Антифрикционные Материалы

АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ (от анти... и латинский frictio - трение), материалы, обладающие низким коэффициентом трения. Применяются для изготовления деталей, работающих главным образом в условиях трения скольжения (подшипники, втулки и др.). В качестве первых антифрикционных материалов служила древесина плотных пород деревьев. В 1839 году американский изобретатель И. Баббит предложил конструкцию подшипника с заливкой мягким металлом, после чего антифрикционные материалы на основе олова и свинца стали называть баббитами. Производство первых антифрикционных материалов в России освоено в 1860-х годах А. С. Лавровым на бронзолитейном заводе в Гатчине.

Антифрикционные материалы характеризуются значительной износостойкостью, хорошей прирабатываемостью, высокой механической прочностью и пластичностью, коррозионной стойкостью. Из них изготовляют подшипники скольжения для турбин, двигателей внутреннего сгорания, электродвигателей, компрессоров и других механизмов. В качестве антифрикционных используют различные материалы. К основным металлическим антифрикционным материалам относятся бронзы, баббиты, латуни, алюминиевые сплавы, сплавы на железной основе; их допустимые нагрузочно-скоростные характеристики: скорость скольжения в пределах 1-50 м/с, давление на опору 2,5-25 МПа. Выбор материала определяется условиями работы подшипников: баббиты и алюминиевые сплавы - при больших скоростях и нагрузках; бронзы - при повышенных давлениях и средних скоростях скольжения; латуни - при невысоких нагрузках; антифрикционная сталь и чугун - при значительных давлениях и малых скоростях скольжения. Баббиты, бронзы, алюминиевые сплавы применяют в основном в виде слоя, залитого по стали, или биметаллической ленты; большое распространение получили многослойные подшипники, в которых сплавы и металлы уложены слоями на прочную стальную основу. Минералокерамические антифрикционные материалы (на основе оксидов алюминия, кремния, магния) характеризуются высокой износо- и теплостойкостью; подшипники из этих материалов предназначены для работы без смазки, при повышенной температуре, а также в агрессивных средах. Спечённые антифрикционные материалы (железографит, бронзографит, железо - медь - графит и др.), обладающие относительной пористостью (20- 30%), являются самосмазывающимися; предназначены для изготовления деталей, эксплуатируемых в условиях сухого трения при невысоких скоростях скольжения (до 5-10 м/с) и отсутствии ударных нагрузок. Подшипники из спечённых антифрикционных материалов устанавливают в труднодоступных для смазки местах. Углеграфитовые антифрикционные материалы состоят из смеси графита, нефтяного кокса и каменноугольной смолы; способны работать без смазки при высоких температурах (до 500 °С и выше) и небольших удельных нагрузках. Для повышения антифрикционных свойств эти антифрикционные материалы пропитывают металлами (Sn, Pb, Си и др.) или их солями. Полимерные антифрикционные материалы применяют в узлах трения при небольших скоростях скольжения и удельных нагрузках; изготовляются на основе термореактивных смол (например, феноло-формальдегидных, эпоксидных, фурановых) или термопластов (полиамиды, полиимиды, полиарилаты, сополимеры формальдегида и др.). Материалы из фторопласта-4 и полиэтилена высокого давления (антифрикционные самосмазывающиеся пластмассы) применяют без смазки. Металлофторопластовые антифрикционные материалы состоят из стальной, медной или другой металлической основы с фтор-содержащим полимерным покрытием; эксплуатируются при высоких давлениях (до 30 МПа) в широком диапазоне температур (от -192 до 250 °С).

К антифрикционным материалам относят также твёрдые смазки, изготовляемые из органических (например, политетрафторэтилен, полиамиды, полиимиды) и неорганических (графит, нитрит бора, дихалькогениды тугоплавких металлов и др.) материалов. Используются в виде порошка или плёнки для покрытия узлов трения машин и механизмов, работающих в особо тяжёлых условиях: при низких (от -200 до -70 °С) или высоких (300-1000 °С) температурах, больших нагрузках (до 4000 МПа), в глубоком вакууме, при воздействии радиации, в запылённой атмосфере.

Лит.: Шпагин А. И. Антифрикционные сплавы. М., 1956; Майер Э. Торцовые уплотнения. М., 1978; Федорченко И. М., Пугина Л. И. Композиционные спеченные антифрикционные материалы. К., 1980; Терентьев В. Ф. Триботехническое материаловедение. Красноярск, 2000; Материаловедение. М., 2003.