Баббитовый сплав

Изобретение относится к области металлургии, а именно, материалам, работающим в подшипниках скольжения ответственного назначения в условиях больших и ударных нагрузок при больших скоростях скольжения. Задачей является повышение износостойкости и увеличение срока службы подшипников скольжения. Задача решается путем применения предлагаемого баббитного сплава,для изготовления и ремонта вкладышей подшипников скольжения, содержащего медь, кремний,сурьму, железо, алюминий и олово при следующем соотношении компонентов, мас.%:(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ФИЗИКОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК БЕЛАРУСИ" (BY) 016324 Изобретение относится к области металлургии, а именно к материалам, работающим в подшипниках скольжения ответственного назначения в условиях больших и ударных нагрузок при больших скоростях скольжения. Материал, предназначенный для такого рода изделий, должен обладать высокой износостойкостью,малым коэффициентом трения между валом и подшипником, иметь достаточную пластичность для лучшей прирабатываемости к поверхности вала; твердость, достаточную для вкладыша как опоры вала, но не вызывающую сильного износа самого вала; обладать способностью удерживать смазочные материалы. Для этого он должен состоять из мягкой основы с равномерно распределенными в ней твердыми включениями. Известны подшипниковые сплавы, называемые баббитами, например Б 16, используемый для изготовления подшипников скольжения он имеет следующий состав, мас. %: Недостатком этого сплава является большое содержание свинца, высокая хрупкость и пониженная износостойкость. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому сплаву является баббит Б-83 ГОСТ 1320-74 следующего состава, мас. %: К числу недостатков данного сплава можно отнести высокое содержание дорогостоящего олова,наличие свинца и недостаточную износостойкость. Задачей настоящего изобретения является повышение эксплуатационных свойств баббита, прежде всего, износостойкости и срока службы подшипника скольжения при сохранении остальных высоких характеристик. Поставленная задача решается таким образом, что в баббитовый сплав, содержащий олово, сурьму и медь, дополнительно вводят алюминий, кремний и железо при следующем соотношении компонентов,мас. %: Приведенные соотношения компонентов обеспечивают совокупность высоких механических, литейных и эксплуатационных свойств предлагаемого сплава. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного наличием новых компонентов, а именно, алюминия, кремния и железа, уменьшением содержания олова, а также отсутствием свинца, что свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию "новизна". В качестве примера осуществлена выплавка сплавов, химический состав которых приведен в табл.1. Таблица 1. Химический состав сплавов Выплавку сплавов производили в электропечи по известной технологии. В качестве шихтовых материалов использовали: олово ГОСТ 860-75, сурьма ГОСТ 1089-82, медь ГОСТ 859-2001, кремний ГОСТ 2169-69, железо ГОСТ 11036-75, алюминий ГОСТ 11069-2001.-1 016324 Алюминий способствует повышению коррозионной стойкости и износостойкости сплава за счт образования на поверхности детали защитного слоя, содержащего оксид Al2O3 или другие, более сложные оксиды, содержащие алюминий. Содержание кремния в выбранных пределах 2,0-3,3% обеспечивает необходимую твердость и износостойкость сплава и несколько повышает его жаростойкость. Железо необходимо для стабилизации сплава. Были проведены исследования прочностных свойств исследуемых материалов. По методикам, описанным в [4], определяли твердость по Бринеллю (НВ) образцов, а также определяли предел прочности при сжатии. Результаты исследований представлены в табл. 2. Таблица 2. Прочностные свойства баббитных материалов Из таблицы видно, что твердость по Бринеллю и, соответственно, предел прочности при сжатии, у образцов из предлагаемого сплава значительно меньше, чем у образцов из баббита Б-83 ГОСТ 1320-74,что позволяет уменьшить износ вала в подшипниках скольжения. Износостойкость сплавов оценивали по результатам изнашивания образцов при испытании на машине трения МИ-1 М, предназначенной для испытаний материалов на трение и износ, с кинематической схемой периферийного трения скольжения с охватом вращающегося вала. Испытания проводились при наличии смазки (масло турбинное ТП 22 С ТУ 38.101821-2001). Образец испытывался при нагрузке 19,6 МПа и работал в паре с контртелом (сталь 40 Х). При трении скольжения контртело в виде диска вращается, а образец в виде колодочки неподвижен. Общее время испытаний для каждого образца составляло не менее 25 ч. Износ образцов определяли через каждые два часа испытаний при приработке и каждые пять часов в установившемся режиме, и оценивали по убыли массы взвешиванием с точностью 10-4 г. Результаты сравнительных испытаний известного и заявляемого сплавов приведены в табл. 3. Таблица 3. Результаты сравнительных испытаний известного и заявляемого сплавов-2 016324 Из таблицы видно, что в установившемся режиме в образцах из заявляемого сплава износ не обнаружен даже за период времени в десять раз больший, чем период, за который был выявлен износ у образца из баббита Б-83, что позволяет утверждать, что износ образцов из заявляемого сплава как минимум на порядок меньше, чем у образца из баббита Б-83. Результаты, приведнные в таблицах 2 и 3, свидетельствуют о том, что у предлагаемого сплава имеется оптимальное сочетание механических и эксплуатационных свойств. Таким образом, предлагаемый сплав по сравнению с прототипом обладает более высокими свойствами и отвечает поставленной при разработке задаче. Кроме того, отсутствие свинца улучшает его экологические характеристики. Предлагаемый сплав найдет широкое применение на предприятиях, занимающихся транспортировкой газа, например, на РНУ "Белгазэнергоремонт" ОАО "Белтрансгаз" при ремонте подшипников скольжения газоперекачивающего агрегата ГПА СТД-4000, а также на других предприятиях, использующих подшипники, работающие в тяжелых условиях. Использованная литература[4.] Елютина О.П. Практические вопросы испытания металлов. - М., "Металлургия", 1978. 277 с. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Баббитовый сплав, содержащий олово, сурьму и медь, отличающийся тем, что в него дополнительно вводят алюминий, кремний и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: