главная > справочник > химическая энциклопедия:

Антифрикционные материалы

Антифрикционные материалы (от греч. anti- -приставка, обозначающая противодействие, и лат. frictio - трение), обладают низким коэффициентом трения и применяются для изготовления деталей, работающих в условиях трения скольжения (подшипников, вкладышей, направляющих втулок и др.). Используют для работы в условиях сухого трения (в газах, воздухе, вакууме; с маловязкими жидкостями, не обладающими смазочными свойствами (вода, орг. растворители, топлива); с жидкими или пластичными смазками на нефтяной или синтетической основе.

Проявлению антифрикционных свойств в условиях сухого трения способствует наличие в материале компонентов, обладающих смазочным действием, например дихалькогенидов переходных металлов IV-VI групп, политетрафторэтилена (фторопласта-4), фторированного графита, высокомолекулярного полиэтилена. гексагонального BN. Обычно их применяют в виде покрытий (со связующим или без него), добавок к смазочным маслам и различным антифрикционным материалам, предназначенным для работы без смазки или с маловязкими жидкостями.

Металлические анифрикционные материалы обычно применяют с жидкими или пластичными смазочными материалами на нефтяной или синтетической основе, в редких случаях - с растительными маслами и животными жирами. К таким A.M. относятся: баббиты (сплавы на основе Sn и Рb), алюминиевые сплавы, бронзы, латуни. цинковые сплавы, чугуны, антифрикционные стали. Наиболее прогрессивны антифрикционные материалы в виде биметаллических лент или листов, состоящих из конструкционной (обычно стальной) основы и тонкого слоя антифрикционных материалов (несколько десятых долей мм); такие материалы производятся на автоматических линиях непрерывного действия. Подшипники (втулки, полувкладыши, подпятники и др.) производят простыми операциями штамповки с незначительной последующей механической обработкой. Баббиты наносят на стальную ленту методом штамповки с незначительной последующей обработкой, бронзы - заливкой и методом порошковой металлургии (напеканием), алюминиевые сплавы - совместной прокаткой со сталью. Иногда на слой антифрикционных материалов дополнительно наносят гальваническим способом тонкий "приработочный" слой мягкого металла (In, сплав Sn с Рb и др.), обладающего низким сопротивлением сдвигу, не вступающего в химические взаимодействия с материалом рабочего тела и образующего прочные оксидные и граничные слои из молекул ПАВ смазки, препятствующие проявлению адгезии. См. также Антифрикционные смазки

Значительное распространение получили металлические антифрикционные материалы, изготавливаемые методами порошковой металлургии (спеченные материалы): компактные, как правило, содержащие включения твердых смазочных материалов (графита, MoS₂ и др.), и самосмазывающиеся пористые, пропитанные смазочными материалами (жидкими или пластичными). Наибольшее применение получили спеченные металлокерамические материалы на основе Си и Fe.

Антифрикционные материалы на основе полимеров предназначены, как правило, для работы с жидкостями, не обладающими смазочными свойствами (водой и др.), а также без смазки, в том числе в вакууме. Основа полимерных антифрикционных материалов: термореактивные смолы - фенолоформальдегидные, эпоксидные, эпоксикремнийорганические, фурановые; термопласты-полиамиды, гомо- и сополимеры формальдегида (полиацетали), полиимиды, полиарилаты. поликарбонаты, фторполимеры, высокомол. полиэтилен. При смазке водой используют резины. Без смазки применяют материалы на основе фторопласта-4, а иногда полиэтилена высокого давления (они наз. антифрикционными самосмазывающимися пластмассами). Другим полимерам антифрикционные свойства придаются введением MoS₂, графита, BN, фторопластов, полиэтилена, жидких и пластичных смазок (нефтяных и синтетических) и др. Для повышения физико-механических и триботехнических свойств в полимерные антифрикционные материалы вводят также наполнители: металлы и сплавы, оксиды, стекла, различные модификации углерода, древесную крошку и шпон, другие полимеры и т.п. Часто используют наполнители в виде тканей из природных, стеклянных, углеродных, металлических, синтетических волокон, а также нетканые материалы.

В качестве антифрикционных материалов используют также древесину твердых пород дерева (бакаут, самшит, бук), содержащую смолистые, обладающие смазочным действием вещества. Менее ценные породы дерева модифицируют: уплотняют, пропитывают смазочными материалами, полимерами, соединениями металлов. Древесную крошку и шпон используют в качестве наполнителей в древесных пластиках.

Углеграфитовые антифрикционные материалы (обожженные и графитированные) применяют чаще всего без смазки. Для повышения прочности, износостойкости и теплостойкости их пропитывают металлами, сплавами, полимерами, солями. Разработаны материалы из углеродных волокон или тканей в углеродной матрице.

Все большее применение получают комбинированные материалы, имеющие конструкционную основу и слой антифрикционного материала, состоящего из металлического пористого каркаса, пустоты которого заполнены полимером с антифрикционным наполнителем. Типичный представитель - металлофторопластовый антифрикционный материал с бронзовым пористым слоем (на стальной основе), пустоты которого заполнены смесью фторопласта-4 с MoS₂. Штампованные подшипники из этого антифрикционного материала широко применяют в узлах трения, работающих без смазки и при недостаточной смазке. Для работы со смазкой выпускается материал, поры которого заполнены сополимером формальдегида.

Другой тип комбинированных антифрикционных материалов - тканый. Состоят они из нитей фторопласта-4, сотканных вместе с волокнами из др. материалов (полимеров, металлов и др.) таким образом, что лицевая сторона получается преимущественно из волокон фторопласта-4, а обратная - из волокон второго материала.

Лит.: Буше Н. А., Подшипниковые сплавы для подвижного состава, М., 1967; Хрущов М. М., "Вестник машиностроения", 1967, ? II, с. 40-44; Семенов А. П., Савинский Ю. Э., Металлофторопластовые подшипники, М., 1976; Трение и износ материалов на основе полимеров, Минск, 1976; Воронков Б. Д., Подшипники сухого трения, 2 изд., Л., 1979; Полимеры в узлах трения машин и приборов. Справочник, М., 1980; Федорченко И. М., Путина Л. И., Композиционные спеченные антифрикционные материалы. К., 1980.