Materijal protiv trenja: pregled, svojstva, primjena

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Proces rada tehničkih jedinica, strojeva i pojedinih elementarnih skupina opreme neminovno je praćen trošenjem. Uzajamni mehanički utjecaj dijelova jedni na druge s različitim stupnjevima intenziteta dovodi do abrazije njihovih površina i uništavanja unutarnje strukture. Osim toga, okoliš često ima sličan učinak u obliku erozije i kavitacije. Kao rezultat, dolazi do gubitka performansi opreme ili barem smanjenja operativnih svojstava. Sljedeće recenzije materijala za trenje u prahu i materijala protiv trenja pomoći će vam razumjeti načine za smanjenje neželjenog trenja. Takvi se materijali preporučuju za korištenje u industrijskoj opremi i kućanskim aparatima, kao i za građevinske alate.

Razlike između frikcionih i antifrikcionih materijala

Razmatranje ovih materijala u jednom kontekstu je zbog činjenice da je njihova funkcija povezana s općom karakteristikom rada mehanizama - koeficijentom trenja. Ali ako su antifrikcijski elementi i aditivi odgovorni za snižavanje ove vrijednosti, tada je elementi trenja, naprotiv, povećavaju. U ovom slučaju, na primjer, legure praha s povećanimkoeficijent trenja osiguravaju otpornost na habanje i mehaničku čvrstoću ciljne radne skupine. Da bi se postigle takve kvalitete, u sastav frikcionih sirovina uvode se vatrostalni oksidi, bor, silicijevi karbidi itd. Za razliku od antifrikcijskih elemenata, elementi trenja često predstavljaju punopravne funkcionalne organe u mehanizmima. To, posebno, mogu biti kočnice i spojke.

Pružajući zadaće povećanja trenja, istovremeno obavljaju specifične tehničke zadatke. U isto vrijeme, i frikcioni i antifrikcijski materijali prolaze rigorozno laboratorijsko ispitivanje prije upotrebe. Iste legure za kočnice podvrgavaju se punim i testnim ispitivanjima, tijekom kojih se utvrđuje svrsishodnost njihove primjene u praksi. Tehnološki najnapredniji frikcioni materijali od polimera danas se proizvode raznim metodama. Dakle, za mehanizme kočione grupe koristi se tehnika prešanja - na obrascima se izrađuju blokovi, ploče i sektori. Materijali trake proizvode se tkanom tehnikom, a prekrivači se proizvode valjanjem.

Svojstva antifrikcionih materijala

Dijelovi s funkcijom protiv trenja moraju ispunjavati širok raspon zahtjeva koji određuju njihovu osnovnu izvedbu. Prije svega, materijal mora biti kompatibilan i s dijelom za spajanje i s radnim okruženjem. U uvjetima kompatibilnosti prije i nakon uhodavanja, materijal osigurava potreban stupanj smanjenja trenja. Ovdje je potrebno napomenuti uhodavanje kao takvo. Ovo svojstvo definira sposobnost elementa da prirodno prilagodi geometriju površine.pod optimalnim oblikom, koji je prikladan za određeno mjesto rada. Drugim riječima, s dijela se briše dodatna struktura s mikrohrapavostima, nakon čega će uhodavanje osigurati radne uvjete uz minimalna opterećenja.

Otpornost na habanje također je važno svojstvo koje posjeduju ovi materijali. Elementi protiv trenja moraju imati strukturu koja pruža otpornost na različite vrste trošenja. Istodobno, dio ne smije biti pretjerano krut i tvrd, jer će to povećati rizik od zahvaćanja, što je nepoželjno za antifrikcioni materijal. Štoviše, tehnolozi izdvajaju takvo svojstvo kao što je apsorpcija čvrstih čestica. Činjenica je da trenje različitog stupnja može pridonijeti oslobađanju malih elemenata - često metala. Zauzvrat, površina protiv trenja ima sposobnost "pritisnuti" takve čestice u sebe, eliminirajući ih iz radnog područja.

Metalni materijali protiv trenja

Proizvodi na metalnoj osnovi čine najširu paletu elemenata antifrikcione skupine. Većina ih je usmjerena na rad u režimu fluidnog trenja, odnosno u uvjetima kada su ležajevi odvojeni od osovine tankim slojem ulja. Pa ipak, kada se jedinica zaustavi i pokrene, neizbježno dolazi do tzv. graničnog trenja, u kojem se uljni film može uništiti pod utjecajem visokih temperatura. Metalni dijelovi koji se koriste u ležajnim skupinama mogu se podijeliti u dvije vrste: elementi s mekimstruktura i čvrsti umetci i legure s krutom podlogom i mekani umetci. Ako govorimo o prvoj skupini, tada se kao antifrikcijski materijali mogu koristiti babiti, legure mjedi i bronce. Zbog svoje mekane strukture brzo se uvlače i dugo zadržavaju karakteristike uljnog filma. S druge strane, čvrste inkluzije uzrokuju povećanu otpornost na habanje u mehaničkim kontaktima sa susjednim elementima - na primjer, s istom osovinom.

Babiti su legura na bazi olova ili kositra. Također, kako bi se poboljšale individualne kvalitete, u strukturu se mogu dodati legirne legure. Među poboljšanim svojstvima može se istaknuti otpornost na koroziju, tvrdoća, žilavost i čvrstoća. Promjena jedne ili druge karakteristike određuje se prema tome koji su legirni materijali korišteni. Babiti protiv trenja mogu se modificirati kadmijem, niklom, bakrom, antimonom itd. Na primjer, standardni babbit sadrži oko 80% kositra ili olova, 10% antimona, a ostatak su bakar i kadmij.

Legura olova kao sredstvo za smanjenje trenja

Početna razina antifrikcionih legura su olovni babiti. Pristupačnost određuje specifičnosti rada ovog materijala - u najmanje kritičnim radnim funkcijama. Olovna baza, u usporedbi s kositrom, daje babbitima manju visoku mehaničku otpornost i nisku zaštitu od korozije. Istina, čak ni u takvim legurama ne može bez kositra - njegov sadržaj možedoseći 18%. Osim toga, u sastav se dodaje i bakrena komponenta koja sprječava procese segregacije - neravnomjernu raspodjelu metala različitih masa u volumenu proizvoda.

Najjednostavniji olovni materijali s antifrikcijskim svojstvima karakteriziraju visoki stupanj lomljivosti, pa se koriste u uvjetima sa smanjenim dinamičkim opterećenjima. Konkretno, ležajevi za šinske strojeve, dizelske lokomotive i komponente teške strojarstva su ciljna niša u kojoj se takvi materijali koriste. Legure protiv trenja koje koriste kalcij mogu se nazvati modifikacijom olovnih legura. U ovom slučaju bilježe se takve kvalitete kao što su visoka gustoća i niska toplinska vodljivost. Osnova je također olovo, ali je u značajnim omjerima također nadopunjena inkluzijama natrija, kalcija i antimona. Što se tiče slabih točaka ovog materijala, one uključuju mogućnost oksidacije, stoga se ne preporuča koristiti u kemijski aktivnim okruženjima.

Govoreći općenito o babitima, možemo reći da je ovo daleko od najučinkovitijeg rješenja za minimiziranje trenja, ali u smislu svoje kombinacije kvaliteta, pokazuje se korisnim s gledišta rada. To su materijali čija se antifrikciona svojstva mogu izravnati smanjenom otpornošću na zamor, što pogoršava performanse elementa. Međutim, u nekim slučajevima, nedostatak čvrstoće se kompenzira uključivanjem trupa od čelika ili lijevanog željeza u dizajn.

Značajke brončanih legura protiv trenja

Fizička i kemijska svojstva bronceorganski su kombinirani sa zahtjevima za antifrikcione legure. Ovaj metal, posebice, pruža dovoljne pokazatelje specifičnog tlaka, sposobnost rada pod udarnim opterećenjima, veliku brzinu rotacije ležaja itd. Ali i izbor bronce za određene funkcije ovisit će o njegovoj marki. Isti format za rad košuljica pod udarnim opterećenjima prihvatljiv je za marku BrOS30, ali se ne preporučuje za BrAZh. Također postoje razlike u klasi brončanih materijala u pogledu mehaničkih svojstava. Ova skupina kvaliteta ovisit će o prirodi sučelja s kaljenim vratilima i o korištenju klina, koji može dodatno očvrsnuti. I opet, nemoguće je govoriti o čvrstoći strukture legure.

Brončani predmeti također mogu uključivati kositar, mjed, olovo. Istodobno, ako se svi navedeni metali mogu koristiti kao osnova babita, antifrikcijski materijali na bazi bakra koriste se iznimno rijetko. U ovom slučaju, bakrena komponenta često djeluje kao isti aditiv s omjerom sadržaja od 2-3%. Kombinacije inkluzija kositar-olovo smatraju se optimalnim. Oni pružaju dovoljne performanse legure kao antifrikcione komponente, iako gube u odnosu na druge sastave u smislu mehaničke čvrstoće. Kombinirani brončani materijali koriste se u proizvodnji čvrstih ležajeva za elektromotore, turbine, kompresorske jedinice i druge jedinice koje rade pod visokim tlakom i malom brzinom klizanja.

Puderfrikcioni materijali

Ovakvi materijali se koriste u sastavima namijenjenim prijenosnim i kočnim jedinicama gusjeničarskih vozila, automobila, alatnih strojeva, građevinskih mehanizama itd. Gotovi proizvodi na bazi praškastih komponenti proizvode se u obliku sektorskih obloga, diskova i jastučića. Istodobno, polazni materijali za antifrikcijsku vrstu praškastih legura formiraju se po istoj nomenklaturi kao iu slučaju komponenti trenja - najčešće se koriste željezo i bakar, ali postoje i druge kombinacije.

Na primjer, materijali izrađeni od aluminija i kositrene bronce, koji uključuju grafit i olovo, učinkovito se manifestiraju u uvjetima trenja pri brzini klizanja dijelova reda veličine 50 m/s. Usput, kada ležajevi rade brzinom od 5 m / s, proizvodi od metalnog praha mogu se zamijeniti metalno-plastičnim sirovinama. Ovo je već kompozitni materijal protiv trenja s fleksibilnom radnom strukturom i smanjenom čvrstoćom. Najpovoljniji u smislu uporabe u uvjetima povećanih opterećenja su materijali izrađeni od željeza i bakra. Kao aditivi koriste se grafit, silicij oksid ili barij. Rad ovih elemenata moguć je pri tlaku od 300 MPa i brzini klizanja do 60 m/s.

materijali za zaštitu od trenja u prahu

Proizvodi protiv trenja također se proizvode od praškastih sirovina. Karakteriziraju ih visoka otpornost na habanje, nizak koeficijent trenja i sposobnost brzog ulaska u osovinu. Također, materijali u prahu protiv trenja imaju niz prednosti u usporedbi s legurama koje smanjuju trenje. Dovoljno je reći da je njihova otpornost na habanje u prosjeku veća od otpornosti istih babbita. Porozna struktura koju čine metali u prahu omogućava učinkovitu impregnaciju mazivima.

Proizvođači imaju priliku oblikovati krajnje proizvode u različitim oblicima. To mogu biti okvirni ili matrični dijelovi s međušupljinama ispunjenim drugim omekšanim sirovinama. I, naprotiv, u nekim su područjima traženiji antifrikcijski praškasti materijali s mekom bazom okvira. U posebnim saćem osiguravaju se čvrste inkluzije različite razine disperzije. Ova kvaliteta je od velike važnosti upravo s gledišta mogućnosti regulacije parametara koji određuju intenzitet trenja dijelova.

polimerni materijali protiv trenja

Moderne polimerne sirovine omogućuju dobivanje novih tehničkih i operativnih kvaliteta za dijelove koji smanjuju trenje. Kao osnova mogu se koristiti i kompozitne legure i metal-plastični prah. Jedno od glavnih razlikovnih svojstava takvih materijala je sposobnost ravnomjerne raspodjele aditiva kroz strukturu, koji će kasnije obavljati funkciju čvrstog maziva. Grafiti, sulfidi, plastika i drugi spojevi navedeni su na popisu takvih tvari. Radna svojstva polimernih i antifrikcijskih materijala uvelike se približavaju na osnovnoj razini bez upotrebe modifikatora: to je nizak koeficijent trenja, otpornost na kemijski aktivne medije imogućnost rada u vodenom okolišu. Govoreći o jedinstvenim kvalitetama, polimeri mogu obavljati svoje zadatke čak i bez pojačanja posebnim mazivom.

Primjena materijala protiv trenja

Većina elemenata protiv trenja u početku je dizajnirana za upotrebu u skupinama ležajeva. Među njima su dijelovi dizajnirani za povećanje otpornosti na habanje i komponente koje poboljšavaju klizanje. U strojarstvu i strojogradnji takvi proizvodi se koriste u proizvodnji motora, klipova, spojnica, turbina itd. Ovdje su temelj potrošnog materijala antifrikcijski materijali kliznih ležajeva koji se uvode u konstrukciju pogonskih i stacionarnih ležajeva. oprema.

Građevinska industrija također ne može bez funkcije protiv trenja. Uz pomoć takvih dijelova ojačavaju se inženjerske konstrukcije, montažne konstrukcije i materijali za zidanje. U izgradnji željezničkih pruga koriste se u ugradnji konstrukcijskih elemenata željezničkih vozila. Rasprostranjena je i upotreba antifrikcijskih materijala na bazi polimera, koji svoje mjesto nalaze, primjerice, kao spojna struktura remenica, zupčanika, remenskih pogona itd.

Zaključak

Zadatak smanjenja trenja samo na prvi pogled može se činiti sekundarnim i često neobaveznim. Poboljšanje tekućina za podmazivanje doista omogućuje uklanjanje nekih mehanizama od pomoćnih tehničkih elemenata koji smanjuju trošenje glavne radne skupine. Prijelazna karika od klasičnogbabbitt do modificiranog maziva visokih performansi može se nazvati antifrikcijskim polimernim materijalima, koji se odlikuju mekšom strukturom i svestranošću u pogledu radnih uvjeta. Međutim, rad metalnih dijelova pod visokim tlakom i fizičkim utjecajem i dalje zahtijeva uključivanje čvrstih obloga protiv trenja. Štoviše, ova klasa materijala ne samo da ne postaje prošlost, već se i razvija poboljšavajući karakteristike čvrstoće, tvrdoće i mehaničke stabilnosti.