Производим графитовую бронзу в изделиях различного вида и смазках различных марок.

Бронзографит — пористый антифрикционный спечённый материал чаще на основе оловянной бронзы с включениями графита. Он относится к классу металлокерамических композитов, предназначенных для работы в условиях трения скольжения. Пористость (обычно 10–35%) позволяет заполнять поры маслом для самосмазывания, что обеспечивает низкий коэффициент трения и высокую износостойкость. Материал немагнитен, коррозионностоек и подходит для условий, где внешняя смазка ограничена.

Основной состав: медь (основа, 88–90%), олово (8,5–10%), графит (1,5–4%). В модификациях могут добавляться свинец (до 6%), молибденовый дисульфид (MoS₂, до 2% в наноструктурированной форме) или фторопласт для улучшения свойств. Структура: бронзовая матрица с равномерно распределёнными частицами графита между кристаллами; поры (круглые или овальные, размер 0,3–0,63 мм) формируют сеть каналов для масла (заполнение до 20–25% объёма). Условные обозначения: БрОГр (бронзографит), с добавками типа БрОФ 10-1. Пористость контролируется: 12–15% для оптимальной трибологии, до 30–35% в фторопластовых вариантах.

Производство осуществляется исключительно методами порошковой металлургии для достижения пористости и равномерного распределения графита.

1. • Подготовка шихты: смешивание порошков меди (основа), олова, графита (размер частиц 0,3–0,63 мм) и добавок (например, 2% MoS₂) в шаровых мельницах.
   • Формование: холодное прессование в жёстких матрицах под давлением 200–500 МПа для получения заготовок с начальной пористостью 20–30%.
   • Спекание: нагрев в вакуумной или защитной атмосфере (эндогаз, аргон) при 750–900 °C в течение 50–120 мин; это обеспечивает диффузию олова в медь и фиксацию графита. Пористость снижается до 10–35% в зависимости от условий (вакуум даёт мелкие сферические поры, восстановительная среда — овальные).
   • Пропитка: погружение в масло при 80–100 °C под вакуумом для заполнения пор.
   • Дополнительно: калибровка, прокатка (с обжатием 35–45% для контроля пористости), термообработка (закалка, старение). Для биметаллических изделий (сталь–бронзографит) — спекание слоя на стальной подложке. Процесс экономичен, с низкими отходами (до 5%), позволяет создавать сложные формы (втулки, пластины).

Физические, механические и трибологические свойства.

1. • Плотность: 5,3–8,7 г/см³ (зависит от пористости).
   • Твердость (HB): 250–550 МПа (320–500 с графитом).
   • Прочность на сжатие: 300–500 МПа; на растяжение: 30–50 МПа.
   • Коэффициент трения (μ) по стали: 0,04–0,07 (сухой), 0,004–0,015 (с маслом); с MoS₂ — до 0,04–0,06.
   • Износостойкость: интенсивность износа <10⁻⁷ мм³/Н·м; PV-фактор (давление × скорость): 1,5–2 МПа·м/с.
   • Рабочая температура: до 200–250 °C (превышение приводит к деградации масла и росту μ до 0,1).
   • Допустимая нагрузка: 400–600 МПа при скорости 6–30 м/с.
   • Другие: коррозионная стойкость в агрессивных средах, окалиностойкость, самосмазываемость (масло выделяется при нагреве за счёт термокапиллярности), низкий шум (в 3–4 раза ниже шариковых подшипников).

Применение. Основная область — самосмазывающиеся подшипники скольжения (втулки, вкладыши) в условиях высоких скоростей, нагрузок и ограниченной смазки. Используется в:

1. • Машиностроении (электродвигатели, вентиляторы, ручной электроинструмент).
   • Бытовая техника (хлебопечи, кухонные приборы).
   • Автомобильная промышленность (стартеры, отопители, узлы трения).
   • Промышленные механизмы (гидравлика, вакуумные системы, криогенная техника).
   • Биметаллические пластины (сталь–бронзографит) для вкладышей в тяжелом оборудовании (дробилки, лифты). Модификации с MoS₂ — для сверхвысоких нагрузок. Также в мебельной фурнитуре, замках, тахометрах.

Преимущества и ограничения. Преимущества: высокая долговечность (срок службы в 5 раз выше чугуна), низкий расход металла, простота производства, самосмазываемость, низкий коэффициент трения, коррозионная стойкость, снижение шума и простоев (на 20–30%). Ограничения: хрупкость при избытке графита (>4%), ограниченная нагрузка (не для экстремально высоких давлений). Аналоги: железографит (дешевле, но ниже прочность), PTFE-композиты (ниже температура, но ниже нагрузка), баббит (выше трение).

Графит должен быть равномерно распределён между кристаллами бронзы, обеспечивая сухую смазку, а матрица — несущую способность. В биметаллических вариантах (сталь–бронзографит) адгезия слоя достигает 50–100 МПа.

Сравнительная таблица составов:

Трибологические характеристики бронзографита определяются синергией компонентов: бронза обеспечивает прочность, графит — сухую смазку, поры — гидродинамическую (масло выделяется при нагреве).

Эксперименты (триботесты «вал–втулка»): износ <0,05 мм после 10⁶ циклов, в 5 раз ниже чугуна. Коррозионная стойкость в морской воде и кислотах за счёт пассивации; немагнитность для электроники; шум в 3–4 раза ниже шариковых подшипников.

Сравнение с аналогами:

Бронзографит — воплощение интеграции порошковой металлургии и трибологии, обеспечивающее инновации в российской технике.