Баббит

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Алифанов Александр Викторович Лях Анатолий Александрович Алехнович Владимир Никифорович Гагасов Александр Матвеевич Шкурский Игорь Анатольевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(57) Баббит, содержащий сурьму, медь и олово, отличающийся тем, что дополнительно содержит алюминий, кремний и железо при следующем соотношении компонентов, мас.сурьма 5,0-7,0 медь 2,5-4,5 алюминий 7,0-8,0 кремний 2,0-3,3 железо 0,2-0,5 олово 79,0-81,0. 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.сурьма 15,0-17,0 медь 1,5-2,0 олово 15,0-17,0 свинец остальное 1, 2, 3. 14854 1 2011.10.30 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.сурьма 10-12 медь 5,5-6,5 свинец 0,3-0,35 олово 82,0-84,0. К числу недостатков данного сплава можно отнести высокое содержание дорогостоящего олова, наличие свинца и недостаточную износостойкость. Задачей заявляемого изобретения является повышение износостойкости и увеличение срока службы подшипников скольжения. Поставленная задача решается тем, что баббит, содержащий сурьму, медь и олово, дополнительно содержит алюминий, кремний и железо при следующем соотношении компонентов, мас.сурьма 5,0-7,0 медь 2,5-4,5 алюминий 7,0-8,0 кремний 2,0-3,3 железо 0,2-0,5 олово 79,0-81,0. 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 Содержание Вид сплава Химический состав,компонентов 1 Известный Б-83 средний 11,0 5,7 83,0 0,3 2 Предлагаемый нижний 7,0 2,5 8,0 3,3 0,2 79,0 0,0 3 Предлагаемый верхний 5,0 4,5 7,0 2,0 0,5 81,0 0,0 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 110692001. Алюминий способствует повышению коррозионной стойкости и износостойкости сплава за счет образования на поверхности детали защитного слоя, содержащего оксид 23 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 Бринеллюобразцов, а также определяли предел прочности при сжатии. Результаты исследований представлены в табл. 2. 2 14854 1 2011.10.30 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 38.1018212001). Образец испытывался при нагрузке 19,6 МПа и работал в паре с контртелом (сталь 40). При трении скольжения контртело в виде диска вращается, а образец в виде колодочки неподвижен. Общее время испытаний для каждого образца составляло не менее 25 часов. 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 таблице 3. Таблица 3 Результаты сравнительных испытаний известного и заявляемого сплавов Нагру Скорость Скорость Интенсивность зка, Время, Износ, скольжеизнаши- Коэффициент 14854 1 2011.10.30 Продолжение таблицы 3 Скорость Скорость Нагру Интенсивность Время, Износ, скольжеизнаши- Коэффициент, г ния, ,ваниятренияМПа мкг/км м/с мг/ч 3 Предлагаемый 19,6 2 0,0040 1,68 333 2,0 0,050-0,010 сплав (верхний 19,6 2 0,0000 1,68 0 0 0,010-0,009 предел содер- 19,6 5 0,0000 1,68 0 0 0,009-0,008 жания компо- 19,6 5 0,0000 1,68 0 0 0,008 нентов) 19,6 10 0,0000 1,68 0 0 0,008 19,6 10 0,0000 1,68 0 0 0,008 19,6 15 0,0000 1,68 0 0 0,008 Из таблицы 3 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, приведенные 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. Источники информации 1. Марукович Е.И. Износостойкие сплавы / Е.И.Марукович, М.И.Карпенко. - М. Машиностроение, 2005. - С. 52. 2. Гелин Д.Ф. Металлические материалы / Д.Ф.Гелин Справочник. - Минск Вышэйшая школа, 1987. - С. 353-360. 3. Славин Д.О. Металлы и сплавы в химическом машиностроении и аппаратостроении / Д.О.Славин, Е.Б.Штейман. - М. Машгиз, 1951. - С. 437-440. 4. Елютина О.П. Практические вопросы испытания металлов / О.П. Елютина. - М. Металлургия, 1978. - 277 с. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.