Содержание
Бабби́т — антифрикционный сплав на основе олова или свинца, предназначенный для использования в виде слоя, залитого или напыленного по корпусу вкладыша подшипника скольжения.
Содержание
Характеристики [ править | править код ]
Наиболее распространённые варианты химического состава сплава:
- 90 % олова, 10 % меди;
- 89 % олова, 7 % сурьмы, 4 % меди;
- 80 % свинца, 15 % сурьмы, 5 % олова.
Первый подшипниковый сплав [1] разработан американцем Исааком Бэббитом [2] в 1839 году.
Баббит, основу которого составляет олово (марки Б88, Б83, Б83С, SAE11, SAE12, ASTM2), используют, когда от антифрикционного материала требуются повышенная вязкость и минимальный коэффициент трения. Оловянный баббит по сравнению со свинцовым обладает более высокой коррозионной стойкостью, износостойкостью и теплопроводностью.
Баббиты на основе свинца (марки Б16, БН, БСб, БКА, БК2, БК2Ш, SAE13, SAE14, ASTM7, SAE15, ASTM15) обладают более высокой рабочей температурой, чем на основе олова. Применяется для подшипников дизельных двигателей, прокатных станов.
Свинцовокальциевый баббит используют в подшипниках подвижного состава железнодорожного транспорта.
Все баббиты имеют существенный недостаток — низкое сопротивление усталости, что ухудшает работоспособность подшипника. Из-за небольшой прочности баббиты могут успешно эксплуатироваться только в подшипниках, имеющих прочный стальной (чугунный) или бронзовый корпус. Обычно тонкостенные подшипниковые вкладыши автомобильных двигателей изготовляют штамповкой из биметаллической ленты, полученной на линии непрерывной заливки. Продолжительность работы подшипников зависит от толщины баббитового слоя, залитого на стальной вкладыш. Уменьшение толщины слоя увеличивает срок службы подшипника.
Автор изобретения [ править | править код ]
Назван в честь американского изобретателя Исаака Баббита (Isaac Babbitt; 1799–1862).
Родился в Таунтоне, штат Массачусетс, США. Работая ювелиром, стал заниматься производством сплавов. В 1824 году открыл в родном городе первую в США фабрику по изготовлению дешевого сплава – заменителя серебра, состоящего из меди, олова и сурьмы. В 1834 году продал свою часть предприятия (существующего до сих пор) и переехал в Бостон, где нанялся на работу в Южно-Бостонскую железоделательную компанию (литейное производство Алджера). Работая там, отлил первую в США латунную пушку. В 1839 году изобрел хорошо известный сейчас антифрикционный сплав баббит. За это изобретение был удостоен в 1841 году золотой медали ассоциации механиков Массачусетса. Конгресс США выкупил у Баббита патент на созданный им сплав за 20 000 долларов. Баббит продолжал разрабатывать различные сплавы, а также занимался производством мыла.
В России баббит стал использоваться в промышленном производстве с 1847 года.
Марки баббита [ править | править код ]
Баббит (Б-83) — сплав, состоящий из следующих элементов: Sn (83 %); Sb (11 %); Cu (6 %) — для подшипников, работающих при средних нагрузках. Допустимое рабочее давление [Pm]: 10—15 МПа.
Баббит (Б-16) — сплав, состоящий из следующих элементов: Sn (15—17 %); Sb (15—17 %); Cu (1,5—2,0 %); Pb (остальное) — для моторно-осевых подшипников электровозов, путевых машин, деталей паровозов и другого оборудования тяжелого машиностроения. Допустимое рабочее давление [Pm]: 10 МПа.
Баббит (СОС6) — сплав, состоящий из следующих элементов: Zn (5,5—6,5 %); Sb (5,5—6,5 %); Pb (остальное) — подшипники, работающие при высоких нагрузках (более 20 МПа) и температуре более 300 градусов, подшипники автомобильных дизельных двигателей.
Допускаемые режимы работы:
[Pm] = 5—12 МПа.
[V] = 10 м/с.
[Тм] = 80° по Цельсию.
Твёрдость, HB, МПа: 2700—3000.
Дополнено из «Триботехническое материаловедение» Терентьев В. Ф. КГТУ (в скором будущем СибФУ), Красноярск, 2000 г.
Баббит – искусственно созданный сплав металлов, обладающих разными химическими свойствами. Основу этих сплавов составляют металлы, которые имеют невысокую температуру плавления. К этим металлам относятся свинец, олово, мышьяк и сурьма. Поскольку одни элементы более мягкие, а другие более твёрдые, то получается специфический сплав, обладающий хорошими свойствами, позволяющими снижать коэффициент трения (так называемыми антифрикционными свойствами), износоустойчивостью и долговечностью.
Изобретение таких материалов относится к той категории научных курьёзов, когда основная деятельность изобретателя далека от предмета изобретения. Приоритет изобретения сплавов, которые применяются во многих механизмах, принадлежит Исааку Бэббиту – профессиональному ювелиру. Он запатентовал своё изобретение ещё в 1841 году и даже получил от Конгресса США огромную по тем временам премию – 20000 долларов. Уже через шесть лет он появился в России.
Классификация баббитов
Сегодня хорошо изучены и отработаны следующие марки:
Все они производятся в соответствии с ГОСТ. Например, кальциевые баббиты изготавливают на основании ГОСТ 1209-90, баббиты оловянные и свинцовые по ГОСТ 1320-74.
Каждый из трёх марок классифицируется с помощью набора заглавных букв и цифр:
- оловянные баббиты имеют маркировку Б83, Б83С, Б88, SAE11, SAE12, ASTM2;
- свинцовые баббиты маркируются Б16, БН, БС6, SAE13, SAE14, ASTM7;
- кальциевые баббиты маркируются БК2, БК2Ш, БКА.
Основные характеристики и состав
Оценка свойств перечисленных марок производится на основе следующих характеристик:
- Полный состав химических элементов сплава.
- Физические характеристики сплава.
- Литейно — технологические характеристики.
- Механические свойства.
- Предельно допустимые режимы работы.
- Область применения сплава.
По химическому составу они отличаются тем, какой металл был выбран за основу. Так например, оловянный баббит Б83 включает до 85% олова (Sn), до 12% сурьмы (Sb), около 6% меди (Cu). Свинцовый баббит Б16 имеет в своём составе 87% свинца (Pb) и почти 13% сурьмы. Основным металлом в кальциевых баббитах используется свинец: до 96% с добавлением кальция (Ca), около 1%.
Для придания баббитам требуемых свойств в их состав включают твёрдые элементы. К этим элементам относится почти вся группа редкоземельных металлов: кадмий, теллур, сурьма и другие.
Среди физических характеристик наибольший интерес представляют: удельный вес, плотность, сопротивление электрическому току. У всех полученных сплавов эти показатели очень близкие.
Баббит марки Б83
Из литейно-технологических характеристик важную роль играют: температура плавления и температура, при которой необходимо производить заливку сплава в подшипник. Она зависит от дополнительных химических присадок. Например, температура плавления оловянного баббита марки Б83 составляет 370°С, а температура при заливке должна составлять 440°С. Для сплава марки Б16 (свинцовые баббиты) температура плавления составляет 410°С, температура при заливке должна превышать 480°С. Эти примеры наглядно показывают, что при заливке подобных сплавов в подшипник, температура расплава должна быть всегда выше температуры плавления.
Сегодня в промышленных масштабах баббиты производятся либо из руды соответствующих металлов, либо из вторичного сырья, поступающего на переработку. Исходя из технологической целесообразности, баббиты выпускаются в виде слитков. Вес каждого слитка составляет 22 кг. Для борьбы с незаконным производством и организации системы учёта на каждом слитке делают оттиск в виде товарного знака производителя. На нём указывают порядковый номер произведенной плавки по заводскому учёту. Затем эти слитки используют для заливки в подшипники.
К механическим свойствам относят: допустимые размеры изделий, предел прочности заливки при кратковременной нагрузке, относительное удлинение, ударную вязкость и твёрдость.
Оценка предельно допустимых режимов работы производится на основании следующих характеристик: допустимая нагрузка, скорость вращения детали, твёрдость вала вращения, допустимая температура нагрева деталей.
Область применения определённого вида баббита определяется следующими характеристиками: вид нагрузки, удельное давление, круговая скорость, напряжённость работы и предельная рабочая температура.
Область применения
В зависимости от своих индивидуальных свойств каждая разновидность баббита применяется строго в определённых механизмах и машинах. Все они применяются для заливки боковых стенок вала крепления подшипника. Это помогает значительно снизить коэффициент трения, препятствующий нормальному вращению подшипника. Обладая относительно невысокой температурой плавления, удаётся получить хороший эффект при постепенном притирании вращающихся деталей. Он позволяет значительно снизить износ новых элементов подшипников и повысить их срок службы. Кроме этого при вращении подшипника, в баббите образовываются микроканалы. Через них улучшается смазка всех вращающихся деталей.
Каждая марка баббита имеет особую область применения. Например, оловянные баббиты используют тогда, когда обязательно необходима повышенная износостойкость при высоких скоростях вращения. Особенно востребованы подобные марки, когда требуется обеспечить хорошую вязкость, допустимые температурные показатели и низкий коэффициент трения.
Хорошая сопротивляемость коррозии позволяет применять эти виды баббитов в условиях высокой влажности и даже в воде.
Например, рассмотренный выше баббит марки Б83 применяется в подшипниках, работающих на очень высоких скоростях и повышенных динамических нагрузках. Это могут быть высокооборотистые дизельные двигатели, нижние половины так называемых крейкопфных подшипников низкооборотистых дизелей. Кроме этого их применяют в мотылёвых и рамовых подшипниках, а также в подшипниках, которые служат опорой гребных валов на судах.
Свинцовые баббиты лучше всех переносят сильный нагрев. Их применяют в дизельных двигателях автомобилей, тракторов, экскаваторов. Баббиты марки Б16 применяют в подшипниках, размещённых в двигателях электровозов. Их устанавливают на различные путевые машины и в оборудовании, применяемом в тяжёлом машиностроении.
Баббит марки Б16
Кальциевые баббиты применяют на железнодорожном транспорте, для оснащения подвижного состава, как тепловозов, так и грузовых и пассажирских вагонов.
Достоинства и недостатки перечисленных сплавов
Все описанные сплавы обладают определёнными достоинствами и характерными недостатками. Из достоинств можно выделить:
- высокие антифрикционные свойства баббитов (противостоят возвратно-поступательным движениям механизмов);
- хорошая антикоррозийная стойкость;
- высокая износоустойчивость;
- повышенная ударная вязкость;
- относительно невысокая температура плавления баббита(интервал составляет 240°С — 340°С);
- повышенный коэффициент размягчаемости сплава (при температуре 100°С он соответствует норме НВ 9-24);
- значительно увеличенная вязкость при ударных нагрузках;
- хорошая износоустойчивость;
- снижается время, необходимое для приработки отдельных деталей.
Недостатки заключаются в следующем:
- низкая прочность, по сравнению с другими сплавами;
- невысокая прочность (НВ 13-32);
- необходимость применения более прочных оболочек (из чугуна, стали или меди);
- низкое сопротивление усталости, что снижает работоспособность подшипника и уменьшает срок его службы;
- высокая теплопроводность;
- наличие дополнительных присадок из мышьяка, висмута делают данный сплав сложным в утилизации;
- для оловянных баббитов, в качестве недостатка можно отметить высокую конечную стоимость подшипника.
Несмотря на приведенные недостатки, баббиты получили широкое распространение во многих областях машиностроения. Их положительные свойства позволяют решать сложные инженерно-технические задачи.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
+38 099 966 56 95 +38 098 98 38 318 +38 093 820 88 48
Баббит – это сплав группы металлов и с добавлением примесей (указанных в таблице ниже), который уменьшает коэффициент трения. Но что же сделало данный сплав таким востребованным на рынке промышленности? – Это несомненно сверхустойчивость к изнашиванию при продолжительном трении.
Марка Баббита
Основной металл
Характеристика нагрузки
Примерное назначение
· Работающие при больших скоростях и средних нагрузках
· Турбин, крейцкопфные, мотылевые и рамовые малооборотных дизелей
· Опорные гребных валов
Моторно-осевые подшипники электровозов, путевых машин, детали паровозов и другое оборудование тяжелого машиностроения
Баббит, в котором основа олово (Б83), в сравнении с баббитом на основе свинца (Б16), имеет повышенную устойчивость к изнашеванию, сверхустойчивость к коррозии и отличная теплопроводность, также его применяют, когда необходима увеличенная вязкость и наименьший коэффициент трения. В свою очередь Баббит Б16 может записать в свой актив большую рабочую температуру, чем его коллега Баббит Б83.
Химический состав Баббита Б83 и Б16 (ГОСТ 1320-74)