Бронзовые втулки: особенности изготовления, производители

Алан-э-Дейл       11.06.2022 г.

Марки и сферы их применения

Естественно, что различные химические элементы в состав любой бронзы вводят не бесцельно, а для того, чтобы улучшить ее свойства. Так, содержание в бронзе такого металла, как олово, оказывает влияние на ее пластичность. Чем больше в составе бронзы содержится данного металла, тем более твердым и, соответственно, более хрупким становится сплав. Однако самое значительное влияние на твердость и прочность бронзы оказывает такой химический элемент, как бериллий. Некоторые марки бронзовых сплавов, содержащие в своем химическом составе бериллий, превосходят по своим прочностным характеристикам высококачественные стали. Если подвергнуть бериллиевую бронзу процедуре закалки, то она наряду с высокой прочностью приобретает упругость, что позволяет изготавливать из такого материала пружины, рессоры и мембраны различного назначения.


Свойства и применение бериллиевых бронз (нажмите для увеличения)

Из бронзовых сплавов, химический состав которых обогащен алюминием, производят изделия, которые должны сочетать достаточно высокую прочность с исключительной коррозионной устойчивостью. Благодаря характеристикам бронзовых сплавов данного типа изделия из них успешно эксплуатируются в самых неблагоприятных условиях (повышенная влажность, воздействие морской воды и др.). В тех случаях, когда из бронзы необходимо изготовить изделие, которое в процессе эксплуатации будет подвергаться значительным ударным и фрикционным нагрузкам, лучше применять сплавы, содержащие в своем химическом составе свинец. Из такой бронзы, в частности, производятся подшипники, используемые в механизмах различного назначения.


Особенности безоловянных алюминиевых бронз

Бронзы, в составе которых, кроме меди, содержится кремний и цинк, отличаются повышенной текучестью в расплавленном состоянии, поэтому их используют преимущественно для производства сложных деталей методом литья. Отличительным свойством бронз данного типа является и то, что при механическом воздействии на изделия, которые из них изготовлены, не образуются искры

Такое качество очень важно во многих случаях

Относительно новым видом бронз, которые были разработаны в связи с развитием нефтедобывающей промышленности, являются медные сплавы, состав которых обогащен алюминием и никелем. Такие бронзы, отличающиеся исключительной коррозионной устойчивостью, часто называют морскими, потому что изделия из них способны сохранять все свои первоначальные характеристики даже после длительной эксплуатации в соленой морской воде. Получить такие сплавы, которые активно используются для производства элементов нефтяных платформ, устанавливаемых на морских и океанских шельфах, удалось благодаря развитию металлургической промышленности.

Легкие сплавы

Из легких сплавов в качестве антифрикционных материалов чаще всего применяют алюминиевые.

Неответственные подшипники изготовляют из литейных сплавов Al–Si (АЛЗ; АЛ4; АЛ5), Аl–Mg (АЛ8). Al–Cu (АЛ10В; АЛ18В) предпочтительно отливкой в металлические формы (НВ 65—70). Целесообразнее изготовлять подшипники штамповкой из деформируемых сплавов типа АК4, АК4-1 (НВ 80—90).

Широкое применение имеют нетермообрабатываемые (НВ 40—60) сплавы АМ8 (8 % Сu); АМК2 (8% Сu; 2% Si); АЖ6 (6% Fe); АН-2,5 (2,5% Ni), АСС6-5 (6% Sb, 5% Pb). Пластичные сплавы АК5М и АН-2,5 (НВ 35—45) применяют в биметаллических ленточных вкладышах.

Наиболее высокими антифрикционными качествами обладают оловянные алюминиевые сплавы (содержание Sn до 20%). Один из лучших сплавов этого типа, сочетающий пластичность и высокую прочность, имеет состав; 6% Sn; 1,5% Ni; 0,5—1 % Sb; 0,5% Si; 0,5—1% Mn; остальное Al.

Твердость антифрикционных алюминиевых сплавов НВ 40—80; теплопроводность 0,12—0,24 Вт/(м·°С); коэффициент линейного расширения (21—24)·10–6; модуль упругости Е ≈ 7·104 МПа. Предел прочности литых сплавов 120—180 МПа, штампованных 200—300 МПа.

Алюминиевые сплавы коррозиестойки и не вызывают окисления масла. Недостатком их является пониженная прирабатываемость и склонность к наволакиванию на вал. Необходима смазка под давлением и применение валов повышенной твердости (> HRC 55).

Модуль упругости алюминиевых сплавов невелик, поэтому для нормальной работы необходимо повышение жесткости подшипников (утолщение стенок, выполнение буртиков жесткости, увеличение жесткости постелей).

В конструкции подшипников из алюминиевых сплавов надо учитывать их высокий коэффициент линейного расширения. При нагреве зазор в подшипнике возрастает, поэтому «холодный» зазор делают минимальным, совместимым с условием надежной работы подшипника в пусковые периоды. Кроме того, при нагреве возрастает натяг на посадочной поверхности подшипника. Подшипники из алюминиевых сплавов предпочтительно применять в корпусах из тех же сплавов.

Втулки из алюминиевых сплавов, установленные в корпусах из материалов с низким коэффициентом линейного расширения (сталь, чугун), могут при повышении температуры приобрести остаточные деформации сжатия. В таких случаях применяют минимальные посадочные натяги с обязательным стопорением втулок; диаметр стопорных штифтов рекомендуется увеличивать во избежание сминания материала подшипника.

Чтобы компенсировать изменение линейных размеров втулки при нагреве, ее делают с температурным швом — разрезом, который располагают в ненагруженной области подшипника. Такие втулки устанавливают в корпус с натягом, который поддерживается более или менее постоянным при колебаниях температуры. Втулки со швом необходимо стопорить от проворачивания.

Магниевые сплавы как антифрикционный материал близки к алюминиевым, но отличаются от последних еще более низким модулем упругости (Е = 4,2·104 МПа) и более высоким коэффициентом линейного расширения α = (26—28)·10–6 1/°С.

Для изготовления подшипников пригодны литейные сплавы МЛЗ, МЛ4 и деформируемые MA1, МА2.

Твердость магниевых сплавов НВ 30—40, теплопроводность 0,072—0,084 Вт/(м·°С).

При конструировании подшипников из магниевых сплавов нужно соблюдать те же правила, что и для алюминиевых сплавов.

Взято здесь

Еще по подшипникам

Антифрикционные свойства материалов в статье рассматриваются основные свойства материалов для подшипников: механическая прочность, смачиваемость маслом, коэффициент трения, прирабатываемость, износостойкость, коррозионная стойкость, химическая нейтральность, обрабатываемость, противозадирные свойства, теплопроводность

Сравнительные характеристики пластичных подшипниковых сплавов приведены в табл. 31.

Прирабатываемость, противозадирные свойства, коррозионная стойкость, влияние на окисление масла, предел выносливости (последние графы таблицы) оценены по пятибалльной системе (балл 5 — наивысший).

Где в Москве купить бронзу для подшипников и втулок? в ООО ВПО ПромМеталл +7-903-798-09-70 vpoprommetall@yandex.ru

Классификация бронзовых сплавов

Существует несколько классификаций, одна из них – по химическому составу.

Оловянные сплавы

Олово

Это сплавы, в состав которых обязательно в качестве легирующего элемента входит олово. Оно придаёт большую твёрдость и одновременно легкоплавкость. Дополнительно вводятся цинк, фосфор и свинец. Эти добавки придают сплаву устойчивость к коррозии и делают его более подходящим для процесса литья. Фосфор выступает раскислителем сплава, если его процентное содержание составляет более единицы.

Цинк способствует удешевлению материала, не влияет на качественные характеристики сплава олова с медью. Поэтому практикуется вводить в сплав до 10% цинка – это не вызовет изменений механических свойств, но уменьшится себестоимость изделий.

Наибольшее содержание олова может быть в пределах 30%, тогда бронза приобретает светло-серебристый цвет. В зависимости от процентной доли этого вещества, изменяется оттенок сплава от красного до жёлтого.

Изделия из оловянистых бронз лучше подвергаются обработке – токарной и фрезерной, а также полировке. В качестве добавочных элементов в сплав вводят:

  • цинк;
  • фосфор;
  • свинец.

Эти компоненты положительно влияют на механические, литейные и антифрикционные свойства (сопротивление износу) бронзы.

Сплавы с содержанием до 8% олова предназначены для технологических операций (ковка, прокатка, штамповка), т. к. имеют структуру однородного твёрдого раствора. Из таких бронз производят листы, проволоку, прутки.

Сплав с содержанием олова до 20% имеет двухфазную структуру и применяется только в литом виде. Оловянистые бронзы полностью заполняют форму для литья, обладают небольшой усадкой, это делает возможным получать отливки сложной конфигурации. Применяются для получения фасонных изделий и для художественного литья, а также из них изготавливают механизмы и детали агрегатов, эксплуатируемых в морской солёной воде.

Алюминиевые сплавы

Безоловянные бронзы (специальные) – которые не содержат в своём составе химического элемента олова.

Классификация безоловянных бронз составлена с учётом того, какой основной легирующий элемент присутствует в составе.

Алюминий – основной компонент легирования, содержится в составе от 6 до 12%. В индустрии применяются двух- и многокомпонентные сплавы. Более востребованы многокомпонентные алюминиевые бронзы с добавлением никеля, железа и марганца.

Al в составе оказывает значимое влияние на физические свойства бронз. По плотности алюминиевые бронзы ниже, чем медь в чистом виде. Этот фактор позволяет применять их в судостроении и в авиакосмическом секторе. А также из алюминиевой бронзы производят детали и соединения, подвергающихся большим нагрузкам и трению (для дорожных машин, станков, для теплового оборудования).

Кремнистые сплавы

Содержат примерно 3–5% кремния в составе. Они опережают оловянистые бронзы по коррозионной стойкости и механическим свойствам, имеют высокую упругость, не магнитятся. Сплавы отлично поддаются пайке и сварке. Устойчивы к щёлочи и сухой газовой среде, поэтому их используют в производстве газопроводов и сточных труб.

Марганцевые сплавы

В промышленной области применяют бронзы, содержащие 4–5% Mn. Отличаются повышенной прочностью, высокой пластичностью и стойкостью к коррозии. Предназначены для производства деталей для центробежных насосов, рабочих колёс.

Свинцовые сплавы

Структура такого сплава даёт возможность получать высокие антифрикционные свойства. Данная бронза идёт на изготовление вкладышей подшипников скольжения, функционирующих под высоким давлением при большой скорости.

Бериллиевые сплавы

Сплавы обладают повышенными прочностными характеристиками, а также высоким пределом текучести, упругости, отличаются высокой электропроводностью и теплопроводностью, высоким сопротивлением ползучести и коррозии. Из них изготавливают пружины и детали ответственного назначения. Основным сектором применения является электротехника – производят оптоволоконные кабеля и интегральные схемы. Бериллиевый сплав позволяет производить детали малых размеров для электронных устройств (мобильных телефонов, планшетов и т. д.).

Как заменить старую деталь?

При замене бронзовой втулкой не требуется демонтаж старой детали. Для этого поступают следующим образом:

  • Производят рассверливание направляющей втулки, убирая с внутренней поверхности до 0,2 мм.
  • Внутреннюю поверхность полируют, используя дрель со специальной насадкой, соответствующей диаметру втулки.
  • Монтируют новую направляющую из бронзы внутрь стандартной.
  • Устанавливают клапана и делают их притирку к новой направляющей.
  • Проводят сборку и установку головки блока цилиндров.

Если внутренний диаметр старой втулки выработался более чем на 0,25 мм, то заменить ее бронзовой не представляется возможным.

Классификация втулок

Втулки классифицируют по двум показателям: назначению и форме. По назначению они подразделяются на следующие группы:

  • подшипниковые;
  • переходные;
  • закрепительные.

Чаще всего специалисты сталкиваются с подшипниковыми втулками. Для улучшения качества работы и увеличения срока службы многие производители используют бронзовые сплавы, имеющие хорошие антифрикционные свойства. По форме втулки подразделяются на:

  • цилиндрические;
  • конические;
  • резьбовые;
  • разрезные;
  • составные.

Самым большим спросом в промышленности пользуются цилиндрические и конические формы деталей. Их устанавливают в самых важных узлах механизмов, несущих большую нагрузку.

Латунь или бронза что лучше для втулок – Справочник металлиста

Вопрос о том, как отличить бронзу от латуни, неслучайно интересует многих, ведь изделия из этих медных сплавов очень похожи внешне. Между тем, решив использовать изделия из таких материалов для определенной цели, следует разграничивать два этих металла, так как они имеют серьезные отличия по многим параметрам.

Эти бюсты очень похожи, но они сделаны из различных медных сплавов

Отличие бронзы и латуни: характеристика сплавов, их сравнение и отличия

Бронза и латунь имеют очень большое внешнее сходство. Однако по своему химическому составу и характеристикам они существенно различаются.

Металлургическая промышленность четко разграничивает один сплав от другого.

А вот в бытовых условиях покупателю бывает очень трудно разобраться в этом, особенно когда приобретается достаточно дорогая бронзовая вещь

Поэтому крайне важно знать, как отличить бронзу от латуни

Бронзовые втулки скольжения

Втулки, изготовленные из антифрикционных материалов, выполняют роль подшипников скольжения. Они имеют различную конструкцию: гладкие, с фланцем и пластины вкладыша, изготовляются из разных материалов. Подшипники скольжения находят широкое применение при производстве оборудования для горной и шахтной техники, тракторов, насосов, прессов. Обладая маленьким коэффициентом трения, хорошей пластичностью и теплопроводностью, втулки из бронзы снижают аварийность техники, повышают надежность и срок работы оборудования. Основной сферой применения бронзовых втулок скольжения являются следующие отрасли промышленности:

  • Горнодобывающая – экскаваторы для карьерных работ и дробилки.
  • Автомобильная – большегрузные автомобили.
  • Железнодорожная – электровозы.
  • Гидроэнергетика – изготовление сервомоторов и гидротурбин.
  • Тяжелая промышленность – прокатные станы, венцы червячных колес, цилиндры, оборудование для штамповки и ковки, гидравлические прессы.

Использование втулок во многих отраслях промышленности способствует развитию производства. Самым высококачественным сырьем считаются оловянные бронзы, хотя продукция имеет высокую цену, но пользуется спросом.

Изделия

Бронзовые втулки относятся к расходным материалам, которые в процессе длительной работы приходят в негодность и при ремонте подлежат замене. Сплошная или разрезная деталь имеет цилиндрическую или коническую форму различных размеров. На втулку крепится звездочка для цепи, приводной шкив или муфта. Внутреннее отверстие должно соответствовать диаметру вала. В зависимости от назначения втулки бывают подшипниковые, переходные, закрепительные. Кроме этих деталей, часто используются бронзовые вкладыши, их получают путем разреза втулки на две одинаковые части. Они также изготовляются из марок свинцовых и оловянных бронз.

Втулки – это самые востребованные детали из бронзового проката. Из-за высокого качества и ценных физико-химических характеристик, отличной прочности их эксплуатируют в механизмах, подвергающихся высокой нагрузке. Они активно используются в тяжелой, химической и машиностроительной промышленности.

Бронза

Бронза используется в подшипниках в нескольких вариантах. HMG-650 — литьевая бронза с карманами из графита или тефлона. Рабочее тело — весь подшипник. Работает в сухом режиме, в зависимости от сплава бронзы может работать при высоких нагрузках или высоких температурах. HMG-090 и HMG-T90,09T подшипники, свернутые из бронзовой ленты. HMG-090 бывает нескольких вариантов. Они отличаются по форме и глубине выемок для удержания смазки на внутренней поверхности (ромбы канавки, сферические выемки, ровная поверхность). HMG-T90,09T отличается от HMG-090 тем, что вместо углублений на рабочей поверхности сделаны сквозные отверстия в теле подшипника (перфорированная бронза).  Данный материал нашел широкое применение в лесозаготовительной технике, вибропрессах и виброподбойниках.

В последнее время на рынке появилась хорошая альтернатива металлофторопласту. Материал HMG-FR представляет собой перфорированную бронзовую или нержавеющую сетку, «залитую» тефлоном. Эта технология позволяет еще сильнее минимизировать подшипниковый узел, а установку подшипника производить практически рукой. Этот материал прекрасно известен мировым производителям, так как позволяет устранить такой негативный фактор, как провисание дверей автомобиля.

Для химической промышленности и медицинского оборудования создан материал HMG-CRG

Так как он представляет собой стекловолокно, пропитанное композитными смолами и на рабочей поверхности покрытое фторопластом, HMG-CRG не боится химически агрессивных сред, а сама структура позволяет существенно снизить уровень шума в работающем узле, что важно, например, в медицинской и офисной технике

Есть и различные варианты пластиковых подшипников — с тефлоном, графитом, различными добавками. Все пластиковые подшипники не разрезные, так как изготавливаются методом литья под давлением в готовые формы. Однако «линейка» данного вида подшипников очень широка и применение ее весьма многообразно.

Материалы HMG-50 HMG-11 HMG-30 HMG-TEX HMG-650 Бронзографит HMG-FR HMG-EPB HMG-CRG HMG-SNF-11
автомобильная    
сельскохозяйственная      
железнодорожная            
текстильная промышленность  
горнодобывающая          
пищевая    
медицинская    
судостроение      
химическая      
прибрежная индустрия      
подъемное оборудование    
металлургия        
насосное оборудование  
авиация            
пневматическое оборудование  
гидравлическое оборудование  
холодильные установки          
бытовая и офисная техника    
лесная      
строительное оборудование    
упаковочная  
мебельная      
станкостроение        
нефте- и газодобывающая      
Материалы HMG-SNF-31 HMG-20 HMG-800 HMG-090 HMG-T90,09T
автомобильная
сельскохозяйственная
железнодорожная  
текстильная промышленность
горнодобывающая    
пищевая
медицинская          
судостроение      
химическая      
прибрежная индустрия      
подъемное оборудование  
металлургия  
насосное оборудование    
авиация          
пневматическое оборудование    
гидравлическое оборудование    
холодильные установки          
бытовая и офисная техника        
лесная  
строительное оборудование  
упаковочная  
мебельная          
станкостроение  
нефте- и газодобывающая    

Немного о бронзе

Самое значительное распространение в машиностроительной промышленности получили сплавы, называемые:

  • бронзой – медь и олово;
  • латунью – медь и цинк.

По химическому составу бронзу подразделяют на:

  • Оловянную – она обладает безукоризненными антифрикционными, литейными и механическими свойствами, при этом отлично полируется. Такая бронза дорого стоит и находится в дефиците. Она, из-за малой изнашиваемости, благодаря небольшому коэффициенту трения, используется для изготовления зубчатых венцов червячных колес, бронзовых подшипников и втулок.
  • Безоловянные – содержат сплавы меди с различными металлами: алюминием, никелем, железом, хромом, марганцем, кремнием. Они полноценно заменяют оловянную бронзу. Так, например, бронза, содержащая в составе алюминий и железо, имеет высокую твердость и прочность, устойчива к ржавлению. Она хорошо обрабатывается давлением и литьем. Добавка свинца придает высокие антифрикционные свойства, марганец повышает износостойкость, бериллий – прочность.

Бронзовые изделия пользуются большой популярностью, обладают высокой стойкостью, прочностью и хорошо сохраняются в агрессивной среде. Находят широкое применение в машиностроении, станкостроении и многих других отраслях народного хозяйства.

Антифрикционные сплавы ЦАМ

Антифрикционные сплавы ЦАМ 10-5 и ЦAM 10-1,5, содержащие цинк, алюминий и медь (ГОСТ 7117-62), применяются для подшипников с удельной нагрузкой р≤120кГ/см2, скоростью скольжения v≤10м/с, pv≤120кГ·м/(см·с)

Техническая характеристика и область применения баббитов
Марка и приблизительное содержание основных компонентов в % Область применения Допускаемый режим работы
кГ/см2 м/с кГ·м/(см2·с)
Примечание. Значения и , указанные в таблице, не относятся к режиму жидкостного трения.
Б89 (ГОСТ 1320-55). Сурьма 7,25–8,25; медь 2,5–3,5; остальное – олово
Б83 (ГОСТ 1320-55). Сурьма 10–12; медь 5,5–6,5; остальное–олово
Подшипники, несущие большую нагрузку и работающие при большой скорости скольжения: паровых турбин турбогенераторов, электродвигателей мощностью свыше 750 кВт, двигателей внутреннего сгорания.    
При ударной нагрузке 200 60 150
При спокойной нагрузке 250 80 200
Б16 (ГОСТ 1320-55). Сурьма 15–17; медь 1,5–2; олово 15–17; остальное–свинец Подшипники электродвигателей, тракторов, центробежных насосов и компрессоров, прокатных станов и других машин, работающих без резких изменений нагрузки 150 12 100
Б6 (ГО СТ 1320-55). Сурьма 14–16; медь 2,5–3; кадмий 1,75–2,25; олово 5–6; остальное–свинец . Подшипники редукторов, насосов, вентиляторов, лебедок, шаровых мельниц, небольших прокатных станов и других машин, работающих с умеренной нагрузкой без резких ударов 50 6 50
БН(ГОСТ 1320-55). Сурьма 13–15; медь 1,5–2; кадмий 1,25–1,75; никель 0,75– 1,25; олово 9–11; остальное – свинец Подшипники паровых турбин и электродвигателей средней мощности, автотракторных двигателей, поршневых компрессоров и других машин, работающих с переменной и ударной нагрузками 200 15 150
БК (ГОСТ 1209-59). Кальций 0,85–1,15; никель 0,6–0,9; остальное–свинец
БК2. Кальций 0,35–0,55; олово 1,5–2,5; натрий 0,25– 0,50; остальное – свинец
Подшипники, воспринимающие ударные нагрузки: тихоходных двигателей внутреннего сгорания, прокатных станов, металлорежущих станков, буксы вагонов 150 15 60

Антифрикционные чугуны

В качестве дешевых заменителей бронз применяют антифрикционные чугуны: серые АЧС с пластинчатым графитом, высокопрочные АВЧ с глобулярным графитом, ковкие АЧК с хлопьевидным графитом и медистые ЧМ (табл. 30).

Недостатки антифрикционных чугунов — хрупкость и высокая твердость (НВ 160—250), исключающая возможность самоприработки. Чугунные подшипники чувствительны к перекосам, вызывающим высокие кромочные давления.

Чугунные подшипники применяют с валами высокой поверхностной твердости (> HRC 55). Мягкие антифрикционные чугуны (АЧС-3, АЧВ-2, АЧК-2) могут при небольших нагрузках работать в паре с нормализованными или улучшенными сталями (HRС 25—35).

Использование в автомобилях

Направляющая втулка предназначена для восприятия боковых нагрузок, которые воздействуют на стержень клапана. Для стабильной работы мотора важную роль играют элементы головки блока. Благодаря слаженной работе клапанов будет эффективно происходить заполнение горючей смесью цилиндров и освобождение от отработанного топлива. Для строгого движения клапана по оси он помещается в специальную втулку. Даже при условии, что клапан и втулка изготовлены из прочных сплавов, износ их неизбежен. В связи с этим происходит потеря мощности двигателя и попадание масла в цилиндры, что ведет к понижению октанового числа бензина.

Лучшей профилактикой износа в этом случае будет установка бронзовой втулки ВАЗ. При правильно проведенной работе они служат значительно дольше чугунных и металлокерамических. Стоят они несколько дороже, но при этом уменьшается зазор между клапаном и втулкой и хорошо выдерживается недостаток смазочного вещества. Чтобы двигатель работал с удовлетворительными характеристиками, опытные механики советуют использовать втулки из бронзы.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.