Ще на зорі цивілізації людина навчилася робити різні сплави, основний компонент яких – мідь. Бронза – це сплав міді з оловом, воно надає твердість, знижує температуру плавлення, робить стійким до хімічних речовин і стирання. Але крім олова, для отримання особливих властивостей бронзи нерідко додають і інші метали, і навіть не металеві речовини. Тому існує багато бронз, які застосовують для виготовлення різних деталей машин і механізмів, в тому числі і бронзових втулок, про них і піде мова в цій статті.

Трохи про бронзі

Саме значне поширення в машинобудівній промисловості набули сплави, звані:

• бронзою – мідь і олово;
• латунню – мідь і цинк.

За хімічним складом бронзу підрозділяють на:

• Олов’яну – вона володіє бездоганними антифрикційними, ливарні та механічні властивості, при цьому відмінно полірується. Така бронза дорого коштує і знаходиться в дефіциті. Вона, з-за малої зношуваності, завдяки невеликим коефіцієнтом тертя, що використовується для виготовлення зубчастих вінців черв’ячних коліс, бронзових підшипників і втулок.
• Безолов’яним – містять сплави міді з різними металами: алюмінієм, нікелем, залізом, хромом, марганцем, кремнієм. Вони повноцінно замінюють олов’яну бронзу. Так, наприклад, бронза, що містить в складі алюміній і залізо, має високу твердість і міцність, стійка до іржавіння. Вона добре обробляється тиском і литтям. Добавка свинцю надає високі антифрикційні властивості, марганець підвищує зносостійкість, берилій – міцність.

Бронзові вироби користуються великою популярністю, володіють високою стійкістю, міцністю і добре зберігаються в агресивному середовищі. Знаходять широке застосування в машинобудуванні, верстатобудуванні та багатьох інших галузях народного господарства.

Вироби

Бронзові втулки відносяться до витратних матеріалів, які в процесі тривалої роботи приходять в непридатність і при ремонті підлягають заміні. Суцільна або розрізна деталь має циліндричну або конічну форму різних розмірів. На втулку кріпиться зірочка для ланцюга, приводний шків або муфта. Внутрішній отвір має відповідати діаметру валу. В залежності від призначення втулки бувають підшипникові, перехідні, закріпні. Крім цих деталей, часто використовуються бронзові вкладиші, їх отримують шляхом розрізу втулки на дві однакові частини. Вони також виготовляються з марок свинцевих і олов’яних бронз.

Втулки – це найбільш затребувані деталі з бронзового прокату. З-за високої якості і цінних фізико-хімічних характеристик, відмінною міцності їх експлуатують в механізмах, що піддаються високому навантаженні. Вони активно використовуються в важкої, хімічної та машинобудівної промисловості.

Класифікація втулок

Втулки класифікують за двома показниками: призначенням і формою. За призначенням вони поділяються на наступні групи:

• підшипникові;
• перехідні;
• закріпні.

Найчастіше фахівці стикаються з підшипниковими втулками. Для поліпшення якості роботи та збільшення терміну служби багато виробників використовують бронзові сплави, які мають добрі антифрикційні властивості. За формою втулки поділяються на:

• циліндричні;
• конічні;
• різьбові;
• розрізні;
• складові.

Найбільшим попитом у промисловості користуються циліндричні і конічні форми деталей. Їх встановлюють в самих важливих вузлах механізмів, що несуть велике навантаження.

Виготовлення бронзових втулок

Бронзовий прокат у вигляді втулок знаходить широкий попит у багатьох сферах промисловості. Для виробництва використовують декілька видів складних технологій. Втулки виготовляють в основному способом лиття:

• Відцентровий метод – визнаний найефективнішим. Для виробництва втулок цим способом використовують олов’яні і алюмінієві бронзи. Великі циліндричні заготовки відливаються в сталеві виливниці на відцентрових горизонтальних машинах з роликовою опорою, невеликого розміру – на машинах консольного типу. Для виробів складної форми використовують обладнання з вертикально розташованою віссю обертання. Відцентрове лиття дозволяє отримати однорідні втулки, не вимагають додаткової обробки.
• З використанням земляних форм – метод зручний для виготовлення бронзових втулок, розміри яких сильно відрізняються один від одного – від декількох сантиметрів у діаметрі до більш одного метра. Найчастіше цим методом виготовляють втулки, мають великі габарити.
• В кокіль з застосуванням різноманітних виливних форм – застосовують при виготовленні продукції складної форми. Висока якість виходить з олов’яних бронз.

Крім цього, використовують спосіб різання бронзових труб і згортання тонкого листа бронзи.

Бронзові втулки ковзання

Втулки, виготовлені з антифрикційних матеріалів, виконують роль підшипників ковзання. Вони мають різну конструкцію: гладкі, з фланцем і пластини вкладиша, виготовляються з різних матеріалів. Підшипники ковзання знаходять широке застосування при виробництві устаткування для гірської і шахтної техніки, тракторів, насосів, пресів. Володіючи малим коефіцієнтом тертя, хорошою пластичністю і теплопровідністю, втулки з бронзи знижують аварійність техніки, підвищують надійність і термін роботи обладнання. Основною сферою застосування бронзових втулок ковзання є такі галузі промисловості:

• Гірничодобувна – екскаватори для кар’єрних робіт і дробарки.
• Автомобільна – великовантажні автомобілі.
• Залізнична – електровози.
• Гідроенергетика – виготовлення сервомоторів і гідротурбін.
• Важка промисловість – прокатні стани, вінці черв’ячних коліс, циліндри, обладнання для штампування і кування, гідравлічні преси.

Використання втулок у багатьох галузях промисловості сприяє розвитку виробництва. Найбільш високоякісним сировиною вважаються олов’яні бронзи, хоча продукція має високу ціну, але користується попитом.

Переваги

Бронзові втулки, на відміну від подібних деталей з іншого матеріалу, володіють тривалим терміном експлуатації і наступними позитивними характеристиками:

• Низькою адгезією – бронза відрізняється малим зчепленням з матеріалом поверхні деталі, тому відзначається дуже маленьке тертя, що гарантує хороші антифрикційні властивості втулки.
• Стабільними механічними властивостями – продовжуються терміни служби деталі, що забезпечує надійну роботу всієї системи на максимальний термін.
• Високим рівнем теплопровідності і теплоємності – завдяки особливостям будови кристалічної решітки сплаву збільшуються якісні показники роботи всього механізму.

Виробляють всілякі види втулок, які класифікують за різними критеріями. По способу виготовлення вони поділяються на штамповані та литі. За методом кріплення на вал може бути заданий якийсь конкретний діаметр бронзових втулок або вона виконана під розточку з невеликим отвором по центру, яке збільшують до необхідного діаметра.

Навіщо потрібна направляюча деталь клапана?

Втулка являє собою циліндр, усередині якого клапан робить поступальні рухи вгору-вниз, виконуючи при цьому функції відкриття та закриття каналів (впускного і випускного). Від того, в якому стані знаходяться тертьові поверхні втулки-клапана, залежить витрата моторного масла і прилягання тарілки клапана до сідла. Направляюча втулка виконує ще одну важливу роль: вона відводить тепло від стрижня клапана до головці двигуна. При відсутності втулок довелося б міняти головку блоку повністю, що коштує недешево. Для того, щоб заощадити кошти, і виконують заміну направляючих втулок. При цьому найміцнішими на сьогоднішній день вважаються бронзові втулки клапанів.

Використання в автомобілях

Направляюча втулка призначена для сприйняття бічних навантажень, які впливають на стрижень клапана. Для стабільної роботи мотора важливу роль відіграють елементи головки блоку. Завдяки злагодженій роботі клапанів буде ефективно відбуватися заповнення циліндрів горючою сумішшю і звільнення від відпрацьованого палива. Для суворого руху клапана по осі він поміщається в спеціальну втулку. Навіть за умови, що клапан і втулка виготовлені з міцних сплавів, знос їх неминучий. У зв’язку з цим відбувається втрата потужності двигуна і попадання масла в циліндри, що веде до зниження октанового числа бензину.

Кращою профілактикою зносу в цьому випадку буде встановлення бронзової втулки ВАЗ. При правильно проведеній роботі вони служать значно довше чавунних і металокерамічних. Коштують вони трохи дорожче, але при цьому зменшується зазор між клапаном і втулкою і добре витримується недолік мастильного речовини. Щоб двигун працював із задовільними характеристиками, досвідчені механіки радять використовувати втулки з бронзи.

Знос

Однією з проблемних деталей двигуна є напрямна втулка клапана. Двигуни ВАЗ забезпечені серійними втулками, які зроблені з чавуну і не мають потрібної стійкістю. Крім того, вони неточно підігнані за розміром і при пробігу автомобілем більше 30 тис. км прослуховується клапанний стукіт, що свідчить про те, що пора зношену деталь замінити на нову. І краще всього, якщо це буде бронзова направляюча втулка. Плюси полягають у наступному:

• Хороша теплопровідність.
• Підвищена зносостійкість.
• Сумісність з клапанами.
• Менша потреба в олії.
• Зменшується коефіцієнт тертя між направляючою і ніжкою клапана, тому не відбувається, на великих обертах, зависання клапана.

Підвищена пластичність матеріалу не призводить до її розколювання, а стійкість до тертя довго зберігає нормальні зазори між стрижнем і стінкою втулки.

Як замінити стару деталь?

При заміні бронзовою втулкою не потрібно демонтаж старої деталі. Для цього надходять наступним чином:

• Виробляють розсвердлювання направляючої втулки, прибираючи з внутрішньої поверхні до 0,2 мм.
• Внутрішню поверхню полірують, використовуючи дриль із спеціальною насадкою, що відповідає діаметру втулки.
• Монтують нову напрямну з бронзи всередину стандартної.
• Встановлюють клапана і роблять їх притирання до нової направляючої.
• Проводять збірку і установку головки блоку циліндрів.

Якщо внутрішній діаметр старої втулки виробився більш ніж на 0,25 мм, то замінити її бронзової не представляється можливим.

Виробники

Багато компаній, що мають велике виробництво, і навіть дрібні цехи займаються виготовленням втулок. Тому затребуваний товар широко представлений на ринку запчастин. Якість продукції у різних виробників сильно відрізняється.

При покупці потрібно звернути увагу на великі і відомі підприємства, що випускають цю продукцію. Так, наприклад, на сайтах Свердловського металургійного заводу, ТОВ «Завод Уралпрокат», ТОВ ТД «Гірничо-промисловий Альянс» можна ознайомитися та замовити необхідне обладнання. Виробники докладно рекламують свою продукцію, вказуючи склад бронзових сплавів, описуючи технологію виробництва та розміри бронзової втулки, перераховуючи всі види, що випускаються деталей.

Застосування втулок

Втулки з високоякісного матеріалу знаходять застосування для:

• Промислового і побутового устаткування – прокатні стани, турбіни, редуктори, генератори, насоси.
• Машинобудування – екскаватори, бульдозери, автомобілі.
• Хімічної промисловості – при роботі в агресивному середовищі.
• Електротехніці і приладобудуванні.

Слід зазначити, що проста конструкція деталі дає можливість замінити її на нову без великих витрат і вкладень.

Висновок

Втулка, подібно вкладишу, є витратним матеріалом і часто використовується у вузлах безперервно працюючих механізмів, що витримують надмірні навантаження. Бронзові втулки володіють хорошою пластичністю, стійкі до тертя і тому чудово зберігають основні деталі механізмів, значно збільшуючи термін їх служби.