Бронзовый пруток БрОЦС3-13-4 — оловянно-цинково-свинцовая бронза для узлов трения
Бронзовый пруток БрОЦС3-13-4 — это горячепрессованный или холоднодеформированный сортовой прокат из оловянно-цинково-свинцовой бронзы, легированной оловом (2,5–4,0 %), цинком (11,5–14,5 %) и свинцом (3,0–5,0 %). Материал относится к группе антифрикционных сплавов, применяемых в узлах трения скольжения, работающих при умеренных скоростях и значительных удельных нагрузках. В отличие от двухкомпонентных оловянных бронз, наличие цинка удешевляет сплав, а свинец выполняет роль твердой смазки, снижая коэффициент трения при граничной смазке.
Химический состав и структура
Основу сплава составляет медь (остальное), при этом суммарное содержание легирующих элементов достигает 20 %. Олово упрочняет твердый раствор и повышает коррозионную стойкость в морской воде и слабокислых средах. Цинк дополнительно раскисляет расплав и улучшает жидкотекучесть при литье, что важно при производстве заготовок под последующую горячую экструзию. Свинец присутствует в структуре в виде отдельных включений, которые прерывают сплошность металлической матрицы и создают эффект самосмазывания в зоне контакта.
Микроструктура прутка после горячей деформации — мелкозернистая -фаза с равномерно распределенными включениями свинца. Такая структура обеспечивает стабильные механические характеристики по длине проката и предсказуемое поведение при механической обработке.
Механические свойства и технологичность
Прутки БрОЦС3-13-4 поставляются в состоянии горячепрессованном (Г) или холоднодеформированном (Т) по ГОСТ 1628. Предел прочности при растяжении для горячепрессованных прутков составляет не менее 295 МПа, относительное удлинение — не менее 15 %. Твердость по Бринеллю находится в диапазоне 60–75 HB. Материал хорошо обрабатывается резанием: стружка ломается за счет свинцовых включений, что позволяет получать высокий класс чистоты поверхности при точении, фрезеровании и сверлении.
| Параметр | Горячепрессованный (Г) | Холоднодеформированный (Т) | Метод контроля | Типичное значение |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности в | 295 МПа | 345 МПа | Испытание на растяжение | 320–380 МПа |
| Относительное удлинение | 15 % | 8 % | ГОСТ 1497 | 12–20 % |
| Твердость HB | 60–70 | 70–80 | ГОСТ 9012 | 65–75 |
| Плотность | 8,8 г/см | 8,8 г/см | Гидростатический | 8,7–8,9 г/см |
Сортамент и геометрические параметры
Промышленность выпускает круглые прутки диаметром от 5 до 120 мм, квадратные и шестигранные профили со стороной до 100 мм. Длина мерная — 1–4 м, немерная — 0,5–4 м. Допуски на диаметр регламентируются классом точности: нормальный (h12) и повышенный (h10). Для холоднодеформированных прутков характерна более высокая точность геометрии и чистота поверхности — Ra не более 1,25 мкм.
Применение в промышленности
Основное назначение прутков БрОЦС3-13-4 — изготовление деталей узлов трения, работающих в паре со стальными закаленными валами без ударных нагрузок. Материал применяется в следующих областях:
- подшипники скольжения и втулки для насосного оборудования, перекачивающего воду и нейтральные среды;
- седла и направляющие клапанов гидрораспределителей, работающих при давлении до 10 МПа;
- червячные колеса и гайки ходовых винтов металлорежущих станков;
- арматура трубопроводной запорной техники — упорные кольца, седла, шпиндели;
- детали антифрикционного назначения для текстильных и пищевых машин, где исключено применение смазочных материалов на нефтяной основе;
- втулки и вкладыши судовых механизмов, контактирующие с забортной водой.
Рабочий диапазон температур для узлов трения из БрОЦС3-13-4 составляет от –40 до +250 C. При этом допустимая удельная нагрузка в подшипниках скольжения достигает 15 МПа при скорости скольжения до 3 м/с. Материал не рекомендуется применять в средах с активной сероводородной агрессией и в узлах, работающих при высоких температурах свыше 300 C, где происходит разупрочнение матрицы.
Особенности заказа и контроля качества
При заказе прутков БрОЦС3-13-4 необходимо указывать состояние поставки (горячепрессованное или холоднодеформированное), диаметр или размер профиля, класс точности и длину. Каждая партия сопровождается сертификатом качества с указанием фактического химического состава и результатов механических испытаний. Для ответственных узлов рекомендуется проводить входной контроль твердости и ультразвуковую дефектоскопию на наличие внутренних трещин и расслоений, которые могут возникать при нарушении режимов горячей экструзии.
Вопросы и ответы
Чем отличается БрОЦС3-13-4 от бронзы БрОЦС5-5-5?
БрОЦС3-13-4 содержит меньше олова (3 % против 5 %) и больше цинка (13 % против 5 %). Это делает сплав более экономичным при сохранении достаточной прочности, но снижает коррозионную стойкость в агрессивных средах. БрОЦС3-13-4 предпочтительна для узлов трения в нейтральных средах, тогда как БрОЦС5-5-5 применяется при более высоких требованиях к стойкости в морской воде.
Какие допуски на диаметр прутка БрОЦС3-13-4?
Для горячепрессованных прутков действует класс точности h12, для холоднодеформированных — h10. При диаметре 20 мм допуск составляет 0–0,21 мм для h12 и 0–0,084 мм для h10. Точные значения регламентируются ГОСТ 1628.
Можно ли использовать БрОЦС3-13-4 для изготовления червячных колес?
Да, это одно из типовых применений. Сплав обеспечивает низкий коэффициент трения в паре с закаленной сталью и устойчив к заеданию при граничной смазке. Однако для тяжелонагруженных передач с ударными нагрузками рекомендуется применять более дорогие оловянные бронзы типа БрО10Ф1.
Какой режим термообработки применяется для прутков БрОЦС3-13-4?
Прутки не подвергаются упрочняющей термической обработке. Материал используется в состоянии после горячей деформации или холодного наклепа. Для снятия внутренних напряжений после холодной обработки давлением может применяться низкий отпуск при 200–250 C.
