Подшипники из бронзы БрАМц10-2: состав, свойства и применение
Подшипники скольжения из бронзы БрАМц10-2 — это литые втулки и вкладыши, работающие в узлах трения с высокими удельными нагрузками. Материал относится к группе алюминиево-железистых бронз, легированных марганцем, и применяется там, где оловянные бронзы не обеспечивают требуемой износостойкости при контактном давлении выше 20 МПа.
Химический состав и структура
Бронза БрАМц10-2 содержит алюминий в количестве 9,0–11,0 % и марганец 1,5–2,5 %, остальное — медь. Алюминий формирует упрочняющую фазу на основе соединения CuAl, марганец повышает пластичность и коррозионную стойкость в морской воде. Структура материала после литья — однофазный твёрдый раствор с включениями эвтектоида, что обеспечивает сочетание твёрдости и антифрикционных свойств.
Механические характеристики подшипников из БрАМц10-2 регламентируются ГОСТ 18175-78 и ГОСТ 1628-78:
- предел прочности при растяжении — 400–500 МПа;
- относительное удлинение — 20–30 %;
- твёрдость по Бринеллю — 110–130 HB;
- предел текучести — 160–200 МПа.
Эксплуатационные параметры узлов трения
Подшипники из БрАМц10-2 сохраняют работоспособность при температурах до 300 C, что позволяет применять их в узлах, работающих с перегревом смазочного материала. Коэффициент трения в паре с закалённой сталью при граничной смазке составляет 0,08–0,12, при жидкостном трении снижается до 0,004–0,006. Допустимая скорость скольжения — до 8 м/с при удельном давлении до 30 МПа.
Материал не склонен к схватыванию со стальным валом, что критично для подшипников, работающих в условиях недостаточной смазки или при пусковых режимах. БрАМц10-2 устойчива к воздействию пресной и морской воды, слабых растворов кислот и щелочей, поэтому подшипники из неё применяются в судовых механизмах и насосном оборудовании.
Типовые области применения
Подшипники из бронзы БрАМц10-2 востребованы в тяжёлом машиностроении и металлургическом оборудовании:
- опорные и упорные втулки прокатных станов;
- подшипники гребных валов и рулевых устройств судов;
- направляющие втулки гидроцилиндров и прессового оборудования;
- опоры скольжения крановых механизмов и экскаваторов;
- вкладыши шаровых мельниц и дробильного оборудования;
- подшипники насосов, перекачивающих морскую воду и агрессивные среды.
Технология изготовления и допуски
Заготовки подшипников получают литьём в кокиль или центробежным литьём. Центробежное литьё обеспечивает более плотную структуру и меньшее количество газовых раковин, что повышает ресурс подшипника. После отливки втулки подвергаются механической обработке: расточке, точению и хонингованию внутренней поверхности.
Рекомендуемые посадки подшипников из БрАМц10-2 в корпус — H7/p6 или H7/r6, что исключает проворачивание втулки при знакопеременных нагрузках. Зазор в сопряжении с валом назначается в пределах 0,1–0,3 % от диаметра посадочной поверхности.
| Параметр | Значение для БрАМц10-2 | Метод контроля | Условия испытаний | Нормативный документ |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности | 400–500 МПа | Растяжение | 20 C | ГОСТ 1497 |
| Относительное удлинение | 20–30 % | Растяжение | 20 C | ГОСТ 1497 |
| Твёрдость | 110–130 HB | Бринелль | Шарик 10 мм | ГОСТ 9012 |
| Плотность | 7,5 г/см | Гидростатический | 20 C | ГОСТ 18898 |
Особенности выбора и монтажа
При проектировании узла трения с подшипником из БрАМц10-2 необходимо учитывать более высокий коэффициент линейного расширения по сравнению со сталью — 16,2 10 1/C. При нагреве до рабочих температур зазор в сопряжении увеличивается, что компенсируется назначением начального натяга при запрессовке.
Смазочные канавки на внутренней поверхности подшипника выполняются винтовыми или продольными, глубина канавок — 0,3–0,5 мм, ширина — 3–5 мм. Кромки канавок притупляются для исключения срезания масляной плёнки при вращении вала.
Подшипники из БрАМц10-2 поставляются в виде готовых втулок с обработанной посадочной и рабочей поверхностью либо в виде литых заготовок с припуском под механическую обработку. Допуск на внутренний диаметр готовых втулок — H7 или H8, шероховатость рабочей поверхности — Ra 0,8–1,6 мкм.
Вопросы и ответы
Чем БрАМц10-2 отличается от оловянной бронзы БрО10Ф1?
БрАМц10-2 имеет более высокий предел прочности (400–500 МПа против 250–300 МПа у БрО10Ф1) и лучшую стойкость к ударным нагрузкам. При этом она уступает оловянной бронзе по прирабатываемости к валу, поэтому требует более точной геометрии сопряжения.
Какие смазочные материалы совместимы с подшипниками из БрАМц10-2?
Материал совместим с минеральными и синтетическими маслами, пластичными смазками на литиевой и кальциевой основе. При работе в морской воде допускается эксплуатация без смазки при скоростях до 0,5 м/с.
Какой ресурс у подшипников из БрАМц10-2?
Ресурс зависит от режима нагружения и качества смазки. В штатных условиях жидкостного трения при давлении до 15 МПа ресурс составляет 20 000–40 000 часов. При граничной смазке и ударных нагрузках ресурс снижается до 5 000–10 000 часов.
Можно ли использовать БрАМц10-2 для подшипников, работающих при температурах ниже нуля?
Да, бронза БрАМц10-2 сохраняет пластичность при температурах до –40 C. Ударная вязкость материала при охлаждении снижается незначительно, что позволяет применять такие подшипники в криогенном оборудовании и северном исполнении машин.
