Посвящена эта статья сплаву, созданному ювелиром, - речь идет об американце Исааке Бэббите. Именно баббит, принесший изобретателю в 1841 г. премию в 20 тыс. долларов от Конгресса Соединенных Штатов, стал поворотным моментом в его карьере - ювелир стал специализироваться на сплавах. Баббит был уже в 1844 г. запатентован в Великобритании, а в 1847 году - в Российской империи. Чем ценно детище ученого из США в современности, где оно используется, сколько стоит и какие имеет особенности, вы обязательно узнаете далее.
Баббит - что это такое
В честь И. Бэббита был назван сплав из трех металлов, который больше всего ценен в производстве подшипников - расплавом баббита заливаются стенки внутреннего стального вала детали, по которому при вращении и происходит трение. Изобретение американского ученого позволяет заметно уменьшить износ подшипника.
В баббитовом составе представлены в разных пропорциях олово, сурьма, свинец и медь. Так как металл баббит состоит как из мягких, так и из твердых элементов, он выделяется антифрикционными свойствами, износоустойчивостью. Изготовленные из него подшипники плотно прилегают к валам, долго эксплуатируются.
Продолжительность исправной работы подшипников из баббита напрямую зависит от толщины залитого на стальной вкладыш слоя этого сплава. Чем он тоньше, тем дольше можно эксплуатировать деталь.
Свойства баббита
Перечислим основные замечательные свойства сплава:
- антифрикционный материал - противостоящий фрикциям (возвратно-поступательным движениям вида "туда-сюда");
- устойчивость к коррозии;
- низкая твердость (НВ 13-32);
- износоустойчивость;
- высокая теплопроводность;
- незавышенная температура плавления - 240-340 градусов по Цельсию;
- повышенная размягчаемость сплава при 100 градусах по Цельсию (НВ 9-24);
- увеличенная ударная вязкость.
Достоинства и недостатки баббита
Рассматривая свойства баббита, коснемся его ключевых плюсов и минусов. К достоинствам сплава можно отнести его антифрикционные качества и отличную прирабатываемость к детали. Сплав существенно увеличивает срок эксплуатации подшипника и его износостойкость - во время работы в баббитовом слое образуются микроканальцы, по которым к детали попадает смазочное вещество.
Одним, но существенным недостатком баббитов считается их низкая по сравнению с другими сплавами прочность. Из-за этого такой слой ограничивается более крепким чугунным, стальным или бронзовым корпусом.
Разновидности и марки сплава
Разновидности-марки баббитов представлены тремя типами - в зависимости от металла-основы:
- Кальциевый. Хоть и его основой является свинец, сплав получил свое название по одному из составляющих - в составе также присутствует кальций и натрий. Эти элементы отличают данный баббит самой недорогой ценой, придают ему повышенную теплопроводность и плотность. Но при этом такой сплав быстрее окисляется, что не прибавляет ему износоустойчивости. Поэтому кальциевый баббит в большинстве случаев используют во вкладышах рам вагонов, как грузовых, так и пассажирских - там их чаще всего проверяют и при необходимости быстро заменяют.
- Оловянный. Основой данного баббита служит олово, которое отличается высоким коэффициентом трения, большой износоустойчивостью и пластичностью, повышенной коррозийной устойчивостью. Этот сплав примерно в два раза крепче своих "собратьев". Поэтому данная марка баббита незаменима для подшипников, на которые приходится максимальная нагрузка и возлагается важная роль. Область их применения - различные малооборотные двигатели. Кроме олова, в этом сплаве присутствует либо кадмий и никель, либо сурьма и медь. Недостатком оловянного баббита будет только его самая высокая среди данных сплавов цена.
- Свинцовый. Мягкими составляющими здесь выступают свинец и сурьма - 87 % и 13 % соответственно в данном сегменте. Твердый элемент сплава - это кристаллическая сурьма (5 % уже от общего объема). Данный баббит не выделяется эластичностью, оттого и используется для производства не самых нагруженных подшипников. Однако при этом он замечателен тем, что отлично переносит высокотемпературный нагрев элемента. Стоит отметить, что такие баббиты более других подвержены коррозии. Их стезя - дизельные моторы тракторов и автомобилей.
Марки свинцового баббита - Б16 (свинец - основной элемент), БС6, БН (свинец, олово, никель, медь, мышьяк, кадмий, сурьма). Они, как и оловянные, произведены по ГОСТ 1320-74. Кальциевые сплавы соответствуют ГОСТ 1209-90; их разновидности - это БК2, БКА, БК2Ц, БК2Ш. Марки оловянного баббита - Б83, Б83С (небольшое добавление свинца), Б88. Разновидность Б83, к примеру, - это 80 % оловянной составляющей, 12 % сурьмы, 6 % меди и, в среднем, по 0,1 % висмута, свинца, железа, мышьяка, алюминия. А Б6 - это 88 % свинца, 0,3 % меди, 0,1 % железа, небольшая доля цинка и мышьяка.
Производство сплава
Свойства баббита напрямую зависят от его составляющих. Для его производства необходима только добыча его элементов (или переработка вторсырья), ведь он сам - полностью рукотворный сплав. Готовая форма баббита - это слитки, чушки весом не более 22 кг. Для их отлития материал тщательно подготавливают - очищают, обезжиривают. При плавке с поверхности массы снимают спрудину - тугоплавкую пенку.
Производство баббита заканчивается отливкой слитков. На каждом из них отпечатывается товарный знак предприятия, марка и порядковый номер плавки. Работники завода, специализирующегося на отливке подшипников, расплавляют готовые чушки-брикеты баббита и заливают расплав во вкладыш подшипника.
Плавление баббита
Для получения подобных сплавов используются как первичные металлы - первородная руда, так и вторичные - переплавка металлолома. Кроме основных компонентов, перечисленных в предыдущих пунктах, в баббиты добавляется кадмий, мышьяк, натрий, теллур.
Баббиты Б16, БН, Б88 и прочие отливаются в слитки (чушки), отличающиеся строго определенной массой. Важно также, чтобы на поверхности слитка не наблюдались малейшие загрязнения - даже такой фактор может негативно сказаться на качестве подшипника.
Марка баббита тоже оказывает влияние на температуру плавления сплава. Так, самый популярный баббит Б83 плавится при температуре +240 градусов по Цельсию, а оловянный Б83 - при показателях +340-440 градусов по той же шкале.
Специфика применения баббита
Для каждой разновидности деталей необходима своя марка сплава-баббита:
- Шатунные подшипники (стык поршня и коленчатого вала) - марка БМ. Используются для тракторов. Требуют замены на новые через каждую тысячу километров пробега.
- Коренные подшипники - применение баббита Б88, созданного специально для высоких скоростей, больших динамических нагрузок. Поэтому данную марку успешно применяют для среднеоборотных и быстроходных дизельных двигателей.
- Подшипники для судовых водопроводов, компрессоров - разновидность БН, идеальная для средних нагрузок и скоростей.
- Тяжелое машиностроение - отлично подойдут свойства баббита сорта Б16.
Стоимость баббита
Рассмотрим стоимость данного сплава на территории РФ. Цена напрямую зависит от свойств баббита, от его марки. Так, средняя цена свинцового баббита Б16 - около 350 тыс. рублей/тонна. Стоимость сплава марки Б83 - около 1,3 млн рублей/тонна.
Если рассматривать рынок вторсырья, то 1 кг баббитового металлолома можно сдать за максимальную цену 500-600 руб./кг. В основном подобные сплавы выкупают для их последующей утилизации, ведь более ненужные подшипники могут нанести непоправимый вред экологии, так как кадмий, свинец, сурьма - это в прямом смысле слова яды для окружающей нас природы.
Баббитовые сплавы - далеко не современное изобретение. Однако они и в наши дни все так же актуальны в механике, а именно - в производстве подшипников. Наблюдается это из-за того, что именно баббиты долговечны, износоустойчивы, быстро и плотно притираются к детали, обеспечивают бесшумность при трении и, благодаря своей низкой теплопроводности, исключают перегрев двигателя. Кроме того, производители предлагают десятки различных марок баббитов, каждая из которых соответствует определенной разновидности как подшипника, так и целого двигателя машины.
