, стенах, колоннах.

Корпус и вкладыш, как отмечалось выше, могут быть неразъемными или разъемными. Разъемный подшипник позволяет легко укладывать вал и ремонтировать подшипник путем повторных расточек вкладыша при его износе. Неразъемные подшипники дешевле. Вкладыши в этих подшипниках обычно запрессовывают в корпус.

Рисунок 1.3 - Нагрузка во вкладыше

Разъем вкладыша рекомендуют выполнять перпендикулярно нагрузке F_r или близко к этому положению (рис. 1.3 ). При этом не нарушается непрерывность несущего масляного слоя.

В тех случаях, когда возможны большие деформации вала или монтаж выполняется неточно, рекомендуется применять самоустанавливающиеся подшипники. Сферическая поверхность этих подшипников позволяет им поворачиваться в направлении оси вала.

Рисунок 1.4 - Условия для образования клинового зазора: а) смазочные канавки в форме сегмента; б) подпятник с качающимися сегментами

В подпятниках жидкостного трения необходимо создавать условия для образования клинового зазора. Практически это достигается, например, выполнением клиновых смазочных канавок в форме сегмента (рис. 1.4, а).

Вторым примером подпятника с клиновым зазором является подпятник с качающимися сегментами (рис. 1.4, 6). Подпятник имеет несколько сегментов, расположенных по окружности. Опорой сегмента служит сфера, смещенная с оси симметрии сегмента так, чтобы он находился в равновесии при неравномерном давлении масла в зазоре. Когда пята неподвижна, сегмент с ней полностью соприкасается. При вращении пяты под сегмент затягивается масло, и он отклоняется на некоторый угол b , который увеличивается по мере увеличения частоты вращения. Этим достигается автоматическая регулировка клинового зазора, способствующая сохранению жидкостного трения.

Конструктивные особенности подшипников скольжения.

По приведенным признакам можно полностью охарактеризовать конструктивные особенности того или иного подшипника скольжения.

Втулка подшипника

Рисунок 1.5 - Неразъемный подшипник

Неразъемный подшипник (рис. 1.5) состоит из корпуса и втулки, которая может быть неподвижно закреплена в корпусе подшипника или свободно заложена в него(плавающая втулка). Неразъемные подшипники используют главным образом, в тихоходных машинах, приборах и т. д. Их основное преимущество -- простота конструкции и низкая стоимость. Если корпус подшипника выполнен в виде фланца с опорной плоскостью, нормальной к оси вала, то такой подшипник называют фланцевым.

Рисунок 1.6 - Разъемный подшипник (Масленка, колпачковая, Крышка корпуса, Вкладыш)

Разъемный подшипник (рис. 1.6) состоит из основания и крышки корпуса, разъемного вкладыша, смазочного устройства и болтового или шпилечного соединения основания с крышкой. Износ вкладышей в процессе работы компенсируется поджатием крышки к основанию. Разъемные подшипники значительно облегчают сборку и являются незаменимыми для конструкций с коленчатыми валами. Разъемные подшипники широко применяются, в общем, и особенно тяжелом машиностроении.

Антифрикционный слой

Рисунок 1.7 - Самоустанавливающийся подшипник

На рисунке 1.7 изображен самоустанавливающийся подшипник скольжения, у которого сопряженные поверхности вкладыша и корпуса выполнены по сфере радиуса R. Сферическая поверхность позволяет вкладышу самоустанавливаться, компенсируя неточности монтажа и деформации вала, обеспечивая тем самым равномерное распределение нагрузки по длине вкладыша. Такие подшипники применяются при большой длине цапф.

На рисунке 1.8 показан сегментный подшипник с качающимися вкладышами. Такие подшипники хорошо центрируют вал и обеспечивают стабильную работу подшипниковых узлов, поэтому их применяют для быстроходных валов, особенно при опасности возникновения вибраций.

Рисунок 1.8 - Сегментный подшипник

Втулки подшипников скольжения (металлические, биметаллические и из спекаемых материалов) стандартизованы.

1.2 Устройство подшипника скольжения

Обычно подшипники коленчатых валов в современных двигателях выполняют в виде тонкостенных вкладышей или втулок толщиной 1,0-2,5 мм (редко больше). Вкладыши коренных подшипников коленчатого вала делают толще из-за необходимости разместить круговую канавку для подачи масла к шатунным подшипникам. Общая тенденция - уменьшение толщины вкладышей, которая сейчас составляет в среднем 1,8-2,0 мм у коренных и 1.4-1.5 мм у шатунных подшипников. Чем тоньше вкладыши, тем лучше они прилегают к поверхности корпуса (постели), тем лучше теплоотвод от подшипника, точнее геометрия, меньше допустимый зазор и шум при работе, больше ресурс узла.

Чтобы при установке в постель вкладыш точно принял ее форму, в свободном состоянии он должен иметь натяг по диаметру постели (так называемое распрямление) и нецилиндрическую форму переменного радиуса. Кроме того, для хорошего прилегания к поверхности и удержания от проворачивания необходим натяг и по длине вкладыша - его называют выступанием. Все эти параметры зависят от толщины, ширины и диаметра вкладышей, при этом распрямление составляет в среднем 0,5-1,0 мм, а выступание - 0,04-0,08 мм. Однако для надежной работы подшипника и этого еще недостаточно. Около разъема толщину вкладышей уменьшают на 0,010-0,015 мм, чтобы избежать задиров в этих местах. Они могут появляться из-за деформации отверстия в корпусе под действием рабочей нагрузки, когда рабочий зазор в подшипнике мал.

Материалы для вкладышей могут быть разными. Их выбор увязывается с материалом коленчатого вала и его термообработкой, степенью форсировки двигателя и заданным ресурсом. В известной мере сказываются тут и традиции автомобильной фирмы.

Вкладыши -- это очень точные (прецизионные) детали. Чтобы гарантировать малые (но вполне конкретные--в среднем 0,03-0,06 мм) рабочие зазоры в подшипниках, при изготовлении толщину вкладыша выдерживают с точностью порядка 5-8 мкм, а длину -- 10-20 мкм. Нарушение этих требований может привести к изменению рабочего зазора в подшипнике или плотности посадки вкладыша в корпусе, что недопустимо из-за снижения скольжения надежности и ресурса всего двигателя в целом.

Вкладыши всегда делают многослойными. Основа вкладыша - стальная лента, которая обеспечивает прочность и надежность посадки в корпусе. На основу различными способами наносят слой (или слои) специального антифрикционного материала толщиной 0,3-0,5 мм. Основные требования к антифрикционному материалу - низкое трение по валу, высокая прочность и теплопроводность (то есть способность хорошо проводить тепло от поверхности в корпус подшипника). Первое требование лучше всего обеспечивают мягкие металлы, например, сплавы с большим содержанием олова и свинца (а частности, широко известные баббиты).

В прошлом баббиты широко применялись на малофорсированных низкооборотных двигателях (в том числе на отечественных ГАЗ-21 и М-408). С ростом нагрузок прочность таких вкладышей с толстым слоем баббита оказалась недостаточной. Проблема была решена заменой всего этого слоя на свинцовооловянистую бронзу, покрытую тонким (0,03-0,05 мм) слоем того же баббита. Вкладыш стал многослойным. В современных двигателях сталебронзобаббитовые вкладыши обычно выполняют 4-слойными (под баббитом еще лежит очень тонкий подслой никеля) и даже 5-слойными, когда для улучшения приработки сверху на рабочую поверхность наносится тончайший слой олова. Именно так выглядят подшипники на многих иностранных двигателях.

Наряду с этим широкое распространение получили и сталеалюминевые вкладыши (включая наши ВАЗы, ГАЗы и "Москвичи"). Антифрикционным материалом здесь служат сплавы алюминия с оловом, свинцом, кремнием, цинком или кадмием, как с покрытиями, так и без них. Наиболее часто в мировой практике используется сплав алюминия с 20% олова без покрытия. Он хорошо противостоит высоким нагрузкам и скоростям вращения современных двигателей, включая дизели, и одновременно обладает удовлетворительной мягкостью. Тем не менее, сталеалюминевые вкладыши жестче, чем баббитовые (или с баббитовым покрытием), поэтому более склонны к задирам в условиях недостаточной смазки.



Рисунок 1.9 - Вкладыш подшипника

Общим для подшипников современных двигателей, особенно если речь идет об опорах коленчатых валов, является соответствие материала и конструкции вкладышей материалу и условиям работы вала (частота вращения, нагрузки, условия смазки и т. д.). Поэтому произвольная замена деталей, когда, например, при ремонте ставят вкладыши от другого двигателя, не может быть рекомендована.

У многослойных вкладышей каждый слой выполняет свою задачу

а) стальная основа

б) основной бронзовый антифрикционный слой

в) подслой никеля

г) баббитовое покрытие

д) покрытие оловом для приработки

1.3 Принцип работы подшипника скольжения

В подшипниках скольжения может быть полужидкостная и жидкостная смазка, переходящая последовательно одна в другую по мере возрастания угловой скорости вала от нуля до определенного значения.

Вращающийся вал увлекает смазочный материал в клиновой зазор между цапфой и вкладышем и создает гидродинамическую подъемную силу, вследствие которой цапфа всплывает по мере увеличения скорости рис. 1.10.

Рисунок 1.10 - Положение цапфы в подшипнике в состоянии покоя а) и при вращении б).

В период пуска, когда скорость скольжения мала, большая часть поверхности трения разделена тонкой масляной пленкой. При увеличении скорости цапфа всплывает, и толщина смазывающего слоя увеличивается, но отдельные выступы трущихся поверхностей остаются не разделенными смазочным материалом. Смазка в этом случае будет полужидкостная.

При дальнейшем возрастании угловой скорости и соблюдении определенных условий появляется сплошной устойчивый слой масла, полностью разделяющий шероховатости поверхностей трения. Возникает жидкостная смазка, при которой изнашивание и заедание отсутствуют.

1.4 Смазочные материалы

Для уменьшения трения и изнашивания подшипники смазывают смазочными материалами, которые должны быть маслянистыми и вязкими. Маслянистостью называется способность смазочного материала образовывать на поверхности трения устойчивые адсорбированные пленки.

Вязкостью называется объемное свойство смазочного материала оказывать сопротивление относительному перемещению его слоев. В технических характеристиках масел указывают так называемую кинематическую вязкость -- V в мм2/с, которая зависит от плотности. Эта вязкость приводится в справочной литературе при температурах, приближающихся к рабочим, чаще всего при 50 и 100 С. Вязкость является важнейшим свойством масел, определяющим их смазывающую способность. Она существенно понижается с ростом температуры.

Смазочные материалы могут быть жидкими, пластичными (густыми), твердыми и газообразными.

1) Жидкие масла являются основным смазочным материалом. Они имеют низкий коэффициент внутреннего трения, их легко подавать к местам смазывания, они оказывают охлаждающее действие. Недостатком является вытекание масла из мест смазывания. Жидкие масла бывают органические и минеральные.

Органические масла -- растительные (касторовое и др.) и животные (костный жир и др.) -- обладают высокими смазывающими свойствами, но дефицитны и применяются в специальных случаях. Минеральные масла -- продукты перегонки нефти -- находят преимущественное применение для подшипников. К ним относят индустриальные масла различных марок, моторные и др.

Вода применяется для смазывания подшипников с вкладышами из дерева, резины и некоторых пластмасс.

1) Пластичный смазочный материал (мази) изготовляют путем загущения жидких минеральных масел мылами жирных кислот или углеводородами. К ним относятся солидолы, консталины и др. Эти мази хорошо заполняют зазоры, герметизируя узлы трения. Вязкость их мало меняется с изменением температуры. Применяются в подшипниках при малых скоростях скольжения и ударных нагрузках.

2) Твердые смазочные материалы -- графит, слюда и др.-- применяются в машинах, когда по условиям производства нельзя применить жидкие масла или мази (ткацкие станки, пищевые машины и др.).

3) Газообразные смазочные материалы -- воздух, пары углеводородов и др.-- применяются в малонагруженных подшипниках при очень большой угловой скорости вала (центрифуги, шпиндели шлифовальные и др.).

1.5 Дефекты подшипников

В фирменных инструкциях по эксплуатации дизелей обычно приводятся данные по отбраковке вкладышей подшипников. При отсутствии таких данных можно пользоваться следующими рекомендациями.

Дефекты вкладышей подшипников чаще всего свидетельствуют о каких-либо дефектах в дизеле, а не о плохом состоянии самих вкладышей. Если вкладыш проработал значительное время, то на нем могут быть обнаружены признаки различных дефектов, в период приработки нового вкладыша можно обнаружить конкретный дефект в чистом виде. Все дефекты вкладышей подшипников можно условно разделить на следующие группы: износ, усталость, коррозия, риски и царапины, эрозия и кавитация; фреттинг-коррозия и питтинг, полное разрушение. Физической первопричиной износа является нарушение гидродинамической масляной пленки и работа подшипника в режиме полусухого трения. Полусухое трение возникает при повышенных нагрузках на подшипник, недостатке масла или его высокой температуре, повышенной шероховатости шейки. Полусухое трение неизбежно при пуске дизеля и во время его остановки.

Рисунок 1.11 - Признаки основных дефектов

Рассмотрим наиболее характерные признаки износа рабочего слоя тонкостенных вкладышей подшипников:

Рисунок 1.12 - Виды износа

Рисунок 1.12 -- износ рабочего слоя по всей ширине подшипника в зоне максимальной нагрузки. Если изнашивание происходило в течение длительного времени, то это нормальный процесс, если же за короткое время на всех подшипниках, то возможными причинами могут быть: несоосность подшипника и шейки вала, недостаток масла или его высокая температура, шероховатость шеек вала. Вкладыш не является дефектным, если не обнажен разделительный слой;

Рисунок 1.13 - Виды износа

Рисунок 1.13 -- на новом вкладыше через короткое время следы приработки в середине подшипника вследствие отклонения в форме шейки вала или постели подшипника;



Рисунок 1.14 - Виды износа

Рисунок 1.14 -- на верхнем и нижнем вкладышах с разных сторон односторонний след приработки, блестящий на фоне матово-серой поверхности рабочего слоя. Причина: несоосность шейки вала и постели подшипника. При незначительной несоосности след приработки должен постепенно сместиться к середине подшипника, а блеск по краям -- исчезнуть;

Рисунок 1.15 - Виды износа

Рисунок 1.15 -- односторонний износ гальванического рабочего слоя на всю глубину вследствие чрезмерного перекоса осей вала и постели подшипника;

Рисунок 1.16 - Виды износа

Рисунок 1.16 -- односторонний износ на верхнем и нижнем вкладышах вследствие конусности шейки, погрешностей при выполнении ее галтелей, колебаний концевой шейки. На промежуточных подшипниках односторонний износ недопустим, требуется шейки калибровать. На концевых подшипниках односторонний износ допускается, если раскепы кривошипов находятся в допустимых пределах;

Рисунок 1.18 - Виды износа

Рисунок 1.17 -- двусторонний след приработки на обоих вкладышах вследствие кромочных нагрузок с обеих сторон подшипника при неправильной форме шейки вала или постели. После ее исправления вкладыши можно использовать, если нет полного износа рабочего слоя на их краях;

Рисунок 1.18 - Виды износа

Рисунок 1.18 -- локальный след приработки через непродолжительное время вследствие неточности формы шейки или вкладыша. Вкладыш не является дефектным, если с течением времени след приработки исчезает;



Рисунок 1.19 - Виды износа

Рисунок 1.19 -- местный износ в виде резко очерченного блестящего пятна через непродолжительное время работы. Причина -- наличие инородной частицы между постелью и вкладышем или чрезмерное выступание фиксирующего штифта. На спинке вкладыша в таких случаях обычно имеется отпечаток. Если местное возвышение меньше толщины рабочего слоя, то с течением времени блеск исчезнет, если больше -- есть опасность задира шейки и необходимо устранить причины местного давления на спинку вкладыша;

Рисунок 1.20 - Виды износа

Рисунок 1.20 -- односторонний износ в районе разъема на обоих вкладышах с разных бортов из-за смещения крышки подшипника. В районе разъема кромки вкладыша снимают масляную пленку, и есть опасность задира шейки. Дефект сборки должен быть немедленно устранен, а вкладыши с большим износом заменены;



Рисунок 1.21 - Виды износа

Рисунок 1.21 -- двусторонний износ в районе разъема из-за недостаточного зазора. Необходимо проверить зазор и размеры постели подшипника. Вкладыши с большим износом заменить;

Рисунок 1.22 - Виды износа

Рисунок 1.22 -- полосообразный износ посредине вкладыша вследствие наработки на шейке вала или недостаточного скругления кромок смазочного отверстия. Необходимо устранить дефект шейки, а вкладыши с большим износом заменить;

Рисунок 1.23 - Виды износа

Рисунок 1.23 -- следы приработки по краям смазочной канавки в случае неточности изготовления вкладыша. Необходимо устранить натир по краям канавки во избежание нарушения подвода масла;

Рисунок 1.24 - Виды износа

Рисунок 1.24 -- диагонально расположенные следы приработки или износ рабочего слоя вследствие неравномерной затяжки подшипника или неравномерного «развала» вкладыша. Вкладыши с большим износом или неодинаковым по ширине развалом подлежат замене;

Рисунок 1.25 - Виды износа

Рисунок 1.25 -- наволакивание металла рабочего слоя по направлению вращения шейки. Металл «размазан», особенно в середине нагруженной зоны.

Спинка вкладыша обычно имеет черный цвет от нагара масла или цвета побежалости. Развал вкладыша отсутствует или имеет отрицательное значение (края загнуты внутрь). Причина -- работа в режиме полусухого трения из-за недостаточного прокачивания дизеля маслом перед пуском, высокой температуры масла или повышенной шероховатости шейки вала. Дефекты шейки необходимо устранить, а вкладыш заменить.

Под усталостью рабочего слоя вкладыша (баббитового, бронзового, алюминиевого, гальванического) понимается возникновение в нем трещин по любой причине. По мере увеличения количества и длины трещин на поверхности подшипника вначале образуется сетка «булыжник». Затем происходит вымывание отдельных отставших кусочков металла, эрозионное расширение трещин и на поверхности образуются каналы, напоминающие следы жука-короеда (эффект «короеда»).

Наиболее часто трещины возникают в баббитах с относительно небольшим пределом усталости. Предел усталости свинцовистых бронз значительно выше, и трещины в бронзовой заливке по этой причине не возникают. Причиной образования трещин и «короеда» в заливке из свинцовистой бронзы являются локальные перегревы вкладыша подшипника. При повышении температуры достигается предел текучести свинца, и он выдавливается из сплава на поверхность рабочего слоя. Шейка подшипника начинает работать по чистому свинцу, и температура снижается. По мере изнашивания и уноса свинца с поверхности вкладыша обнажаются кристаллы меди, в режиме полусухого трения вновь повышается температура, и процесс повторяется. После определенного числа циклов содержание свинца в поверхностном слое бронзы значительно снижается, а между кристаллами меди образуются микропоры. При высоких нагрузках эти поры сжимаются, происходит пластическая деформация кристаллов меди с образованием микротрещин, которые постепенно развиваются в видимые трещины.

У многослойных вкладышей без разделительного слоя никеля возможны отслоение и выкрашивание гальванического рабочего слоя. Причиной может быть и чистая усталость материала, но чаще всего это происходит вследствие диффузии олова из гальванического слоя в бронзу с образованием медно-оловянистых кристаллов, которые снижают прочность соединения гальванического слоя и бронзы (скорость диффузии резко возрастает с повышением температуры вкладыша подшипника).

Рассмотрим характерные примеры образования трещин в рабочем слое вкладыша подшипника:

Рисунок 1.26 - Виды износа

Рисунок 1.27 - Виды износа

Рисунок 1.28 - Виды износа

Рисунок 1.29 - Виды износа

Рисунок 1.26 -- редкие незамкнутые трещины в рабочем слое. Причины -- превышение усталостной прочности баббита или гальванического слоя, перегрев рабочего слоя из бронзы. За подшипником требуется регулярный контроль, так как со временем трещины могут приобрести состояние булыжника (рис. 1.27) или «короеда» (рис. 1.28). В этих случаях, а также при отслоении гальванического слоя (рис. 1.29) вкладыши подлежат замене;

Рисунок 1.30 - Виды износа

Рисунок 1.30 -- усталостные трещины вследствие отсутствия опоры для вкладыша в районах смазочных отверстий и канавки в постели подшипника; на спинке вкладыша виден характерный отпечаток; вкладыш подлежит замене;

Рисунок 1.31 - Виды износа

Рисунок 1.31 -- трещины типа булыжник и короед в районе разъема. Причина -- дефект монтажа (сдвиг крышки подшипника, слабая или неравномерная затяжка болтов), вызывающий циклические деформации вкладыша в этом районе. На спинке вкладыша в соответствующем месте может наблюдаться фреттинг-коррозия. Вкладыш желательно заменить.

Химическая коррозия рабочего слоя вкладыша подшипника вызывается наличием в масле кислот, щелочей, воды и солей. В результате окисления и вымывания свинца из сплава поверхностный слой баббита становится рыхлым и пористым (легко снимается ногтем), несущая способность подшипника резко снижается и возрастает изнашивание. При корродировании свинцовистой бронзы в поверхностном слое остаются кристаллы меди, и его структура становится такой же, как при усталости материала. Поэтому установить истинную причину дефекта можно только с помощью специальных металлографических исследований.

Многослойные вкладыши подшипников с гальваническим рабочим слоем при нормальных условиях эксплуатации обычно не корродируют (благодаря добавлению в сплав олова или индия). Коррозия возникает при повышенной температуре масла; по краям области изнашивания появляются темные пятна с шероховатой или слегка пористой поверхностью. Затем вследствие износа пятна снимаются, и появляется блестящий слой; в этом случае наблюдается повышенное изнашивание, хотя первопричиной является коррозия. Для предотвращения коррозии подшипников необходим регулярный контроль качества смазочного масла.

Рисунок 1.32 - Виды износа

Характерный пример химической коррозии рабочего слоя вкладыша подшипника показан на рис. 1.32.

Вкладыши подшипников дизель-генераторов иногда подвергаются электрокоррозии из-за наличия разности потенциалов (не менее 0,03 В) между валом и подшипником и возникновения блуждающих токов при недостаточном заземлении подшипника. При этом на рабочей поверхности вкладыша появляются шероховатые пятна в виде шрамов и рубцов, расположенных под некоторым углом к направлению вращения вала (рис. 1.33).

Рисунок 1.33 - Виды износа

Риски и царапины обычно возникают при загрязнении масла. Частицы загрязнений размерами меньше масляного зазора и твердостью, меньшей твердости рабочего слоя вкладыша, потоком масла уносятся через зазор и на состояние подшипника заметного влияния не оказывают.

Частицы размерами больше масляного зазора и твердостью, равной или большей твердости рабочего слоя, увлекаются вращающейся шейкой и царапают трущиеся поверхности до тех пор, пока не вдавятся в рабочий слой подшипника. Риски и царапины могут также образоваться вследствие коррозии шейки вала, когда здесь образуются язвины с острыми кромками.

Рисунок 1.34 - Виды износа

На рис. 1.34 показаны круговые риски и царапины, вызванные частицами загрязнений в масле. Риски иногда заканчиваются блестящим светлым кольцом вокруг черной точки; края рисок также могут иметь блестящие светлые полосы. Точка в светлом кольце в конце риски -- это место внедрения инородной частицы. При вдавливании частицы в рабочий слой по краям металл вытесняется, а затем сглаживается шейкой вала; эти сглаженные края и выглядят в виде блестящего кольца. Вкладыш подлежит замене, если ширина рисок превышает 1 мм, и они достигли слоя бронзы или алюминиевого сплава.

Рисунок 1.35 - Виды износа

Стреловидные повреждения рабочего слоя являются следствием внедрения в рабочую поверхность вкладыша частиц азотированной шейки вала (рис. 1.35). Вкладыш необходимо заменить, а шейку отполировать.

Рисунок 1.36 Виды износа

Эрозия и кавитация (рис. 1.36) часто проявляются совместно, и бывает трудно определить, какой из этих процессов привел к повреждению рабочего слоя подшипника. Эрозия возникает при высокой скорости масла и наличии в нем мельчайших твердых частиц; в местах изменения направления потока масла частицы, ударяются о поверхность рабочего слоя и выкрошивают (откалывают) частицы металла этого слоя. Кавитация вызывается резким изменением давления в потоке масла.

Рисунок 1.37 - Виды износа

Рисунок 1.38 - Виды износа

Рисунок 1.39 - Виды износа

Если площадь вымываний составляет не более 10 % поверхности, и они расположены вне нагруженной зоны, то вкладыш можно оставить в работе. Эрозионные повреждения в виде кустообразных канавок с резко очерченными кромками показаны на рисунке 1.37, кавитационно-эрозионные повреждения вкладыша из-за повышенной вибрации коленчатого вала -- рисунок 1.38, а из-за резкого повышения давления сгорания -- рисунок 1.39.

Сущность фреттинг-коррозии заключается в следующем. Если две прижатые друг к другу металлические поверхности имеют незначительные взаимные перемещения, то в них возникают знакопеременные напряжения сдвига (в дополнение к напряжениям сжатия) и при достижении ими предельных значений происходит перенос более мягкого металла на более твердый.

Питтинг подобен фреттинг-коррозии, но две поверхности находятся под воздействием переменной нагрузки сжатия (например, вследствие вибрации). При питтинге на поверхностях появляются следы уноса металла в виде оспин. Для предотвращения коррозии при хранении на спинки вкладышей часто наносят слой чистого олова или оловянисто-свинцового сплава. Такой слой одновременно способствует уменьшению фреттинг-коррозии.

Рисунок 1.40 - Виды износа

На рисунке 1.40 показана характерная картина фреттинг-коррозии спинки вкладыша: оспообразные вырывы металла на спинке и налипание частиц металла постели. Причины -- малый натяг вкладыша в постели подшипника или недостаточная затяжка болтов. Причиной фреттинг-коррозии в районе разъема подшипника может быть отсутствие развала вкладыша или смещение крышки подшипника при монтаже. Вкладыш подлежит замене, если зона фреттинг-коррозии превышает 5 % площади спинки вкладыша.



Рисунок 1.41 - Виды износа

Рисунок 1.42 - Виды износа

На рисунке 1.41 показан питтинг на поверхностях разъема вкладыша (из-за его малого натяга в постели или недостаточного затяга болтов), а рисунок 1.42 -- на рабочей поверхности вкладыша (из-за вибрации коленчатого вала).

II. Антифрикционные материалы

Материалы вкладышей подшипников должны иметь:

1. Достаточную износостойкость и высокую сопротивляемость заеданию в периоды отсутствия жидкостной смазки (пуск, торможение и др.). Изнашиванию должны подвергаться вкладыши, а не цапфа вала, так как замена вала значительно дороже вкладыша. Подшипник скольжения работает тем надежнее, чем выше твердость цапфы вала. Цапфы, как правило, закаливают.

2. Высокую сопротивляемость хрупкому разрушению при действии ударных нагрузок и достаточное сопротивление усталости.

3. Низкий коэффициент трения и высокую теплопроводность с малым расширением.

Вкладыши (втулки подшипников) изготовляют металлическими (ГОСТ 1978--81), биметаллическими (ГОСТ 24832--81) и из порошковых материалов (ГОСТ 24833--81). Для металлических вкладышей применяют бронзы и антифрикционные чугуны; для биметаллических вкладышей сталь или чугун покрывают баббитом; для вкладышей из порошковых материалов используют порошки железа или бронзы. Вкладыши также изготовляют из пластмасс, древеснослоистых пластиков и т. д. Выбор материала вкладыша зависит от:

а) условий эксплуатации,

б) характера нагрузки,

в) скорости вращения вала и метода смазывания.

Вкладыши выполняют из следующих материалов:

1) Бронзовые вкладыши широко используют при средних скоростях и больших нагрузках. Наилучшими антифрикционными свойствами обладают оловянные бронзы (БрО10Ф1, Бр05Ц5С5 и др.). Алюминиевые (БрАЭЖЗА и др.) и свинцовые (БрСЗО) бронзы вызывают повышенное изнашивание цапф валов, поэтому применяются в паре с закаленными цапфами. Свинцовые бронзы используют при знакопеременных ударных нагрузках.

2) Вкладыш с баббитовой заливкой применяют для ответственных подшипников при тяжелых и средних режимах работы (дизели, компрессоры и др.). Баббит является одним из лучших антифрикционных материалов для подшипников скольжения. Хорошо прирабатывается, стоек против заедания, но имеет невысокую прочность, поэтому баббит заливают лишь тонким слоем на рабочую поверхность стального, чугунного или бронзового вкладыша. Лучшими являются высокооловянные баббиты Б86, Б83.

3) Чугунные вкладыши без заливки применяют в неответственных тихоходных механизмах. Наибольшее применение получили антифрикционные чугуны АЧС-1.

4) Металлокерамические вкладыши изготовляют прессованием и последующим спеканием порошков меди или железа с добавлением графита, олова или свинца. Особенностью этих материалов является большая пористость, которая используется для предварительного насыщения горячим маслом. Вкладыши, пропитанные маслом, могут долго работать без подвода смазочного материала. Их применяют в тихоходных механизмах в местах, труднодоступных для подвода масла.

5) Неметаллические материалы для вкладышей применяют антифрикционные самосмазывающие пластмассы (АСП), древеснослоистые пластики, твердые породы дерева, резину и др. Неметаллические материалы устойчивы против заедания, хорошо прирабатываются, могут работать при смазывании водой, что имеет существенное значение для подшипников гребных винтов, насосов, пищевых машин и т. п.

В массовом производстве вкладыши штампуют из стальной ленты, на которую нанесен тонкий антифрикционный слой (оловянные и свинцовые бронзы, баббиты, фторопласт, нейлон и др.).

2.1 Баббиты

Наиболее давними подшипниковыми материалами являются мягкие сплавы на оловянной и свинцовой основах. Первый подшипниковый сплав был разработан в 1839 г. Англичанином И. Баббитом.

Он содержал 82-84 % Sn, 5-6 % Сu и 11-12 % Sb. Этот сплав положил начало использованию мягких белых антифрикционных сплавов в технике, и поэтому все последующие сплавы на оловянной и свинцовой основах стали называть баббитами.

Баббиты обладают низкой твердостью (НВ 130-320 МПа), имеют невысокую температуру плавления (240-320 С), повышенную размягчаемость (НВ 90-240 при 100 °С), отлично прирабатываются и обладают высокими антифрикционными свойствами. В то же время они обладают низкой усталостной прочностью, что сказывается на работоспособности подшипников.

В России стандартизованы две группы баббитовых сплавов, их состав приведен в табл. 1.

Литейные сплавы на основе свинца, и олова для многослойных подшипников регламентированы международным стандартом. К ним относятся сплавы на основе свинца:PbSb15SnAs; PbSb15Sn10; PbSb14Sn9CuAs; PbSb10Sn6 и олова SnSbl2Cu6Pb; SnSb8Cu4; SnSb8Cu4Cd.

К выбору подшипниковых сплавов необходимо подходить с учетом толщины баббитового слоя подшипника. Гетерогенное микростроение сплавов типа Б83 с крупными твердыми кубическими кристаллами химического соединения SnSb (в-фазы) не способствует удовлетворительной сопротивляемости усталостным повреждениям под действием циклических нагрузок в тонкослойных подшипниках (толщина слоя менее 1 мм).

Медь, введенная в сплав Б83 для предотвращения ликвации по плотности, образует с оловом интерметаллид Cu₃Sn (твердая составляющая), звездчатые кристаллы которого, выделяясь в первую очередь из расплава, образуют как бы каркас, препятствующий всплытию более легких b-кристаллов. Таким образом, структура баббита Б83 состоит из трех фаз -a, b (SnSb) и g (Cu₃Sn.) (рис.2.1).

Рисунок 2.1 - Микроструктура баббита Б83 (Справа - схематическое изображение микроструктуры)

В отдельных локальных объемах кристаллов в-фазы накапливается пластическая деформация, и в слое баббита возникают остаточные напряжения. В тонком слое внедрение в пластичную основу кристаллов твердой составляющей, принимающей на себя нагрузку, затруднительно. Размеры таких кристаллов нередко соизмеримы с толщиной слоя (достигают нескольких десятых мм). Слой мягкой пластичной основы под кристаллами твердой составляющей приобретает способность больше сопротивляться пластической деформации за счет влияния подложки (корпуса цапфы). На отдельных участках скопления хрупких кристаллов в-фазы возникает вероятность непосредственной передачи давления через эти кристаллы от шейки вала на корпус подшипника. В таких условиях в-фаза оказывается слабым участком, по кристаллам SnSb развиваются трещины. Эти микроскопические повреждения при дальнейших циклических нагружениях являются очагами развития усталостных трещин.

Гетерогенная структура, состоящая из мягкой легкоприрабатывающейся основы и твердых включений, способствует удержанию пленки смазки, что снижает коэффициент трения.

Оловянные баббиты являются лучшими подшипниковыми сплавами и применяются для заливки наиболее ответственных подшипников паровых турбин, компрессоров, дизелей и других высоконагруженных установок, работающих со смазкой при высоких скоростях скольжения.

Баббит Б16, разработанный А.М. Бочваром (рис.2.2) - сплав на свинцовой основе. Он содержит 16% Sn, 16% Sb, 2%Cu. Медь введена для предотвращения ликвации по плотности. В сплаве Б16 первично выделяются кристаллы соединения Cu₆Sn₅, затем двойная эвтектика b+Cu₆Sn₅ и тройная эвтектика d+b+Cu₆Sn₅.

Рисунок 2.2 - Микроструктура баббита Б16 (Справа - схематическое изображение микроструктуры)

Фаза b - это твердый раствор на соединения SnSh содержащий значительное количество свинца, b -фаза - твердый раствор олова и сурьмы в свинце. Твердыми включениями в этом баббите являются b -фаза (белые граненые кристаллы) и интерметаллид g(Cu₆Sn₅)- (звездчатые кристаллы). Пластичная основа - эвтектическая смесь (b+g), в которой b - фаза светлая, d -фаза темная (рис. 2.2.). Пестрая структурная составляющая с ярко выраженным эвтектическим строением резко отличает микроструктуру сплава Б16 от микроструктуры баббита Б83.

Баббит Б16 применяют как заменитель баббита Б83 для вкладышей подшипников, электродвигателей, паровых турбин, не испытывающих ударных нагрузок. По сравнению с оловянными баббитами свинцовые обладают большим коэффициентом трения. Они более хрупки, так как в них мягкой составляющей является достаточно хрупкая эвтектика.

Баббиты применяются в подшипниках в виде слоя, залитого по корпусу вкладыша из бронзы, латуни, стали или чугуна. Наиболее прочное соединение заливаемого слоя баббита с корпусом вкладыша достигается специальным процессом заливки, включающим очистку поверхности корпуса и его облуживание. Тонкостенные вкладыши двигателя легкового автомобиля изготовляются штамповкой из биметаллической ленты, получаемой непрерывной заливкой баббита по движущейся стальной калиброванной ленте.

При правильной подготовке поверхности вкладыша и его заливке прочное соединение баббита и металла корпуса (бронза, сталь, чугун) происходит по всей поверхности вкладыша, что позволяет значительно уменьшить толщину слоя баббита. Способ механического крепления баббита к вкладышу (путем устройства во вкладыше пазов и отверстий, заполняемых баббитом при заливке) пригоден лишь для малонапряженных баббитов.

Таблица 2.1 - Химический состав баббитов (%), используемых в РФ А. Баббиты по ГОСТ 1320-98

Марка	Sn	Sb	Сu	Cd	Ni	As	Pb
Б88	Остальное	7,3-7,8	2,5-3,5	0,8-1,2	0,15-0,25	-	-
Б83		10,0-2,0	5,5-6,5	-	-	-	-
Б83С		9,0-11,0	5,0-6,0	-	-	-	1,0-1,5
Б16	15,0-17,0	15,0-7,0	1,5-2,0	-	-	-	Остальное
БН	9,0-11,0	13,0-5,0	1,5-2,0	0,1-0,7	0,1-0,5	0,5-0,9
БСб	5,5-6,5	5,5-6,5	0,1-0,3	-	-	-

Таблица 2.2 - Б. Сплавы по ГОСТ 1209-99

Марка	Sn	Са	Na	Mg	А1	Pb
БКА	-	0,95-1,15	0,7-0,9	-	0,05-0,20	Остальное
БК2	1,5-2,1	0,30-0,55	0,2-0,4	0,06-0,11	-
БК2Ш	1,5-2,1	0,65-0,90	0,7-0,9	0,11-0,16	-

Примечание. Примесей < 0,2%.

Для тонкослойных вкладышей баббит должен удовлетворять следующим требованиям:

1. не иметь резко выраженной неоднородной структуры. Для них возможно использование однофазных сплавов при достаточном сопротивлении металла смятию;

2. обладать повышенной сопротивляемостью усталостному разрушению, поскольку работа тонкослойных прецизионных вкладышей должна протекать, в основном, в условиях жидкостного трения;

3. баббитовый антифрикционный слой желательно применять с пониженной твердостью -- до НВ 15-20. При этом улучшается прирабатываемость. Это важно в связи с тем, что сопротивляемость смятию в тонком слое повышается за счет влияния подложки;

4. для обеспечения надлежащей долговечности подшипников существенное значение имеет прочность соединения баббита с корпусом, определяемая способностью слоя полуды сопротивляться усталостному разрушению.

В России разработаны и применяют для тонкослойных подшипников сплавы Б88, БК2 с добавкой переплава и другие, состав которых приведен в табл. 3.

Таблица 2.3 - Химический состав (%) баббитов, используемых для тонкослойных подшипников

Марка	Sn	Sb	As	Са	Pb
СОС6-6	5,5-6,5	5,5-6,5	-	-	Остальное
БС2	1,5-2,5	9,0-10,0	0,5-0,8	-
БК2 с добавкой переплава	1,5-2,1	0,15-0,3 Na	0,04-0,09 Mg	0,08-0,3

Подшипники с толщиной баббитового слоя > 3 мм используют при сравнительно легких условиях работы. Баббитовый слой таких подшипников (Б83, Б16, БН, БКА) обладает хорошей способностью прирабатываться и является своеобразным компенсатором всякого рода неточностей, образованных при обработке и монтаже трущихся деталей и возникающих в процессе эксплуатации. К такому типу относятся подшипники скольжения вагонов, вкладыши тихоходных мощных судовых двигателей, компрессоров и др.

2.2 Антифрикционные сплавы на основе меди

В качестве антифрикционных сплавов употребляют бронзы (оловянные и безоловянные) и латуни. Подшипники изготавливают из бронзы в монометаллическом и биметаллическом исполнении. Для монометаллических подшипников используют оловянистые бронзы.

Для биметаллических подшипников в качестве антифрикционного слоя употребляются бронзы, содержащие повышенное количество свинца без олова (БрС30) или с 1 %Sn.

В отличие от баббитов, бронза БрС30 относится к антифрикционным материалам с твердой матрицей (Сu) и мягкими включениями (Pb). При граничном трении на поверхность вала переносится тонкая пленка свинца, защищающая шейку стального вала от повреждения. Эта бронза отличается высокой теплопроводностью (в четыре раза большей, чем у остальных бронз) и хорошим сопротивлением усталости. На рис. 2.3. изображена микроструктура БрС30.

Рисунок 2.3 - Микроструктура бронзы БрС30 (Справа - схематическое изображение микроструктуры)

2.3 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 4 приведен состав сталей, рекомендуемых к использованию взамен бронз в легких условиях работы.

Таблица 2.4 - Состав (в %) антифрикционных сталей

Сталь	Cu	Al	C	Si	Mn	S	P
Медистая Графитизированная	32 -	2,5 -	0,1 1,6	- 1,0	- 0,3	- 0,03	- 0,03

2.4 Антифрикционные чугуны

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. В таблице 4 приведена структура и назначение антифрикционного чугуна.

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.

Таблица 2.5 - Структура и назначение антифрикционного чугуна ГОСТ 1585-85

Марка чугуна	НВ, МПа	Микроструктура	Терм. обработка, назначение
		Графит	Металл. основа
АЧС-1 АЧС-2 АЧС-3 АЧС-4 АЧС-5 АЧС-6 АЧВ-1 АЧВ-2 АЧК-1 АЧК-2	180 - 241 180 - 229 160 - 190 180 - 229 180 - 290 100 - 120 200 - 260 167 - 197 187 - 229 167 - 197	Пластинчатый то же то же то же Пластинчатый то же Шаровидный Шаровидный Хлопьевидный Хлопьевидный	Перлитная Перлитная П + Ф П Аустенитная Перлитная, пористая Перлитная П + Ф П Ф + П	Закалка, нормализация. Без обработки. Закалка, нормализация. Закалка, нормализация, особо нагруженные узлы трения. Без обработки, при температуре до 300 ?С. Закалка, нормализация, повышенные окружные скорости. Без обработки, повышенные окружные скорости. Закалка, нормализация. Без обработки

2.5 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 2.6 - Состав (в %) алюминиевых антифрикционных сплавов

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

III. Технология изготовления подшипников скольжения

Технологический процесс заливки состоит из подготовки форм, плавки баббита и заливки форм. Подшипники, подлежащие заливке, обезжиривают и протирают насухо. Острые кромки пазов для крепления баббита притупляют. Подготовленные таким образом подшипники попарно вставляют в формы, плотно прижимают к сердечникам накидными хомутами и обмазывают печной глиной с добавкой поваренной соли или замесом молотого асбеста на воде.

Затем подогревают в электропечи до температуры 200°С. Одновременно с подготовкой форм баббит подготовляют к плавке, которая производится в электропечах или специальных тиглях. Перед загрузкой в тигель чушки баббита подогревают до температуры 150--200°С.

После загрузки баббита тигель нагревают равномерно по всей высоте до температуры 520--550°С. Для получения однородности состава расплавленный металл перемешивают и разливают в подогретые формы, установленные под тиглем.

Время расплавления баббита в тигле должно быть не более 40 мин, а разлив одной плавки по формам 15 мин.

Для предварительного подогрева форм и последующей заливки подшипников имеются полуавтоматические установки.

Залитые формы оставляют для естественного охлаждения до температуры 15--20°С. Искусственное охлаждение применять нельзя.

После охлаждения подшипники вынимают из форм, очищают от обмазки, удаляют заусенцы и опиливают галтели.

Подшипники, залитые баббитом, должны удовлетворять следующим требованиям: поверхность заливки должна быть матово-серебристого цвета; баббитовый слой должен быть плотно соединен с корпусом (при легком обстукивании молотком слышен чистый звук); поверхность заливки должна быть чистой и ровной без посторонних включений, трещин, раковин и пор.

Твердость слоя баббита должна составлять не ниже НВ 18 по истечении 3 ч после заливки или по истечении суток не менее НВ 23.

Залитые подшипники растачивают на расточных, горизонтально-фрезерных или специальных станках. Диаметр расточенного подшипника должен быть больше диаметра шейки на 1--2 мм. На этих же станках обрабатывают галтели и снимают кромки (холодильники) вдоль подшипника с обеих сторон.

На боковой поверхности корпуса наносят клейма -- месяц и две последние цифры года заливки и условный номер предприятия, производившего заливку.

Очень важно соблюдать режим нагрева форм до установленной температуры Исследования показывают, что даже незначительные отклонения от заданной температуры форм приводят к образованию между баббитовой заливкой и корпусом подшипника усадочных раковин.

Они появляются в минимальных размерах и при температуре 200°С и вызывают в большинстве случаев грение букс.

Это объясняется изменением геометрии подгонки подшипников по шейкам осей колесных пар сразу же после загрузки вагонов. Строгий контроль за температурой нагрева форм и последующее уплотнение баббитовой заливки на специальном прессе полностью исключают остекление подшипников и грение букс.

...