Подшипник со слоем скольжения

Подшипник со слоем скольжения

Реферат

Изобретение относится к машиностроению и, в частности, к подшипникам со слоем скольжения, например, для двигателей внутреннего сгорания.

Необходимые для длительной и надежной работы свойства слоя скольжения подшипников включают, в частности, такие требования как достаточная для заданного уровня переменных нагрузок усталостная прочность, хорошие триботехнические свойства, высокая износо- и коррозионная стойкость, сопротивляемость задирам в условиях нарушения жидкостного трения, способность прирабатываться и удерживать посторонние частицы без повреждения шеек вала и т.д. Очевидно, что даже перечисленные требования к материалу слоя скольжения зачастую противоречивы; так повышение усталостной прочности неизбежно приводит к увеличению твердости материала, что ухудшает способность слоя прирабатываться и запрессовывать посторонние частицы. Таким образом, создание подшипника с оптимальным слоем скольжения для конкретного случая применения - это путь компромиссов между прочностными и триботехническими свойствами его материала.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и решаемой задаче является элемент скольжения по патенту RU 2456486, 12.09.2008 г. со слоем скольжения, образованным из сплава с компонентами олова, сурьмы и меди, доля которых составляет в весовых процентах:

сурьма	5-20%
медь	0,5-20
остальное	олово,

причем содержание свинца составляет не более 0,7%, а полное содержание прочих компонентов не более 0,5%.

Из этого же изобретения также известен способ получения элемента скольжения со слоем скольжения из сплава с компонентами олово, сурьма, медь путем электролитического осаждения на формообразующий корпус.

Недостатками упомянутого изобретения являются повышенное допустимое содержание свинца (до 0,7%), что приводит к образованию легкоплавкой перитектики с температурой плавления 182°С, понижающей механическую прочность сплава при повышенных температурах, наличие в структуре сплава с содержанием сурьмы свыше 7,5% твердых и хрупких частиц SbSn, вызывающих повышенный износ шеек вала. Стандартами всех стран содержание свинца в высокооловяистых баббитах обычно ограничивается 0,5%, а в некоторых случаях 0,35%.(Рудницкий Н.М. «Материалы автотракторных подшипников скольжения», М., Машиностроение, 1965 г. С. 43).

Целью настоящего изобретения является повышение за счет оптимизации химического состава и структуры материала слоя скольжения подшипника его прочности и способности сопротивляться усталостному разрушению, повышение износостойкости слоя скольжения и его способности в минимальной степени изнашивать и повреждать шейки коленчатого вала, повышение способности хорошо прирабатываться и компенсировать допустимые неточности изготовления и сборки.

Для достижения этой цели предлагается подшипник со слоем скольжения, состоящий из формообразующего корпуса, с нанесенным антифрикционным подшипниковым сплавом на основе меди или алюминия и гальваническим слоем скольжения. Слой скольжения подшипника выполняется из материала, содержащего олово, сурьму, медь и кадмий, причем в отличие от аналогов олово с сурьмой в количестве 0,5…4,9 весовых процентов образуют матрицу в виде твердого раствора с добавкой кадмия в количестве 0,5…2,5 весовых процентов, а медь образует с оловом соединение Cu₆Sn₅, распределенное в этой матрице в виде более твердых медно-оловянных частиц при общем содержании меди в сплаве 2…25 весовых процентов, причем содержание примеси свинца составляет не более 0,25% и общее содержание примесей остальных элементов не более 1%. Общее содержание примесей остальных элементов в составе оловянистых баббитов ограничено величиной около 1% в соответствии с требованиями Американского общества автомобильных инженеров (Рудницкий Н.М. «Материалы автотракторных подшипников скольжения», М., С. 45, табл. 5).

Как известно (Рудницкий Н.М. «Материалы автотракторных подшипников скольжения», М., С. 42) добавление сурьмы и меди повышает прочностные свойства олова, однако при слишком большом содержании этих элементов значительно увеличивается хрупкость сплава. Поэтому в предлагаемом изобретении содержание сурьмы находится в пределах 0,5…4,9%, что позволяет повысить прочность матрицы слоя скольжения, избежать образования хрупких и твердых частиц SnSb, а также исключить возможность перехода чистого олова в α-фазу («оловянную чуму»). Медь в данном сплаве, в количестве начиная с 2%, в соответствии с диаграммой состояния сплава олово-сурьма-медь (Рудницкий Н.М. «Материалы автотракторных подшипников скольжения», М., Машиностроение, 1965 г. С. 39) образует частицы Cu₆Sn₅ в твердом растворе олова с сурьмой, что повышает твердость, а следовательно, прочность и износостойкость слоя скольжения подшипника. Содержание меди может колебаться в пределах от 2 до 25% в зависимости от нагрузок, воспринимаемых слоем скольжения и необходимых для данных условий антифрикционных свойств. Добавка кадмия в соответствии в количестве 0,5…2,5 весовых процентов способствует повышению твердости, прочности и выносливости материала слоя, при этом содержание свинца не должно превышать 0,25% (Рудницкий НМ. «Материалы автотракторных подшипников скольжения», М., Машиностроение, 1965 г. С. 43).

Технический результат изобретения - создание подшипника со слоем скольжения с улучшенными рабочими свойствами.

Подшипник со слоем скольжения, состоящий из формообразующего корпуса, с нанесенным антифрикционным подшипниковым сплавом на основе меди или алюминия и гальваническим слоем скольжения, выполненным из материала, содержащего олово, сурьму и медь, отличающийся тем, что олово с сурьмой в количестве 0,5…4,9 вес.% образуют матрицу в виде твердого раствора с добавкой кадмия в количестве 0,5…2,5 вес.%, а медь образует с оловом соединение Cu₆Sn₅, распределенное в этой матрице в виде более твердых медно-оловянных частиц при общем содержании меди в сплаве 2…25 вес.%, причем содержание примеси свинца не превышает 0,25% и общее содержание примесей остальных элементов не превышает 1%.