В машиностроении большое значение имеет создание подшипников скольжения с высокой работоспособностью при условии технологичности их изготовления и недефицитности используемых материалов. Материал подшипников должен обладать многими свойствами: антифрикционностью, прочностью, смачиваемостью, смазкой, впитываемостью (способность поглощать загрязнения из смазки), коррозионной стойкостью, высокой теплопроводностью и др. Требуемое сочетание свойств более эффективно может быть достигнуто применением биметаллической конструкции подшипника скольжения, состоящего из прочного стального основания и плакирующего слоя из антифрикционного материала.
В качестве основания при изготовлении биметаллических подшипников скольжения обычно применяют низкоуглеродистые стали, обладающие требуемой прочностью и достаточной пластичностью. В качестве антифрикционного слоя в основном применяют баббиты, алюминиевые и медные сплавы.
«Научно-технической фирмой НТВ» разработана технология изготовления биметаллических сталебронзовых подшипников скольжения (втулки цилиндрические и конические, сферические подпятники, упорные подшипники, рабочие цилиндры, направляющие и т.п.) взамен бронзового литья.
Технология изготовления биметаллических деталей заключается в электродуговой полуавтоматической наплавке слоя оловянисто-фосфористой бронзы БрОФ 6,5-0,4 на стальную поверхность.
Для изготовления заготовки используются низкоуглеродистые или среднеуглеродистые стали Ст3, 20, 30, 35, 40, 45.
Минимальная толщина наплавляемого слоя бронзы составляет 3мм. Максимальная толщина не ограничена и определяется требованиями Заказчика и экономической целесообразностью.
Наплавка может производиться на поверхности любой конфигурации и размеров, за исключением отверстий с диаметром менее 100 мм.
Типичный химический состав наплавленной бронзы: Sn 6,90-6,95 %; Р 0,76-1,08 %; Cu – остальное.
Структура наплавленного слоя приведена на рисунке и представляет собой α – раствор (микротвердость Н=1500-1600МПа), эвтектоид Cu31Sn8 и фосфид Cu3Р (микротвердость Н=2600МПа), образующийся при содержании фосфора более 0,3 %. Он улучшает литейные свойства, повышает твердость, прочность, упругие и антифрикционные свойства. Изменение химического состава материала в процессе наплавки приводит к тому, что он по свойствам приближается к бронзе БрОФ 10-1.
Использование этих деталей позволяет повысить долговечность работы при снижении цены по сравнению с литьем из бронзы БрОЦС 5-5-5.
Результаты сравнительных испытаний на износостойкость, проведенных на машине трения по методу «вытертой лунки» приведены на рисунке. Они показали, что наплавленная бронза в условиях умеренных нагрузок сопоставима по износостойкости с бронзой БрОЦС 5-5-5, однако дальнейшее увеличение нагрузки приводит к резкому увеличению износа бронзы Бр ОЦС 5-5-5 вплоть до заедания, в то время как износ наплавленной бронзы изменяется незначительно. В процессе испытаний отмечено существенно меньшее влияние на износ наплавленной бронзы шероховатости сопряженной стальной поверхности.
