No friction

Многие (если не все) видели хоть раз в жизни подшипник. На велосипеде, например, или самокате. Основа используемых там подшипников качения: два кольца и шарики. Довольно просто, верно?

Но можно еще проще. Уберите эти самые шарики или ролики, т.е. тела качения, и получите подшипник скольжения – конец вал крутится внутри гладкой втулки. Хотя простота в обоих случаях, конечно, кажушаяся. Чтобы подшипник работал, и работал долго, нужно решить много инженерных задач. И одна из них – трение. Краеугольный камень подшипника скольжения, ведь чем меньше вредная работа сил трения, тем лучше.

Но название данной заметки, конечно, слишком самонадеянное, и совсем от трения мы никуда не уйдем (в рамках данного технического решения и в рамках, увы, не сказочных законов природы). Мы можем его только уменьшить. Для этого вкладыши подшипников – рабочий элемент, по которому и "катается" вал – изготавливают из антифрикционных материалов. Некоторые твердые сплавы, бронзы, полимеры, керамика и даже дерево – все то, по чему сталь скользит без лишнего сопротивления. А еще баббит – особый антифрикционный сплав, о котором, собственно, я и хотел рассказать, но зашел малость издалека. Самую чуточку.

Название свое баббит получил по имени создателя – Исаака Бэббитта. Деятельный американец, живший в XIX веке, был по профессии ювелиром, но также интересовался изготовлением различных сплавов. Он даже открыл собственную фабрику по производству дешевого заменителя серебра из меди, олова и сурьмы. Бизнес этот, как говорится, не взлетел, но полученный опыт оказался явно нелишним. В 1839 году Бэббитт изобрел свой баббит – литейный антифрикционный сплав, состоящий из тех самых олова, меди и сурьмы. В настоящее время в состав в небольшом количестве вводят и другие добавки, а олово может заменяться свинцом.

В чем же такая особенность баббита? По большому счету, он является композитным материалом: в мягкой оловянной (или свинцовой) матрице рассыпаны твердые интерметаллические кристаллы, образованные при реакции сурьмы с металлами. Более мягкое олово быстрее истирается, и поверхность скольжения образуют только грани этих небольших кристаллов. А чем меньше поверхность контакта, тем меньше и трение. (Если верить литературе, которую я нашел, то минимальный коэффициент трения в паре сталь-баббит со смазкой может составлять всего 0,03. Немногим больше, чем на коньках – сталь по льду).

(Светлые многоугольники – те самые кристаллы)

Кроме того олово, при отсутствие в подшипнике смазки, плавится и временно ее заменяет, защищая подшипник от скоропостижного и полного отказа. А во время эксплуатации неизбежно будут режимы, при которых подшипнику придется работать "на сухую". 

Правда у этой оловянно-сурьмяной медали есть и обратная сторона. Баббит довольно мягкий, и целиком вкладыш подшипника из него не сделаешь. Поэтому нашего "скользкого малого" наносят или заливают на более прочную основу, например, сталь.

(На фото видно, что стальная основа и баббитовый слой отличаются по цвету)

Вот такие вот пироги... биметаллические. Надеюсь, сегодняшняя история вам понравилась. И что в вашей жизни тоже будет поменьше терок и сопротивления