Antifriksjonsmaterialer: oversikt, egenskaper, bruk

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Driftsprosessen for tekniske enheter, maskiner og individuelle elementgrupper av utstyr er uunngåelig ledsaget av slitasje. Den gjensidige mekaniske påvirkningen av deler på hverandre med varierende grad av intensitet fører til slitasje på overflatene og ødeleggelse av den indre strukturen. I tillegg har miljøet ofte en lignende effekt i form av erosjon og kavitasjon. Som et resultat er det tap av utstyrsytelse eller i det minste en reduksjon i driftsegenskaper. Følgende vurderinger av pulverisert friksjon og antifriksjonsmaterialer vil hjelpe deg å forstå måter å minimere uønsket friksjon på. Slike materialer anbefales for bruk i industrielt utstyr og husholdningsapparater, samt for byggeverktøy.

Forskjeller mellom friksjons- og antifriksjonsmaterialer

Betraktning av disse materialene i én sammenheng skyldes det faktum at deres funksjon er relatert til den generelle egenskapen til mekanismers virkemåte - friksjonskoeffisienten. Men hvis antifriksjonselementer og tilsetningsstoffer er ansvarlige for å senke denne verdien, øker tvert imot friksjonselementer. I dette tilfellet, for eksempel, pulverlegeringer med øktfriksjonskoeffisient gir slitestyrke og mekanisk styrke til målarbeidsgruppen. For å oppnå slike kvaliteter introduseres ildfaste oksider, bor, silisiumkarbider etc. i sammensetningen av friksjonsråmaterialer I motsetning til antifriksjonselementer representerer friksjonselementer ofte fullverdige funksjonelle organer i mekanismer. Dette kan spesielt være bremser og clutcher.

De gir oppgavene med å øke friksjonen, og utfører samtidig spesifikke tekniske oppgaver. Samtidig gjennomgår både friksjons- og antifriksjonsmaterialer strenge laboratorietester før bruk. De samme legeringene for bremser gjennomgår fullskala- og benketester, hvor hensiktsmessigheten av deres anvendelse i praksis bestemmes. De mest teknologisk avanserte friksjonsmaterialene fra polymerer produseres i dag ved ulike metoder. Så, for mekanismene til bremsegruppen, brukes presseteknikken - blokker, plater og sektorer er laget på skjemaene. Tapematerialer produseres ved hjelp av en vevd teknikk, og overlegg produseres ved rulling.

Egenskapene til antifriksjonsmaterialer

Deler med antifriksjonsfunksjon må oppfylle en lang rekke krav som bestemmer deres grunnleggende ytelse. For det første må materialet være kompatibelt med både parringsdelen og arbeidsmiljøet. Under forhold med kompatibilitet før og etter innkjøring, gir materialet den nødvendige grad av friksjonsreduksjon. Her er det nødvendig å merke seg innkjøringen som sådan. Denne egenskapen definerer elementets evne til naturlig å justere overflategeometrien.under den optimale formen, som er egnet for et bestemt operasjonssted. Med andre ord slettes en ekstra struktur med mikroruheter fra delen, hvoretter innkjøringen vil gi arbeidsforhold med minimal belastning.

Slitestyrke er også en viktig egenskap som disse materialene besitter. Antifriksjonselementer skal ha en struktur som gir motstand mot ulike typer slitasje. Samtidig må delen ikke være for stiv og hard, da dette vil øke risikoen for å sette seg fast, noe som er uønsket for antifriksjonsmateriale. Dessuten trekker teknologer ut en slik egenskap som absorpsjon av faste partikler. Faktum er at friksjon i ulik grad kan bidra til frigjøring av små elementer – ofte metall. I sin tur har antifriksjonsoverflaten evnen til å "presse" slike partikler inn i seg selv, og eliminere dem fra arbeidsområdet.

Antifriksjonsmaterialer i metall

Produkter på metallbasis utgjør det mest omfattende utvalget av elementer i antifriksjonsgruppen. De fleste av dem er fokusert på drift i væskefriksjonsmodus, det vil si under forhold når lagrene er skilt fra akslingene med et tynt oljelag. Og likevel, når enheten stoppes og startes, oppstår uunngåelig den såk alte grensefriksjonsmodusen, der oljefilmen kan ødelegges under påvirkning av høye temperaturer. Metalldeler som brukes i lagergrupper kan deles inn i to typer: elementer med mykstruktur og solide innsatser og legeringer med stiv base og myke innsatser. Hvis vi snakker om den første gruppen, kan babbits, messing og bronselegeringer brukes som antifriksjonsmaterialer. På grunn av den myke strukturen renner de raskt inn og beholder sine oljefilmegenskaper i lang tid. På den annen side gir solide inneslutninger økt slitestyrke i mekaniske kontakter med tilstøtende elementer - for eksempel med samme aksel.

Babbits er en legering basert på bly eller tinn. Også, for å forbedre individuelle kvaliteter, kan legeringslegeringer legges til strukturen. Blant de forbedrede egenskapene kan korrosjonsbestandighet, hardhet, seighet og styrke nevnes. Endringen i en eller annen egenskap bestemmes av hvilke legeringsmaterialer som ble brukt. Anti-friksjon babbits kan modifiseres med kadmium, nikkel, kobber, antimon osv. En standard babbit inneholder for eksempel ca. 80 % tinn eller bly, 10 % antimon, og resten er kobber og kadmium.

Blylegeringer som et middel for å minimere friksjon

Begynnelsesnivået til antifriksjonslegeringer er blybabbits. Rimelighet bestemmer spesifikasjonene for driften av dette materialet - i de minst kritiske arbeidsfunksjonene. Blybasen, sammenlignet med tinn, gir babbits med mindre høy mekanisk motstand og lav korrosjonsbeskyttelse. Det er sant, selv i slike legeringer kan den ikke klare seg uten tinn - innholdet kannå 18 %. I tillegg tilsettes også en kobberkomponent til sammensetningen, som forhindrer segregeringsprosesser - en ujevn fordeling av metaller med forskjellige masser i volumet av produktet.

De enkleste blymaterialene med antifriksjonsegenskaper kjennetegnes av høy sprøhet, så de brukes under forhold med reduserte dynamiske belastninger. Spesielt er lagre for beltemaskiner, diesellokomotiver og tunge ingeniørkomponenter en målnisje der slike materialer brukes. Antifriksjonslegeringer som bruker kalsium kan kalles en modifikasjon av blylegeringer. I dette tilfellet noteres slike kvaliteter som høy tetthet og lav varmeledningsevne. Grunnlaget er også bly, men i betydelige mengder er det også supplert med inneslutninger av natrium, kalsium og antimon. Når det gjelder de svake punktene til dette materialet, inkluderer de oksiderbarhet, derfor anbefales det ikke å bruke det i kjemisk aktive miljøer.

Snakker vi generelt om babbits, kan vi slå fast at dette er langt fra den mest effektive løsningen for å minimere friksjon, men med tanke på kombinasjonen av kvaliteter, viser den seg å være gunstig fra et driftssynspunkt. Dette er materialer hvis antifriksjonsegenskaper kan utjevnes ved redusert tretthetsmotstand, noe som forverrer ytelsen til elementet. I noen tilfeller kompenseres imidlertid mangelen på styrke ved å inkludere stål- eller støpejernsskrog i designet.

Funksjoner av bronse-antifriksjonslegeringer

Fysiske og kjemiske egenskaper til bronseer organisk kombinert med kravene til antifriksjonslegeringer. Spesielt dette metallet gir tilstrekkelige indikatorer på spesifikt trykk, evnen til å operere under sjokkbelastninger, høy lagerrotasjonshastighet, etc. Men også valget av bronse for visse funksjoner vil avhenge av merket. Det samme formatet for drift av foringer under sjokkbelastning er akseptabelt for BrOS30-merket, men anbefales ikke for BrAZh. Det er også forskjeller i klassen av bronsematerialer når det gjelder mekaniske egenskaper. Denne gruppen av kvaliteter vil avhenge av arten av grensesnittet med herdede aksler og av bruken av en tapp, som kan ha ytterligere herding. Og igjen, det er umulig å snakke om soliditeten til legeringsstrukturen.

Bronsegjenstander kan også omfatte tinn, messing, bly. På samme tid, hvis alle de oppførte metallene kan brukes som grunnlag for babbitt, brukes kobberbaserte anti-friksjonsmaterialer ekstremt sjelden. I dette tilfellet fungerer kobberkomponenten ofte som det samme tilsetningsstoffet med et innholdsforhold på 2-3%. Tinn-bly-kombinasjoner av inneslutninger anses som optimale. De gir tilstrekkelig ytelse av legeringen som en antifriksjonskomponent, selv om de taper til andre sammensetninger når det gjelder mekanisk styrke. Kombinerte bronsematerialer brukes til fremstilling av solide lagre for elektriske motorer, turbiner, kompressorenheter og andre enheter som opererer med høyt trykk og lav glidehastighet.

Powderfriksjonsmaterialer

Slike materialer brukes i sammensetninger beregnet på transmisjons- og bremseenheter til larvekjøretøyer, biler, verktøymaskiner, byggemekanismer osv. Ferdige produkter basert på pulverkomponenter produseres i form av sektorforinger, skiver og pads. Samtidig er utgangsmaterialene for antifriksjonstypen av pulverlegeringer dannet av samme nomenklatur som for friksjonskomponenter - jern og kobber brukes oftest, men andre kombinasjoner finnes.

For eksempel, materialer laget av aluminium og tinnbronse, som inkluderer grafitt og bly, manifesterer seg effektivt under friksjonsforhold med en glidehastighet på deler av størrelsesorden 50 m/s. Forresten, når lagrene opererer med en hastighet på 5 m/s, kan metallpulverprodukter erstattes av metall-plastråvarer. Dette er allerede et antifriksjonskomposittmateriale med en fleksibel arbeidsstruktur og redusert styrke. Det mest fordelaktige når det gjelder bruk under forhold med økt belastning er materialer laget av jern og kobber. Grafitt, silisiumoksid eller barium brukes som tilsetningsstoffer. Driften av disse elementene er mulig ved et trykk på 300 MPa og en glidehastighet på opptil 60 m/s.

Powder antifriksjonsmaterialer

Antifriksjonsprodukter produseres også av pulverråvarer. De kjennetegnes av høy slitestyrke, lav friksjonskoeffisient og evnen til raskt å kjøre inn i akselen. Antifriksjonspulvermaterialer har også en rekke fordeler sammenlignet med friksjonsminimerende legeringer. Det er nok å si at deres slitestyrke i gjennomsnitt er høyere enn for de samme babbitene. Den porøse strukturen som dannes av de pulveriserte metallene tillater effektiv impregnering med smøremidler.

Produsenter har mulighet til å lage sluttprodukter i ulike former. Disse kan være ramme- eller matrisedeler med mellomrom fylt med andre myknede råvarer. Og tvert imot, i noen områder er antifriksjonspulvermaterialer med en myk rammebase mer etterspurt. I spesielle honningkaker er det gitt solide inneslutninger av forskjellige nivåer av spredning. Denne kvaliteten er av stor betydning nettopp med tanke på muligheten for å regulere parametrene som bestemmer intensiteten av friksjon av deler.

Anti-friksjonspolymermaterialer

Moderne polymerråvarer gjør det mulig å oppnå nye tekniske og operasjonelle kvaliteter for deler som reduserer friksjon. Både komposittlegeringer og metall-plastpulver kan brukes som basis. En av de viktigste kjennetegnene til slike materialer er evnen til å jevnt fordele tilsetningsstoffer gjennom hele strukturen, som senere vil utføre funksjonen til et fast smøremiddel. Grafitter, sulfider, plast og andre forbindelser er notert i listen over slike stoffer. Arbeidsegenskapene til polymere og antifriksjonsmaterialer konvergerer stort sett på det grunnleggende nivået uten bruk av modifikatorer: dette er en lav friksjonskoeffisient og motstand mot kjemisk aktive medier, ogmulighet for drift i vannmiljøet. Når vi snakker om unike kvaliteter, kan polymerer utføre oppgavene sine selv uten forsterkning med et spesielt smøremiddel.

Påføring av antifriksjonsmaterialer

De fleste antifriksjonselementene er i utgangspunktet designet for bruk i lagergrupper. Blant dem er deler designet for å øke slitestyrken, og komponenter som forbedrer glidningen. I maskinteknikk og maskinbygging brukes slike produkter til fremstilling av motorer, stempler, koblingsenheter, turbiner, etc. Her er grunnlaget for forbruksvarer antifriksjonsmaterialer av glidelagre, som introduseres i strukturen til løpende og stasjonære utstyr.

Byggebransjen klarer seg heller ikke uten en antifriksjonsfunksjon. Ved hjelp av slike deler blir ingeniørkonstruksjoner, monteringskonstruksjoner og murmaterialer styrket. Ved bygging av jernbaner brukes de til installasjon av strukturelle elementer av rullende materiell. Bruken av polymerbaserte antifriksjonsmaterialer er også utbredt, som finner sin plass, for eksempel som en forbindelsesstruktur av trinser, gir, remdrift osv.

Konklusjon

Oppgaven med å redusere friksjonen bare ved første øyekast kan virke sekundær og ofte valgfri. Forbedringen av smørevæsker gjør det virkelig mulig å kvitte seg med noen mekanismer fra tekniske hjelpeelementer som reduserer slitasjen til hovedarbeidsgruppen. Et overgangsledd fra det klassiskebabbitt til et modifisert høyytelses smøremiddel kan kalles antifriksjonspolymermaterialer, som er preget av en mykere struktur og allsidighet når det gjelder arbeidsforhold. Imidlertid krever driften av metalldeler under høyt trykk og fysisk påvirkning fortsatt inkludering av solid state anti-friksjonsforinger. Dessuten hører ikke denne klassen av materialer bare fortiden til, men utvikler seg også ved å forbedre egenskapene styrke, hardhet og mekanisk stabilitet.