Металлические втулки БрБ2: бериллиевая бронза для узлов трения и токоведущих соединений
Металлические втулки БрБ2 — это детали подшипникового и направляющего назначения, изготовленные из бериллиевой бронзы марки БрБ2 по ГОСТ 18175-78. Сплав относится к системе Cu–Be с содержанием бериллия 1,8–2,1 % и никеля 0,2–0,5 %; именно никель ограничивает рост зерна при закалке и стабилизирует механические свойства после старения. Втулки БрБ2 сочетают высокую твёрдость после дисперсионного твердения с теплопроводностью порядка 105–120 Вт/(мК) и немагнитностью, что делает их востребованными там, где стальные вкладыши теряют работоспособность из-за схватывания, электроэрозии или намагничивания.
Состояние поставки и термообработка
Втулки поступают в двух основных состояниях: мягком (М) — после отжига, с твёрдостью 90–130 HB, и термоупрочнённом (Т) — после закалки с 780–800 C и искусственного старения при 300–330 C в течение 2–3 ч. Закалка фиксирует пересыщенный -твёрдый раствор, старение выделяет мелкодисперсные фазы -CuBe, что поднимает твёрдость до 36–42 HRC и предел текучести до 900–1100 МПа. Мягкое состояние применяют для последующей механической обработки и развальцовки, термоупрочнённое — для работы под нагрузкой без дополнительного деформирования.
Технические параметры втулок БрБ2
| Параметр | Мягкое состояние (М) | Термоупрочнённое (Т) | Условия измерения | Норматив |
|---|---|---|---|---|
| Твёрдость | 90–130 HB | 36–42 HRC | 20 C | ГОСТ 18175-78 |
| Предел текучести | 280–350 МПа | 900–1100 МПа | растяжение | ГОСТ 1497-84 |
| Плотность | 8,2 г/см | 8,2 г/см | 20 C | — |
| Теплопроводность | 105 Вт/(мК) | 120 Вт/(мК) | 100 C | — |
| Рабочая температура | до 200 C | до 250 C | длительно | — |
Конструктивные исполнения
- Втулки с буртом и без бурта по ГОСТ 24810-2013 — для радиальных подшипников скольжения.
- Тонкостенные вкладыши толщиной стенки 0,5–2,0 мм для развальцовки в корпус.
- Втулки с канавками и отверстиями для подвода смазки в узлах с принудительной циркуляцией.
- Заготовки под последующую проточку и притирку по посадочному диаметру.
- Втулки с антифрикционным покрытием на основе дисульфида молибдена для сухого трения.
Области применения
- Подшипники скольжения шпинделей металлорежущих станков и делительных головок.
- Направляющие втулки пресс-форм литья под давлением алюминиевых сплавов.
- Токосъёмные узлы сварочных полуавтоматов и контактных головок роботов.
- Втулки плунжерных пар топливной аппаратуры дизелей.
- Узлы трения криогенной техники, работающие при –50 C и ниже.
- Искробезопасные направляющие в оборудовании нефтегазового назначения.
Эксплуатационные особенности
Бериллиевая бронза БрБ2 не искрит при ударных контактах, что позволяет применять втулки во взрывоопасных средах категории IIA–IIC. Сплав устойчив к коррозии в морской воде и слабых растворах кислот, но чувствителен к аммиаку и солям аммония. При работе в паре со стальным валом твёрдостью выше 45 HRC ресурс втулки определяется износом смазочного слоя, а не самого вкладыша. Пыль бериллиевой бронзы токсична, поэтому механическую обработку ведут с аспирацией и средствами индивидуальной защиты.
Вопросы и ответы
Чем втулки БрБ2 отличаются от втулок из бронзы БрО10Ф1?
БрБ2 после старения даёт твёрдость 36–42 HRC против 80–100 HB у БрО10Ф1, что в 3–4 раза повышает сопротивление абразивному износу и позволяет работать при более высоких контактных давлениях. При этом БрО10Ф1 дешевле и лучше работает в условиях граничного трения со смазкой.
Какой предельный зазор при запрессовке втулки БрБ2 в стальной корпус?
Для посадки H7/r6 при диаметре до 50 мм натяг составляет 0,018–0,045 мм. После запрессовки внутренний диаметр уменьшается на 0,01–0,03 мм, поэтому финишную обработку отверстия выполняют после установки.
Допускается ли сварка втулок БрБ2?
Сварка плавлением не рекомендуется из-за образования хрупких фаз и выделения токсичных аэрозолей бериллия. Соединение выполняют пайкой твёрдыми припоями на основе серебра при температуре не выше 650 C либо механическим креплением.
Как изменяются свойства втулок БрБ2 при нагреве выше 250 C?
Выше 250 C начинается коагуляция выделений -CuBe, твёрдость снижается до 28–32 HRC, а при 400 C сплав переходит в отожжённое состояние. Для длительной работы при 300–350 C применяют дисперсионно-твердеющие бронзы других систем.
