Бронзовые отливки БрО10С10: характеристики сплава и применение
БрО10С10 — оловянно-свинцовистая бронза, выплавляемая по ГОСТ 613–79, с содержанием олова 9–11 % и свинца 9–11 %. Отливки из этого сплава формируют литьём в кокиль, в песчаные формы и центробежным способом. Структура — двухфазная: -твёрдый раствор олова в меди с включениями мягкой свинцовой эвтектики, распределённой по границам зёрен. Именно гетерогенность обеспечивает сочетание антифрикционных свойств и достаточной механической прочности.
Химический состав и структура
Свинец в составе БрО10С10 практически не растворяется в медной матрице и выделяется в виде дисперсных глобулей размером 5–30 мкм. Эти включения выполняют роль твёрдой смазки при граничном трении. Олово упрочняет -фазу, повышая твёрдость и предел прочности. Суммарное содержание примесей (железо, цинк, фосфор, сурьма) регламентировано и не превышает 1,0 %.
- Медь — основа, 78–81 %
- Олово — 9–11 %
- Свинец — 9–11 %
- Примеси (Fe, Zn, P, Sb, Ni) — не более 1,0 % суммарно
- Стандарт — ГОСТ 613–79
Физико-механические свойства
Механические характеристики отливок зависят от способа литья. Кокильные отливки демонстрируют более высокие показатели по сравнению с литьём в песчаные формы за счёт ускоренной кристаллизации и мелкозернистой структуры. Плотность сплава — 8,8–9,0 г/см. Теплопроводность — 50–60 Вт/(мК), что важно для отвода тепла в узлах трения.
| Способ литья | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % | Твёрдость HB | Плотность, г/см |
|---|---|---|---|---|
| В кокиль | 200–250 | 4–8 | 60–70 | 8,8–9,0 |
| В песчаную форму | 150–180 | 3–5 | 55–65 | 8,8–9,0 |
| Центробежное | 220–270 | 5–10 | 65–75 | 8,8–9,0 |
Антифрикционные характеристики
Коэффициент трения БрО10С10 по стали при смазке маслом И-20А составляет 0,008–0,012, без смазки — 0,15–0,20. Допустимое давление в подшипниковом узле — до 25 МПа при скорости скольжения до 3 м/с. Сплав сохраняет работоспособность при температурах до 200 C в условиях ограниченной подачи смазки. Свинцовые включения снижают схватывание с контртелом, что критично для узлов с реверсивным движением.
Области применения отливок
Отливки из БрО10С10 востребованы в узлах трения тяжёлого оборудования, где невозможна частая замена смазки или присутствуют ударные нагрузки.
- Подшипники скольжения прокатных станов, шпиндельные вкладыши
- Втулки червячных редукторов и глобоидных передач
- Упорные подшипники судовых валопроводов и дейдвудные втулки
- Направляющие втулки гидравлических прессов и экструдеров
- Арматура запорная для нефтегазовой отрасли (седла, золотники)
- Вкладыши дробильно-размольного оборудования горно-обогатительных комбинатов
Технология литья и обработки
Расплав перед заливкой рафинируют хлористым аммонием или флюсами на основе буры для удаления оксидов олова. Температура заливки — 1050–1150 C. Кокиль подогревают до 150–250 C для предотвращения отбела и трещин. Механическая обработка возможна твердосплавным инструментом без применения СОЖ на высоких скоростях резания. Сварка отливок затруднена из-за ликвации свинца, поэтому ремонт выполняют пайкой или заменой детали.
Вопросы и ответы
Чем БрО10С10 отличается от БрО10Ф1?
БрО10Ф1 содержит фосфор (0,4–1,1 %), который образует твёрдые включения CuP и повышает износостойкость при высоких нагрузках. БрО10С10 содержит свинец, обеспечивающий лучшие противозадирные свойства и обрабатываемость резанием, но уступающий по твёрдости.
При какой максимальной температуре можно эксплуатировать отливки?
Длительная рабочая температура — до 200 C. Кратковременно допустим нагрев до 250 C, однако выше 200 C начинается размягчение свинцовой фазы и ускоренный износ.
Возможна ли замена БрО10С10 на баббит в подшипниковом узле?
Баббиты уступают по пределу прочности (30–60 МПа) и допустимому давлению. Замена оправдана только при высоких скоростях скольжения (свыше 10 м/с) и малых нагрузках. В тяжёлых условиях БрО10С10 предпочтительнее.
Как контролируют качество отливок?
Проводят визуальный осмотр, ультразвуковую дефектоскопию на внутренние раковины, спектральный анализ химического состава и испытания на растяжение образцов-свидетелей, отлитых вместе с партией.
