Actual Problems in Machine Building 2020 Vol. 7 No. 3-4

Actual Problems in Machine Building. Vol. 7. N 3-4. 2020 Materials Science in Machine Building ____________________________________________________________________ 70 анализ современных материалов, используемых в этих слоях, и выбрать наиболее оптимальные из них применительно к указанным двигателям. Опыт производства дизельных двигателей показывает, что несущий слой биметаллических подшипников скольжения, чаще всего, изготавливается из конструкционной стали типа сталь 10, сталь 15, сталь 25, на которую впоследствии в качестве антифрикционного слоя наносятся антифрикционные сплавы, такие как свинцовый баббит БК2, высокооловяный баббит Б83, баббиты Б88Д, БН или алюминиево-оловянные сплавы типа АО20-1. Так же широкое распространение в качестве антифрикционных сплавов получили свинцовые и свинцово-оловянные бронзы, такие как БрС-30, БрОС-1-22 [3]. Например, в трехслойных шатунных и коренных вкладышах подшипников скольжения, применяемых в четырехтактных двигателях разработки ОАО «Ярославский моторный завод», свинцовая бронза используется в качестве антифрикционного слоя толщиной 0,35…0,65 мм, а свинцово-оловянная бронза наносится на этот слой толщиной 0,011…0,015 мм и служит в качестве приработочного слоя. Новые возможности в области получения материалов для подшипников скольжения обеспечивают технологии, позволяющие получать принципиально новые материалы с гетерофазной структурой - металлические композиционные материалы (МКМ), в которых искусственно объединены пластичная матрица, например, из сплавов меди или алюминия, и прочные тугоплавкие наполнители [4-7]. Именно при такой комбинации фаз удается достичь такие показатели несущей способности подшипниковых материалов, как высокая теплопрочность, износостойкость, задиростойкость в условиях сухого трения скольжения, а так же стойкость против абразивного изнашивания[8, 9]. В качестве материала для матрицы наиболее целесообразно использовать медь. Это объясняется тем, что данный материал обладает высокой теплопроводностью, теплоемкостью, высокими технологическими свойствами, что в свою очередь позволяет варьировать механическими свойствами и износостойкостью за счет выбора систем легирования, а так же режимов термических и термомеханических обработок. Присутствующие в медной матрице упрочняющие частицы микронных или еще лучше – нанодиапазонного размеров, благодаря резко отличающейся от матрицы твердости, позволяют повысить износостойкость таких материалов и, вследствие возросшей гетерогенности, способствуют расширению области существования вторичных структур во фрикционном контакте. Необходимо так же отметить, что постель под подшипники в картере (или в головках шатунов), как правило, изготавливается из сталей и чугунов и для того, чтобы подшипник, расширяясь на бóльшую, чем постель величину, запрессовывался в постель (предотвращая, тем самым, возможность его проворота в постели), необходимо несущий слой изготовить из материала, у которого коэффициент температурного линейного расширения (КТЛР) не менее чем в 1,5 раза больше, чем у сталей и чугунов. К таким материалам относятся медные сплавы, у которых КЛТР в 1,8…2,3 больше, чем у сталей и чугуна. Антифрикционные материалы, чаще всего, подчиняются принципу Шарпи [10], суть которого заключается в том, что в материале, имеющем высокие показатели пластичности и теплопроводности, равномерно распределяются тугоплавкие твердые армирующие частицы. Во время эксплуатации материалов с такой структурой сначала наблюдается интенсивное изнашивание матрицы. Это происходит до тех пор, пока не произойдет выступание присутствующих армирующих включений из общей массы. Впоследствии твердые частицы взаимодействуют с контртелом (валом) и вал начинает полностью опираться на эти твердые включения. Таким образом, в результате быстрого изнашивания мягкой основы между выступающими частицами материала образуется сеть каналов (микрорельеф), по которым происходит циркулирование смазочного материала.