Химический состав и назначение алюминиевых бронз

Кремнистые бронзы характеризуются хорошими механическими, упругими и антифрикционными свойствами. По механическим свойствам они превосходят оловянные бронзы, кроме того, они более дешевы.

Кремнистые бронзы содержат до 3% кремния. При содержании кремния более 3% эти бронзы становятся хрупкими и поэтому не применяются. Кремнистые бронзы обладают высокой пластичностью, хорошей обрабатываемостью давлением, они хорошо свариваются и паяются, удовлетворительно обрабатываются резанием. Литейные свойства кремнистых бронз ниже, чем оловянных, алюминиевых бронз и латуней. Легирование цинком способствует улучшению литейных свойств этих бронз.

Кремнистые бронзы выпускают в виде ленты, полос, прутков, проволоки. Для фасонных отливок они применяются редко. Их используют вместо более дорогих оловянных бронз при изготовлении антифрикционных деталей (БрКН1-3), (БрКМц3-1), а также для замены бериллиевых бронз при производстве пружин, мембран и других деталей приборов, работающих в пресной и морской воде.

Бериллиевые бронзы характеризуются чрезвычайно высокими пределами упругости, твердостью, пределом прочности и коррозионной стойкостью в сочетании с повышенными сопротивлениями усталости и износу.

Бериллиевые бронзы являются теплостойкими материалами, устойчиво работающими при температурах до 310…340°С. Бериллиевые бронзы обладают высокой теплостойкостью и электропроводностью, при ударах не образуют искр. Они хорошо обрабатываются резанием, свариваются точечной и роликовой сваркой.

Бериллиевые бронзы выпускают преимущественно в виде полос, лент, проволоки. Вместе с тем из них можно получить качественные фасонные отливки.

Несмотря на уникальные свойства эти бронзы используют не очень широко из-за дороговизны и дефицитности бериллия (БрБ2). Легирование никелем (Ni), титаном (Ti), кобальтом (Co), магнием (Mg) позволяет уменьшить содержание бериллия до 1,7-1,9% без заметного снижения механических свойств (БрБНТ1,7 и БрБНТ1,9).

Из бериллиевых бронз изготавливают детали ответственного назначения: упругие элементы точных приборов (плоские пружины, пружинные контакты, мембраны); детали, работающие на износ (кулачки, шестерни, червячные передачи); подшипники, работающие при высоких скоростях, больших давлениях и повышенных температурах.

Антифрикционные сплавы. В машиностроении применяют как подшипники качения, так и подшипники скольжения. Подшипники скольжения применяют в виде вкладышей. Трение происходит в подшипниках между вкладышем подшипника и трущейся деталью (оси, валы). Для вкладышей подшипников должен быть подобран такой материал, который предохранил бы от износа вал, сам минимально изнашивался, создавая условия для нормальной смазки, и облегчал работу трущегося узла, т.е. уменьшал коэффициент трения.

Основными требованиями к антифрикционным сплавам являются низкие значения коэффициента трения со стальной поверхностью вала и высокая износостойкость подшипников. Для их удовлетворения необходимо, чтобы поверхности вала и вкладыша были разделены пленкой смазки. Высокие антифрикционные свойства обеспечиваются структурой сплава, которая состоит из мягкой и пластичной основы и включений твердых частиц. Мягкая основа прирабатывается к валу и вместе с твердыми включениями образует оптимальный антифрикционный рельеф с пространством для удерживания смазочных материалов.

Для повышения износостойкости вкладыши должны иметь высокие механические свойства и выдерживать достаточные удельные давления.

Антифрикционные материалы должны иметь высокую теплопроводность для хорошего отвода тепла от трущихся поверхностей. Для изготовления подшипников скольжения заливкой трущихся поверхностей, заливаемые сплавы должны иметь низкую температуру плавления.

Чаще всего в качестве антифрикционных материалов применяют специальные бронзы и баббиты.

Из сплавов на основе меди наилучшими антифрикционными свойствами обладают свинцовистые бронзы, например БрС30. Эти бронзы часто легируют никелем и оловом (БрОС8-12, БрОСН10-2-3). Легирование повышает не только механические, но и коррозионные свойства бронз.

Специальные подшипниковые сплавы, баббиты, имеют минимальный коэффициент трения со сталью, хорошо прирабатываются

к валу и легко удерживают смазку, благодаря вязкой основе они легко поглощают посторонние твердые частицы, не образуя задиров вала.

Баббитами называют антифрикционные сплавы, основу которых составляют олово или свинец. Они отличаются низкими темпера- турами плавления (350…450°С) и хорошей прирабатываемостью.

Недостатком бронз является их высокая стоимость и сравнительно невысокая механическая прочность.

Баббиты обозначают буквой Б, справа от которой ставиться цифра, показывающая процент олова или буква, характеризующая специальный элемент, входящий в сплав. Например, Б83, Б16, Б6 означает, что в эти баббиты входит соответственно 83, 16 и 6% олова. БН означает, что в сплав вводится никель, БТ – теллур, т.е. обозначение носит условный характер, не показывающий полностью состав сплава. Химический состав сплава и примерное назначение баббитов приведены в табл. 16.

Таблица 16