Еще на заре цивилизации человек научился делать разные сплавы, основной компонент которых - медь. Бронза – это сплав меди с оловом, оно придает твердость, понижает температуру плавления, делает устойчивым к химическим веществам и истиранию. Но кроме олова, для получения особых свойств бронзы нередко добавляют и другие металлы, и даже не металлические вещества. Поэтому существует много бронз, которые применяют для изготовления различных деталей машин и механизмов, в том числе и бронзовых втулок, о них и пойдет речь в этой статье.
Немного о бронзе
Самое значительное распространение в машиностроительной промышленности получили сплавы, называемые:
- бронзой – медь и олово;
- латунью – медь и цинк.
По химическому составу бронзу подразделяют на:
- Оловянную – она обладает безукоризненными антифрикционными, литейными и механическими свойствами, при этом отлично полируется. Такая бронза дорого стоит и находится в дефиците. Она, из-за малой изнашиваемости, благодаря небольшому коэффициенту трения, используется для изготовления зубчатых венцов червячных колес, бронзовых подшипников и втулок.
- Безоловянные – содержат сплавы меди с различными металлами: алюминием, никелем, железом, хромом, марганцем, кремнием. Они полноценно заменяют оловянную бронзу. Так, например, бронза, содержащая в составе алюминий и железо, имеет высокую твердость и прочность, устойчива к ржавлению. Она хорошо обрабатывается давлением и литьем. Добавка свинца придает высокие антифрикционные свойства, марганец повышает износостойкость, бериллий – прочность.
Бронзовые изделия пользуются большой популярностью, обладают высокой стойкостью, прочностью и хорошо сохраняются в агрессивной среде. Находят широкое применение в машиностроении, станкостроении и многих других отраслях народного хозяйства.
Изделия
Бронзовые втулки относятся к расходным материалам, которые в процессе длительной работы приходят в негодность и при ремонте подлежат замене. Сплошная или разрезная деталь имеет цилиндрическую или коническую форму различных размеров. На втулку крепится звездочка для цепи, приводной шкив или муфта. Внутреннее отверстие должно соответствовать диаметру вала. В зависимости от назначения втулки бывают подшипниковые, переходные, закрепительные. Кроме этих деталей, часто используются бронзовые вкладыши, их получают путем разреза втулки на две одинаковые части. Они также изготовляются из марок свинцовых и оловянных бронз.
Втулки – это самые востребованные детали из бронзового проката. Из-за высокого качества и ценных физико-химических характеристик, отличной прочности их эксплуатируют в механизмах, подвергающихся высокой нагрузке. Они активно используются в тяжелой, химической и машиностроительной промышленности.
Классификация втулок
Втулки классифицируют по двум показателям: назначению и форме. По назначению они подразделяются на следующие группы:
- подшипниковые;
- переходные;
- закрепительные.
Чаще всего специалисты сталкиваются с подшипниковыми втулками. Для улучшения качества работы и увеличения срока службы многие производители используют бронзовые сплавы, имеющие хорошие антифрикционные свойства. По форме втулки подразделяются на:
- цилиндрические;
- конические;
- резьбовые;
- разрезные;
- составные.
Самым большим спросом в промышленности пользуются цилиндрические и конические формы деталей. Их устанавливают в самых важных узлах механизмов, несущих большую нагрузку.
Изготовление бронзовых втулок
Бронзовый прокат в виде втулок находит широкий спрос во многих сферах промышленности. Для производства используют несколько видов сложных технологий. Втулки изготовляют в основном способом литья:
- Центробежный метод – признан самым эффективным. Для производства втулок этим способом используют оловянные и алюминиевые бронзы. Крупные цилиндрические заготовки отливаются в стальные изложницы на центробежных горизонтальных машинах с роликовой опорой, небольшого размера – на машинах консольного типа. Для изделий сложной формы используют оборудование с вертикально-расположенной осью вращения. Центробежное литье позволяет получить однородные втулки, не требующие дополнительной обработки.
- С использованием земляных форм – метод удобен для изготовления бронзовых втулок, размеры которых сильно отличаются друг от друга - от нескольких сантиметров в диаметре до более одного метра. Чаше всего этим методом изготовляют втулки, имеющие большие габариты.
- В кокиль с применением разнообразных отливочных форм – применяют при изготовлении продукции сложной формы. Высокое качество получается из оловянных бронз.
Кроме этого, используют способ резки бронзовых труб и сворачивания тонкого листа бронзы.
Бронзовые втулки скольжения
Втулки, изготовленные из антифрикционных материалов, выполняют роль подшипников скольжения. Они имеют различную конструкцию: гладкие, с фланцем и пластины вкладыша, изготовляются из разных материалов. Подшипники скольжения находят широкое применение при производстве оборудования для горной и шахтной техники, тракторов, насосов, прессов. Обладая маленьким коэффициентом трения, хорошей пластичностью и теплопроводностью, втулки из бронзы снижают аварийность техники, повышают надежность и срок работы оборудования. Основной сферой применения бронзовых втулок скольжения являются следующие отрасли промышленности:
- Горнодобывающая – экскаваторы для карьерных работ и дробилки.
- Автомобильная – большегрузные автомобили.
- Железнодорожная – электровозы.
- Гидроэнергетика – изготовление сервомоторов и гидротурбин.
- Тяжелая промышленность – прокатные станы, венцы червячных колес, цилиндры, оборудование для штамповки и ковки, гидравлические прессы.
Использование втулок во многих отраслях промышленности способствует развитию производства. Самым высококачественным сырьем считаются оловянные бронзы, хотя продукция имеет высокую цену, но пользуется спросом.
Преимущества
Бронзовые втулки, в отличие от подобных деталей из другого материала, обладают продолжительным сроком эксплуатации и следующими положительными характеристиками:
- Низкой адгезией – бронза отличается малым сцеплением с материалом поверхности детали, поэтому отмечается очень маленькое трение, что гарантирует хорошие антифрикционные свойства втулки.
- Стабильными механическими свойствами – продлеваются сроки службы детали, что обеспечивает надежную работу всей системы на максимальный срок.
- Высоким уровнем теплопроводности и теплоемкости – благодаря особенностям строения кристаллической решетки сплава увеличиваются качественные показатели работы всего механизма.
Производят всевозможные виды втулок, которые классифицируют по разным критериям. По способу изготовления они подразделяются на штампованные и литые. По методу крепления на вал может быть задан какой-то конкретный диаметр бронзовых втулок или она выполнена под расточку с небольшим отверстием по центру, которое увеличивают до необходимого диаметра.
Зачем нужна направляющая деталь клапана?
Втулка представляет собой цилиндр, внутри которого клапан совершает поступательные движения вверх-вниз, выполняя при этом функции открытия и закрытия каналов (впускного и выпускного). От того, в каком состоянии находятся трущиеся поверхности втулки-клапана, зависит расходование моторного масла и прилегание тарелки клапана к седлу. Направляющая втулка выполняет и еще одну важную роль: она отводит тепло от стержня клапана к головке двигателя. При отсутствии втулок пришлось бы менять головку блока полностью, что стоит недешево. Для того чтобы сэкономить средства, и выполняют замену направляющих втулок. При этом самыми прочными на сегодняшний день считаются бронзовые втулки клапанов.
Использование в автомобилях
Направляющая втулка предназначена для восприятия боковых нагрузок, которые воздействуют на стержень клапана. Для стабильной работы мотора важную роль играют элементы головки блока. Благодаря слаженной работе клапанов будет эффективно происходить заполнение горючей смесью цилиндров и освобождение от отработанного топлива. Для строгого движения клапана по оси он помещается в специальную втулку. Даже при условии, что клапан и втулка изготовлены из прочных сплавов, износ их неизбежен. В связи с этим происходит потеря мощности двигателя и попадание масла в цилиндры, что ведет к понижению октанового числа бензина.
Лучшей профилактикой износа в этом случае будет установка бронзовой втулки ВАЗ. При правильно проведенной работе они служат значительно дольше чугунных и металлокерамических. Стоят они несколько дороже, но при этом уменьшается зазор между клапаном и втулкой и хорошо выдерживается недостаток смазочного вещества. Чтобы двигатель работал с удовлетворительными характеристиками, опытные механики советуют использовать втулки из бронзы.
Износ
Одной из проблемных деталей двигателя является направляющая втулка клапана. Двигатели ВАЗ снабжены серийными втулками, которые произведены из чугуна и не обладают нужной стойкостью. Кроме того, они неточно подогнаны по размеру и при пробеге автомобилем больше 30 тыс. км прослушивается клапанный стук, что свидетельствует о том, что пора изношенную деталь заменить на новую. И лучше всего, если это будет бронзовая направляющая втулка. Плюсы состоят в следующем:
- Хорошая теплопроводность.
- Повышенная износостойкость.
- Совместимость с клапанами.
- Меньшая потребность в масле.
- Уменьшается коэффициент трения между направляющей и ножкой клапана, поэтому не происходит, на больших оборотах, зависание клапана.
Повышенная пластичность материала не приводит к ее раскалыванию, а устойчивость к трению долго сохраняет нормальные зазоры между стержнем и стенкой втулки.
Как заменить старую деталь?
При замене бронзовой втулкой не требуется демонтаж старой детали. Для этого поступают следующим образом:
- Производят рассверливание направляющей втулки, убирая с внутренней поверхности до 0,2 мм.
- Внутреннюю поверхность полируют, используя дрель со специальной насадкой, соответствующей диаметру втулки.
- Монтируют новую направляющую из бронзы внутрь стандартной.
- Устанавливают клапана и делают их притирку к новой направляющей.
- Проводят сборку и установку головки блока цилиндров.
Если внутренний диаметр старой втулки выработался более чем на 0,25 мм, то заменить ее бронзовой не представляется возможным.
Производители
Многие компании, имеющие обширное производство, и даже мелкие цеха занимаются изготовлением втулок. Поэтому востребованный товар широко представлен на рынке запчастей. Качество продукции у разных производителей сильно отличается.
При покупке надо особое внимание обратить на крупные и известные предприятия, выпускающие эту продукцию. Так, например, на сайтах Свердловского металлургического завода, ООО «Завод Уралпрокат», ООО ТД «Горно-промышленный Альянс» можно ознакомиться и заказать необходимое оборудование. Производители подробно рекламируют свою продукцию, указывая состав бронзовых сплавов, описывая технологию производства и размеры бронзовой втулки, перечисляя все виды, выпускаемых деталей.
Применение втулок
Втулки из высококачественного материала находят применение для:
- Промышленного и бытового оборудования – прокатные станы, турбины, редукторы, генераторы, насосы.
- Машиностроения – экскаваторы, бульдозеры, автомобили.
- Химической промышленности – при работе в агрессивной среде.
- Электротехнике и приборостроении.
Следует отметить, что простая конструкция детали дает возможность заменить ее на новую без больших затрат и вложений.
Заключение
Втулка, подобно вкладышу, является расходным материалом и зачастую используется в узлах непрерывно работающих механизмов, выдерживающих чрезмерные нагрузки. Бронзовые втулки обладают хорошей пластичностью, устойчивы к трению и поэтому прекрасно сохраняют основные детали механизмов, значительно увеличивая их срок службы.
/* */