Медная втулка М2: характеристики, применение и подбор
Медная втулка М2 — деталь вращения, изготовленная из меди марки М2 по ГОСТ 859. Содержание меди в сплаве — не менее 99,7 %, кислород — до 0,07 %, примеси нормируются по группам. Заготовки получают методом непрерывного литья, горячей деформации или прессования, финишную геометрию формируют точением, расточкой и развёртыванием. Материал сохраняет пластичность в отожжённом состоянии и упрочняется наклёпом при холодной деформации.
Технические параметры и условия эксплуатации
Основные преимущества М2 в узлах трения — теплопроводность 390–400 Вт/(мК) и электропроводность 55–58 МСм/м, что обеспечивает интенсивный отвод тепла из зоны контакта. Предел прочности в мягком состоянии — 200–240 МПа, после нагартовки — до 380–420 МПа. Твёрдость по Бринеллю варьируется от 45 HB (отжиг) до 110–120 HB (наклёп).
Втулка работоспособна в диапазоне –200…+250 C в окислительной среде; выше 300 C начинается интенсивное окисление с образованием оксидной плёнки. В вакууме и инертных средах допустим нагрев до 400–500 C. Коэффициент линейного расширения — 17,010 1/C, что требует учёта при запрессовке в стальные корпуса.
| Параметр | Значение | Единица | Метод контроля | Условие |
|---|---|---|---|---|
| Марка меди | М2 | — | ГОСТ 859 | хим. анализ |
| Плотность | 8,93 | г/см | ГОСТ 8.024 | 20 C |
| Предел прочности | 200–420 | МПа | ГОСТ 1497 | отжиг / наклёп |
| Теплопроводность | 390–400 | Вт/(мК) | ГОСТ 7076 | 20 C |
| Рабочая температура | –200…+250 | C | испытания | воздух |
| Шероховатость посадки | Ra 0,8–1,6 | мкм | ГОСТ 2789 | после расточки |
Конструктивные исполнения
- Цельные втулки скольжения с буртом и без бурта, внутренний диаметр 4–120 мм.
- Втулки с канавками для смазки по внутренней поверхности.
- Биметаллические втулки «сталь–М2» для тяжёлонагруженных опор.
- Втулки с прессовой посадкой H7/r6, H7/s6 под запрессовку в корпус.
- Шлицевые и конические втулки для узлов точного позиционирования.
Области применения
Втулки М2 устанавливают в подшипниковых узлах электродвигателей малой и средней мощности, в шарнирах промышленных роботов, в направляющих колоннах пресс-форм и штампов. В сварочном оборудовании они работают как токоподводящие элементы контактных узлов. В химическом аппаратостроении применяются в узлах, контактирующих с пресной и морской водой, неагрессивными солями и органическими средами.
В металлургии втулки М2 используются в узлах подачи проволоки, в кристаллизаторах установок непрерывного литья, в направляющих рольгангов. В энергетике — в токосъёмных узлах генераторов и трансформаторных вводах. В пищевой промышленности — в узлах фасовочных автоматов при отсутствии прямого контакта с кислыми продуктами.
Ограничения и совместимость
Медь М2 нестойка к аммиаку, аммонийным солям, сероводороду, азотной кислоте и хлоридсодержащим средам с окислителями. При контакте с алюминием и его сплавами во влажной среде образуется гальваническая пара, ускоряющая коррозию алюминия. В узлах трения со стальными валами без смазки наблюдается схватывание, поэтому применяют смазки на литиевой или кальциевой основе, а также бронзовые или графитовые вставки.
Вопросы и ответы
Чем медная втулка М2 отличается от бронзовой БрО10Ф1?
М2 — почти чистая медь с высокой тепло- и электропроводностью, но низкой износостойкостью под нагрузкой. БрО10Ф1 содержит олово и фосфор, имеет твёрдость 80–100 HB и лучше работает в узлах трения при высоких давлениях, но уступает М2 по теплопроводности.
Какой натяг при запрессовке втулки М2 в стальной корпус?
При диаметре до 30 мм применяют посадку H7/r6, при 30–80 мм — H7/s6, свыше 80 мм — H7/u8. Натяг компенсирует разницу коэффициентов расширения меди и стали при нагреве до 150–200 C.
Допускается ли сварка втулок М2?
Да, применяют аргонодуговую сварку с присадочной проволокой М1 или БрКМц3-1. Из-за высокой теплопроводности требуется предварительный подогрев до 200–300 C и увеличенный ток. Пайка выполняется припоями ПСр-45, ПМЦ-54.
Какая максимальная нагрузка на втулку скольжения из М2?
При смазке допускаемое давление — 8–12 МПа при скорости скольжения до 1 м/с. Без смазки — не более 2–3 МПа. Превышение приводит к интенсивному износу и схватыванию с валом.
