металл баббит что это
Баббит, его виды, свойства, состав и применение
В 1841 году мир узнал об антифрикционном сплаве со странным названием баббит. Его создал ювелир Исаак Бэббит, в свободное время увлекавшийся поиском новых видов материалов. Это открытие стало поворотным не только для изобретателя, но и для производства подшипников. Подшипники, сделанные из баббита, отличались повышенными окружными скоростями, что давало возможность значительно увеличить передаваемым валом нагрузку.
Так что же это за сплав? Почему актуальность его применения не изменилась спустя столько лет после открытия.
Состав и свойства
Баббит – подшипниковый сплав, основным компонентом которого являются свинец или олово. Относится к группе антифрикционных материалов. Механические свойства и химический состав регулируются государственным стандартом ГОСТ 1320-74.
Помимо основных элементов баббит включает в себя такие металлы как:
Виды баббитов и их свойства
Среди особенностей баббитов выделяют низкую температуру плавления (до 450 ºС), отсутствие схватывания со стальными поверхностями и высокая прирабатываемость.
В зависимости от химического состава баббиты делятся на 3 группы: свинцовистые, оловянные и свинцовокальциевые.
Оловянные
В промышленности имеется около 35 марок оловянных, но наибольшее распространение получил баббит Б83. В основе его состава лежит олово с добавлением 12% сурьмы и 6,5% меди. Меньше 1% приходится на вредные примеси, такие как фосфор, сера, кислород, цинк, железо и алюминий. Причина их попадания в баббит является несовершенство технологии выплавки и неточность химического состава лигатур.
Плотность оловянного баббита составляет 7380 кг\м3. Отличается низким значением твердости 28-30 единиц по шкале Бринелля. При этом по сравнению с другими антифрикционными сплавами баббит Б83 имеет самый высокий показатель пластичности. Относительное удлинение на растяжение равно 36-40%.
Предел прочности на разрыв колеблется в пределах 9-10 кг/см2, что почти в 4,5 раза меньше, чем аналогичный показатель конструкционных сталей. Напряжение, при котором баббит начинает «течь» (деформироваться без увеличения нагрузки) является 7 кг/см2.
Баббит Б83 начинает плавиться при температуре 240 ºС. Полный переход в жидкую фазу происходит при 350 ºС. Температура, при которой рекомендуется производить заливку сплава в форму, составляет 450 ºС.
Содержание олово в составе баббита Б83 делает его невосприимчивый к слабым кислотам и щелочам. Баббит не окисляется на воздухе и устойчив к воздействию водной среды.
Б83 применяется исключительно для заливки подшипников машин значительной мощности, где требуется высокое значение вязкости и наименьшие коэффициенты трения. Такие подшипники позволяют достигать высоких показателей окружной скорости до 50 м\с. Оптимальная температура эксплуатации 75 ºС. Коэффициент трения со смазкой между баббитом и сталью – 0,005 единиц. Все это позволяет подшипнику выдерживать нагрузку свыше 100 кг/см2.
Данные типы подшипников идут на паровые турбины, турбокомпрессоры, дизеля, электродвигатели и прочие изделия машиностроения.
Свинцовистые
Свинцовистые баббиты отличаются более низкими антифрикционными характеристиками, более хрупки и износостойки. Увеличение содержание в Б16 сурьмы и олова увеличивают прочностные свойства, но отрицательно влияют на его пластичность. Медь в данной марке устраняет химическую неоднородность, повышает вязкость и немного увеличивает твердость.
Повышенное содержание свинца баббитом Б16 делает его более плотным. Плотность составляет 9290 кг/м3. Твердость порядка 30 единиц по шкале Бринелля. Предел прочности на растяжение равен 8 кг/см2. Процессы деформации начинаются уже при нагрузке в 6 кг/см2.
Баббит Б16 плавится при температуре 410 ºС. Полное расплавление всех твердых компонентов сплава происходит при 480 ºС.
Б16 хрупок. По этой причине его применение ограничивается воздействием ударных нагрузок. Подшипники на его основе используются при спокойной работе и при окружных скоростях до 120 м/с. Температура окружающей среды при этом не должна превышать 70 ºС. Коэффициент трения Б16 составляет 0,006 единиц.
Подшипники из Б16 используют при изготовлении турбин паровых установок, прокатных станов, компрессоров, электродвигателей, гидротурбин и лесопильных рам.
Свинцовокальциевые
Наибольшее использование для изготовления подшипников получил баббит БКА. В его состав помимо свинца входят такие элементы как кальций (до 1,2%), натрий (до 0,9%) и алюминий (до 0,2%). Антифрикционные свойства обеспечивает наличие в структуре сплава соединения кальцита свинца. Роль их аналогична олову в Б83. Натрий увеличивает механические характеристики БКА, в частности твердость. Содержание баббитом алюминия положительно воздействует, как и на прочность так и на коэффициент трения.
Механические свойства БКА повышают проведением термической обработки: естественного старения. Данный процесс ускоряют дополнительным нагревом до 60 ºС.
Баббит не сцепляется со сталью и удерживается на ее поверхности с помощью механического крепления. Температура работы подшипников на основе свинцовокальциевых баббитов составляет 60 ºС. При повышении температуры эксплуатации сильно снижается твердость баббита, которая может привести к разрушению подшипниковых колец.
Данные подшипники отличаются низкой ценой из-за замены дорогостоящего олова более дешевыми металлами. Но недостаток их кроется в прочности и низких коррозионностойких свойствах, которые приводят к окислению баббита на воздухе, и, как следствие, резкому снижению износостойкости. По этой причине основное применение подшипников из баббита БКА – железнодорожное производство, не имеющее значительных требований как по нагрузке, так и по окружным скоростям.
Производство
Для выплавки баббитов применяется как руда, так и металлолом. На долю вторичного производства в нашей стране приходится около 75%. Сплавы транспортируются в виде чушек, вес которых строго регламентирован государственными стандартами и не превышает 22 кг.
Плавка чушек осуществляется в специальных электропечах камерного типа. Процесс этот относительно дешевый. Связано это в первую очередь с низкой температурой плавления сплавов. Обычно в условиях среднесерийного производства достаточно 26 кВт мощности печи.
При плавке основная сложность заключается в получение химического состава заявленного в государственном стандарте. Любое отклонение от нормы может привести к значительному изменению эксплуатационных характеристик, что в будущем скажется на долговечности подшипника.
По этой причине чушки предварительно очищаются от загрязнений специальными моющими средствами. Далее следует обезжиривание поверхности. И только уже после выполнения всех этих действий баббит помещается в печь.
Ценообразование
Цена баббита складывается из стоимости металлических компонентов, входящих в его состав. В первую очередь, здесь речь идет об олове. Дефицит данного металла в производстве растет, и, соответственно цены на него тоже.
Базой формирования стоимости на металлы для промышленников служат мировые биржи. В последнее время большинство производителей ориентируются на значение котировок Лондонской биржи черных и цветных металлов.
Так же на стоимость влияет объем поставки лома. В случаях крупных партий (свыше 100 кг) пункты приема металлолома делают наценку от 5 до 10%.
Если брать средний значение стоимости баббита по России, то она колеблется в пределах 500-600 рублей за килограмм.
Что такое Баббит — его виды, марки и источники в домашних условиях
Баббит — это сплав из трех составляющих, предназначенный для производства подшипников. Материал образует защитный слой, обеспечивающий надежное прилегание детали, и снижающий износ и трение подшипника в процессе работы узлов и агрегатов.
В качестве составляющих технологическое производство применяет свинец, медь, сурьму и олово в разном соотношении. Химический состав и пропорции напрямую влияют на технические свойства данного антифрикционного материала, а именно температура плавления, рабочая температура заливки, плотность материала, предельно разрешенное давление, а также механическое напряжение.
Под понятием баббитов собраны различные по химическому составу сплавы, играющие роль антифрикционных материалов. Классификация их основана на виде главного элемента.
Виды баббитов
По главному компоненту выделяют три основных разновидности:
Свинцовые баббиты
В качестве мягких металлов основой для свинцовых баббитов служат свинец и сурьма в количестве 87 и 13 процентов соответственно. Это эвтектика (соединение мягких металлов), где в роли твердых частиц выступают кристаллы сурьмы. На них приходится около 5 процентов от общего объёма материала.
Основным назначением баббитов на основе свинца служат подшипники с малой нагрузкой, поскольку основное соединение имеет небольшую эластичность в отличие от аналогов. Свинцовый баббит применяется в высокотемпературных рабочих средах. Примером послужат подшипники и вкладыши прокатных станов, а также двигателей, работающих на дизельном топливе.
Оловянные баббиты
Располагая в качестве основного компонента пластичным оловом, данная категория баббитов является мало восприимчивой к износу и сильному трению. Практика показывает, что антифрикционные материалы с основой из олова служат в два раза дольше свинцовых аналогов.
Кальциевые баббиты
Здесь роль основы выполняет свинец, но оставшийся объём дополняет смесь кальция и натрия. Добавка из этих элементов влечет за собой снижение стоимости изделий, высокую плотность и низкую теплопроводность материала.
Основные марки баббита и их назначение
Изготовление баббита регламентировано ГОСТ 1320-74. Баббит формируется в чушки, предназначенные для создания антифрикционного слоя и заливки подшипников, вкладышей и прочих деталей.
Маркировка основана на химических компонентах сплава.
Современное производство предлагает большое количество марок с различными вариациями соединений. Каждая добавка изменяет свойства антифрикционного материала.
У каждой марки материала своя сфера использования. Из технологических характеристик наиболее важной служит температура плавления и рабочая температура, позволяющая залит антифрикционный материал в подшипник. В промышленном производстве баббит металл производят из руды или вторичного сырья, принятого на переработку. Выпускают его в виде слитков весом в 22 кг.
Лом баббита 
Согласно условиям ГОСТ 1639-2009 отходы баббитов относят к категории вторичного олова и сплавов на его основе. Лом может быть нескольких видов.
Кроме того, в качестве вторичного сырья несложно сдать бракованные чушки, осколки от них, а также отходы промышленного производства. В качестве старого лома принимают баббитовые вкладыши, уже не пригодные к использованию по прямому назначению.
При причине большого разнообразия марок и сложности с их визуальным определением для идентификации сплава требуется спектральный анализ.
Выгодно сдать баббит несложно в приемный пункт, располагающий необходимым оснащением для точного определения концентрации олова в имеющемся сплаве. Спектральный анализ позволит точно определить процентное содержание металлов в сплаве.
Источники лома баббита
Данное вторичное сырьё необходимо искать в первую очередь в ломе различных подшипников и вкладышей. Баббит в быту можно взять в первую очередь из вещей советского производства.
Кроме того, баббитовые вкладыши применялись на вкладышах коленвала для грузовиков ГАЗ и МАЗ, в подшипниках на старых компрессорах, а также в высоковольтных изоляторах старой конструкции (купол над стеклом или фарфором), предназначенных для высоковольтных воздушных линий.
Свинец и олово относятся к ценным металлам повышенного спроса. Правильно выбрав пункт приема для реализации вторичного сырья, можно получить неплохую прибыль от сдачи лома баббита в переработку.
Баббит металл. Свойства баббита. Применение баббита
Составы, придуманные Исааком, пригодились промышленникам. Баббит, в частности, отличился антифрикционными свойствами и стал использоваться в подшипниках паровых машин.
Поскольку они – основа сплава, то и его свойства, во многом, являются сплавом характеристик двух металлов. Разберемся в частностях.
Свойства баббита
Олово со свинцом пластичны, довольно мягки. Это прекрасная основа для твердых вкраплений. Последние – опора подшипника.
Основа же обеспечивает плотное прилегание детали к валу. Технологи называют это прирабатываемостью подшипника.
Такая структура сплава, в котором вещества разделены на разные фазы, называется гетерогенной.
Размягчение и пластичность сплава во многом зависят от низкой температуры плавления – не выше 440-ка градусов. Нижняя планка – около 240-ка.
Точное значение зависит от состава сплава. Баббит – общее название семейства антифрикционных материалов.
Это те, что противостоят фрикциям, то есть, возвратно-поступательным движениям. Подшипники, как известно «ходят» туда-сюда.
Если детали не смогут противостоять трению, быстро выйдут из строя. Так вот, олово баббит делает стойким к коррозии, максимально теплопроводимым, то есть, деталь меньше нагревается.
Это увеличивает износоустойчивость сплава, но снижает его температуру плавления.
Второй состав баббита, преимущественно, свинцовый. Соответственно, температура плавления максимальна.
Поэтому, на производстве автомобилей, прокатных станов, сельхозтехники используют именно свинцовую смесь. Есть еще и кальциевая.
Свинец с оловом в ней тоже присутствуют, но уже не играет главенствующей роли. Кальций обеспечивает низкую цену при высокой плотности сплава.
Теплопроводность у него низкая. Основная проблема кальциевого баббита состоит в быстром окислении. Соответственно, детали быстро изнашиваются.
Такие подшипники устраивают лишь железнодорожников. Вкладыши в рамах поездов часто проверяют и меняют. Подшипники не успевают снашиваться.
Как видно, свинец и олово есть во всех баббитах. Разница лишь в пропорциях. Остальные составляющие разнятся. Рассмотрены основные металлы.
«Присадки» отвечают за специфические свойства. Медь, к примеру, делает баббит свинцовый, как и остальные виды сплава, тверже, увеличивает ударную вязкость.
Никель повышает износостойкость. Поэтому, 28 элемент принято примешивать к кальциевым баббитам. Металл кадмий увеличивает стойкость деталей к коррозии. Лигатура из сурьмы направлена на общую прочность сплава.
Получается, разнится не только температура плавления баббита, но и другие характеристики. Все зависит от состава.
Неизменно одно, — сплав остается первым из антифрикционных, созданных человеком. К 21-му веку разработаны десятки марок.
Основных марок около 10-ти. Из них три свинцовых. Это Б16, БH и БС6. К оловянным относятся Б83С, Б83 и Б88 баббит. ГОСТ 1320-74 един. Отдельный ГОСТ 1209-90 утвержден для кальциевых марок БКА, БК2, БК2Ш и БК2Ц.
Добыча баббита
Промышленники зовут их чушками. Их масса не превышает 22-ух килограммов. Важно, чтобы поверхность слитков была чистой.
Иначе, в шихту, то есть смесь для сплава, могут попасть сторонние загрязнители.
Поэтому, производители баббита тщательно очищают исходный материал. Он может быть первичным, то есть, добытым в природе и вторичным.
Под вторичным материалом подразумевается лом баббита. Работая с ним, проводят обезжиривание.
К тому же, на поверхность расплава вторичных компонентов всплывает тугоплавкая пенка, именуемая спрудиной. Ее нужно снимать.
В России с процессом знакомо большинство металлургов, поскольку около 70% отечественных баббитов производят именно из вторичного сырья.
На каждой чушке баббита выдавливают номер плавки, марку сплава и товарный знак завода, где производилась отливка.
Работникам других предприятий остается расплавить готовые брикеты и залить во вкладыш подшипника.
То есть, из баббита состоит не вся деталь. Для улучшения антифрикционных свойств достаточно тонкого слоя.
Некоторые производители подшипников формируют сплав самостоятельно, подбирая нужную шихту. Так именуют смесь исходных компонентов, которые сплавляют.
Заливка баббитом собственного производства позволяет лучше контролировать качество продукции, искать собственные формулы, выделяющие товар из ряда аналогов.
Исходную шихту сплавляют. Температура зависит от состава марки материала, его предназначения.
Так, плавление баббита Б16 проводится при 240-340-ка градусах. В формы сплав заливается при этой же температуре, чего не скажешь о Б83.
Последний баббит разливают нагретым минимум до 440-ка по шкале Цельсия. При этом, сплавляют 83-ю шихту при тех же 240-340-ка градусах.
Применение баббита
Специфику применения баббитов стоит знать не только производителям, но и потребителя.
Так, сплав марки БМ подходит только для шатунных подшипников. В них есть деталь, стыкующая коленчатый вал и поршень. Она и называется шатун.
Такие детали ставят, к примеру, на трактора. Шатунные подшипники требуют замены через каждую 1000 километров пробега.
Зато, для деталей не требуется ряд насосов, обслуживающий смазки. К тому же, снижается масса баббита, используемого в подшипниках, а значит, и их стоимость. Антифрикционные сплавы не из дешевых.
В коренных подшипниках баббитовая прослойка больше, значит, и допустимый пробег выше.
Износ антифрикционного слоя приводит к большей амплитуде движения за счет увеличения радиального зазора, максимальному трению и, как итог, растрескиванию крышек подшипников.
Для коренных подшипников идеален 88 баббит. Он подходит для деталей, эксплуатируемых при больших скоростях, высоких динамических нагрузках.
Сплав подойдет, к примеру, для быстроходных и среднеоборотных дизелей. Что же касается баббита Б83, он годится, в основном, для средних нагрузок.
Для тяжелого машиностроения предназначен баббит Б16. Если износ прослойки замечен вовремя, еще не повлек порчу деталей, можно перезалить баббитовый слой, предварительно очистив поверхность подшипника.
Получается, не обязательно покупать новый. Знание этих нюансов применения баббита позволяет не прогадать с приобретениями и сэкономить на их эксплуатации.
Цена баббита
На баббит цена зависит от состава сплава, его марки, производителя. Если брать, к примеру, тонну Б83-го, то есть, оловянистого материала, стоимость сведется к 1 300 000 рублей за тонну.
Речь о товаре в чушках. Свинцовые слитки Б16-ой марки реализуют, прося примерно 350 000 за 1000 килограммов.
Большинство же производителей предлагают купить баббит по договорным ценам, объявляя гибкую систему скидок.
Так, одно из тульских ООО реализует кило оловянистого сплава за 1900 рублей, а при оптовых заказах цена доходит до 400-от рублей.
Не забудем про вторичный рынок. Сдать баббитовый лом можно по 600 рублей за кило. Такое предложение исходит, к примеру, от «Мосвторметалла».
Предприятие, как видно из названия, московское. В регионах за лом баббита дают меньше, до 500-от рублей за 1000 граммов.
Частным лицам набрать кило антифрикционного сплава – проблема. Как уже говорилось, он является лишь тонкой прослойкой в деталях.
Собственно, поэтому затраты производителей и окупаются. Окупились когда-то и труды Исаака Бэббита.
Для 1844-го года сумма внушительная, свидетельствующая, сколь важной посчитали придумку Бэббита на верхах.
Что такое баббит
Баббит — это сплав трех металлов, который используется для изготовления подшипников. Обычно при его изготовлении используют свинец, сурьму, медь и олово, в разных пропорциях. Так как при изготовлении используются как твердые, так и мягкие металлы, он довольно износостоек и обладает антифрикционными свойствами.
Виды баббита
В зависимости от основы, используемой при изготовлении, различают три его вида:
Свинцовый
В этом виде в качестве мягких металлов используется свинец и сурьма в процентном соотношении 87% к 13% соответственно. Это соединение двух металлов называется эвтектика, оно же является его мягкой основой. Твердыми частицами при таком виде сплава будут кристаллы сурьмы, составляющие 5% от всего объема.
Свинцовый баббит используют для ненагруженных подшипников, так как соединение сурьмы и свинца уступает по эластичности другим аналогам.
Оловянный
Этот вид является самым износостойким, так как содержит в своей основе олово, которое известно своей пластичностью, высоким коэффициентом трения и износа.
По статистике оловянный баббит в два раза выносливее, чем, например, свинцовый, поэтому именно его выбирают для изготовления подшипников, которые будут выполнять ответственную функцию или иметь интенсивную нагрузку.
В оловянном сплаве обязательно должны присутствовать медь с сурьмой или никель с кадмием, которые придадут сплаву твердую опору.
Кальциевый
В этом виде, в качестве основы, также используется свинец, а остальной объем составляет небольшое количество кальция с натрием, именно за эти вещества он и получил свое название.
Благодаря, этим двум компонентам кальциевый сплав намного дешевле, чем остальные два вида. Также благодаря кальцию, этому виду свойственна маленькая теплопроводность и высокая плотность.
Большим недостатком кальциевого баббита является то, что он быстро окисляется и соответственно обладает низкой износостойкостью, это значительно снижает работоспособность будущего подшипника.
Обычно такой сплав используется во вкладышах рам грузовых или пассажирских вагонов, где подшипники часто проверяются и меняются.
Производство баббитов разных марок
При производстве баббита используются слитки из вторичных, то есть переплавленных из металлического лома и первичных, то есть добытых из первородной руды металлов.
Каждая чушка (слиток) имеет определенную массу. При изготовлении крайне важен химический состав, на поверхности чушки не должно быть никаких видов загрязнений, так как это может повлиять на дальнейшее качество подшипника.
Как было указанно выше, различаются составы, как состоящие только из свинца, так из соединения свинца, кальция, олова с сурьмой. А также сплавы, в основе которых лежит олово в соединении с медью и сурьмой.
Также, помимо основных компонентов, в состав добавляют теллур, мышьяк, натрий, кадмий. Каждый из компонентов влияет на выбор области использования и его свойства.
По этому принципу различают определенные марки баббитов, все они должны соответствовать ГОСТам. Кальциевые производятся по ГОСТ 1209-90, свинцовые по ГОСТ 1320-74. В зависимости от добавленных химических компонентов различают следующие марки баббитов: для оловянных Б83С, Б83, Б88, для свинцовых БС6, БН, Б16.
Плавление
Баббит плавится при определенной температуре, которая полностью зависит от выбранных химических компонентов и его марки. Состав предопределяет его конечное использование, а также влияет на его свойства, цену, а также где он сможет проявить себя достаточно эффективно.
Например, марка Б16 плавится при температуре от 240 до 340 градусов Цельсия. А вот самая популярная марка Б83 плавится также при низкой температуре около 240 градусов, но во время заливки в форму подшипника рекомендуется придерживаться температуры от 440 до 640 градусов.
Исходя из тех или иных компонентов, в составе баббита, определяется его температура плавления.
Как происходит заливка подшипников баббитом
Процедура заливки сплава в формы подшипников, состоит из нескольких этапов.
Сначала материалы подготавливают к заливке, если это старый баббит, то его плавят, обезжиривают, затем очищают вкладыш подшипника для его лужения (заливка во вкладыш тонкого слоя сплава). Как уже было сказано, поверхность не должна иметь никаких загрязнений, поэтому тот этап подготовки очень важен для изготовителя.
После подготовки, производят лужение, сплав нагревают до нужной для той или иной марки температуры и осуществляют заливку во вкладыши.
Заключительным этапом является очистка и подгонка подшипников.
Продажа баббита
Сейчас существует огромное количество точек продажи баббитов не только в обычных магазинах, но и в интернете. Но так как от качества сплава напрямую зависит качество будущего подшипника, то выбирать стоит только проверенных поставщиков, с многочисленными отзывами или покупать по рекомендации.
Не стоит выбирать сплав по низкой цене, так как за выдаваемой акцией или скидкой может скрываться низкое качество.
Заключение
Самой важной функцией баббита является его износостойкость, легкоплавкость и плотность, все это влияет на перегрев подшипников во время работы.
Также важно при покупке слитков обратить внимание на чистоту его поверхности, желательно чтобы на слитке стояла марка баббита.
Все эти уникальные свойства баббита позволяют ему до сих пор актуально существовать и применяться в механике.
Как заливают подшипники баббитом с помощью оборудования КО-2, узнаем в следующем видео