Antifriktionsmaterialer: oversigt, egenskaber, anvendelse

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Driftsprocessen af tekniske enheder, maskiner og individuelle elementære grupper af udstyr er uundgåeligt ledsaget af slid. Den gensidige mekaniske påvirkning af dele på hinanden med varierende grad af intensitet fører til slid på deres overflader og ødelæggelse af den indre struktur. Desuden har miljøet ofte en lignende effekt i form af erosion og kavitation. Som følge heraf er der et tab af udstyrets ydeevne eller i det mindste et fald i driftsegenskaber. Følgende anmeldelser af pulveriserede friktions- og antifriktionsmaterialer hjælper dig med at forstå måder at minimere uønsket friktion. Sådanne materialer anbefales til brug i industrielt udstyr og husholdningsapparater samt til byggeværktøj.

Forskelle mellem friktions- og antifriktionsmaterialer

Overvejelse af disse materialer i én sammenhæng skyldes, at deres funktion er relateret til den generelle karakteristik af mekanismernes funktion - friktionskoefficienten. Men hvis antifriktionselementer og additiver er ansvarlige for at sænke denne værdi, øger friktionselementer den tværtimod. I dette tilfælde, for eksempel, pulverlegeringer med øgetFriktionskoefficient giver slidstyrke og mekanisk styrke for målgruppen. For at opnå sådanne kvaliteter indføres ildfaste oxider, bor, siliciumcarbider osv. i sammensætningen af friktionsråmaterialer. I modsætning til antifriktionselementer repræsenterer friktionselementer ofte fuldgyldige funktionelle organer i mekanismer. Dette kan især være bremser og koblinger.

De leverer opgaverne med at øge friktion og udfører samtidig specifikke tekniske opgaver. Samtidig gennemgår både friktions- og antifriktionsmaterialer strenge laboratorietest før brug. De samme legeringer til bremser gennemgår fuldskala- og bænktest, hvorunder hensigtsmæssigheden af deres anvendelse i praksis bestemmes. De mest teknologisk avancerede friktionsmaterialer fra polymerer fremstilles i dag ved forskellige metoder. Så for bremsegruppens mekanismer bruges presseteknikken - blokke, plader og sektorer er lavet på formularerne. Tapematerialer fremstilles ved hjælp af en vævet teknik, og overlays fremstilles ved rulning.

Egenskaber af antifriktionsmaterialer

Dele med antifriktionsfunktion skal opfylde en lang række krav, der bestemmer deres grundlæggende ydeevne. Først og fremmest skal materialet være kompatibelt med både parringsdelen og arbejdsmiljøet. Under betingelser for kompatibilitet før og efter indkøring giver materialet den nødvendige grad af friktionsreduktion. Her er det nødvendigt at notere indkøringen som sådan. Denne egenskab definerer elementets evne til naturligt at justere overfladegeometrien.under den optimale form, som er velegnet til et bestemt driftssted. Med andre ord slettes en ekstra struktur med mikroruheder fra delen, hvorefter indkøringen vil give arbejdsforhold med minimale belastninger.

Slidstyrke er også en vigtig egenskab, som disse materialer besidder. Antifriktionselementer skal have en struktur, der giver modstand mod forskellige former for slid. Samtidig må delen ikke være alt for stiv og hård, da dette vil øge risikoen for at sætte sig fast, hvilket er uønsket for antifriktionsmateriale. Desuden fremhæver teknologer en sådan egenskab som absorption af faste partikler. Faktum er, at friktion i varierende grad kan bidrage til frigivelse af små elementer – ofte metal. Til gengæld har antifriktionsoverfladen evnen til at "presse" sådanne partikler ind i sig selv, hvilket eliminerer dem fra arbejdsområdet.

Antifriktionsmaterialer i metal

Produkter på metalbasis udgør det mest omfattende udvalg af elementer i antifriktionsgruppen. De fleste af dem er fokuseret på drift i væskefriktionstilstand, det vil sige under forhold, hvor lejerne er adskilt fra akslerne af et tyndt olielag. Og alligevel, når enheden stoppes og startes, opstår den såkaldte grænsefriktionstilstand uundgåeligt, hvor oliefilmen kan ødelægges under påvirkning af høje temperaturer. Metaldele, der bruges i lejegrupper, kan opdeles i to typer: elementer med blødstruktur og solide skær og legeringer med en stiv base og bløde skær. Hvis vi taler om den første gruppe, kan babbits, messing og bronzelegeringer bruges som antifriktionsmaterialer. På grund af deres bløde struktur løber de hurtigt ind og bevarer deres oliefilmegenskaber i lang tid. På den anden side forårsager solide indeslutninger øget slidstyrke i mekaniske kontakter med tilstødende elementer - for eksempel med samme aksel.

Babber er en legering baseret på bly eller tin. For at forbedre individuelle kvaliteter kan legeringslegeringer tilføjes til strukturen. Blandt de forbedrede egenskaber kan man notere korrosionsbestandighed, hårdhed, sejhed og styrke. Ændringen i en eller anden egenskab bestemmes af, hvilke legeringsmaterialer der blev brugt. Anti-friktionsbabbits kan modificeres med cadmium, nikkel, kobber, antimon osv. For eksempel indeholder en standardbabbit omkring 80 % tin eller bly, 10 % antimon, og resten er kobber og cadmium.

Blylegeringer som et middel til at minimere friktion

Begyndelsesniveauet for antifriktionslegeringer er bly-babbits. Overkommelighed bestemmer detaljerne for driften af dette materiale - i de mindst kritiske arbejdsfunktioner. Blybasen giver i sammenligning med tin babbits med mindre høj mekanisk modstand og lav korrosionsbeskyttelse. Sandt nok, selv i sådanne legeringer kan det ikke undvære tin - dets indhold kannå 18 pct. Derudover tilsættes en kobberkomponent til sammensætningen, som forhindrer segregationsprocesser - en ujævn fordeling af metaller med forskellige masser i produktets volumen.

De enkleste blymaterialer med antifriktionsegenskaber er kendetegnet ved en høj grad af skørhed, så de bruges under forhold med reducerede dynamiske belastninger. Især lejer til bæltemaskiner, diesellokomotiver og tunge ingeniørkomponenter er en målniche, hvor sådanne materialer anvendes. Antifriktionslegeringer, der bruger calcium, kan kaldes en modifikation af blylegeringer. I dette tilfælde bemærkes sådanne kvaliteter som høj tæthed og lav varmeledningsevne. Grundlaget er også bly, men i betydelige mængder er det også suppleret med indeslutninger af natrium, calcium og antimon. Hvad angår de svage punkter ved dette materiale, omfatter de oxiderbarhed, derfor anbefales det ikke at bruge det i kemisk aktive miljøer.

Når vi taler generelt om babbits, kan vi konstatere, at dette langt fra er den mest effektive løsning til at minimere friktion, men i forhold til dens kombination af kvaliteter, viser det sig at være fordelagtigt set ud fra et driftssynspunkt. Disse er materialer, hvis antifriktionsegenskaber kan udjævnes ved reduceret træthedsmodstand, hvilket forringer elementets ydeevne. Men i nogle tilfælde kompenseres den manglende styrke ved at inkludere stål- eller støbejernsskrog i designet.

Funktioner af bronze-antifriktionslegeringer

Bronzes fysiske og kemiske egenskaberer organisk kombineret med kravene til antifriktionslegeringer. Dette metal giver især tilstrækkelige indikatorer for specifikt tryk, evnen til at fungere under stødbelastninger, høj lejerotationshastighed osv. Men også valget af bronze til visse funktioner vil afhænge af dets mærke. Det samme format til drift af foringer under stødbelastning er acceptabelt for BrOS30-mærket, men anbefales ikke til BrAZh. Der er også forskelle i klassen af bronzematerialer med hensyn til mekaniske egenskaber. Denne gruppe af kvaliteter vil afhænge af arten af grænsefladen med hærdede aksler og af brugen af en tap, som kan have yderligere hærdning. Og igen er det umuligt at tale om legeringsstrukturens soliditet.

Bronzegenstande kan også omfatte tin, messing, bly. På samme tid, hvis alle de nævnte metaller kan bruges som basis for babbitt, bruges kobberbaserede anti-friktionsmaterialer ekstremt sjældent. I dette tilfælde fungerer kobberkomponenten ofte som det samme additiv med et indholdsforhold på 2-3%. Tin-bly-kombinationer af indeslutninger anses for at være optimale. De giver legeringen tilstrækkelig ydeevne som en antifriktionskomponent, selvom de mister til andre sammensætninger med hensyn til mekanisk styrke. Kombinerede bronzematerialer bruges til fremstilling af solide lejer til elektriske motorer, turbiner, kompressorenheder og andre enheder, der arbejder ved højt tryk og lav glidehastighed.

Powderfriktionsmaterialer

Sådanne materialer bruges i sammensætninger beregnet til transmissions- og bremseenheder i larvevogne, biler, værktøjsmaskiner, byggemekanismer osv. Færdige produkter baseret på pulverkomponenter fremstilles i form af sektorforinger, skiver og puder. Samtidig er udgangsmaterialerne for antifriktionstypen af pulverlegeringer dannet af samme nomenklatur som ved friktionskomponenter - jern og kobber bruges oftest, men der findes andre kombinationer.

For eksempel manifesterer materialer fremstillet af aluminium og tinbronze, som omfatter grafit og bly, sig effektivt under friktionsforhold ved en glidehastighed på dele af størrelsesordenen 50 m/s. Forresten, når lejer kører med en hastighed på 5 m/s, kan metalpulverprodukter erstattes af metal-plastiske råmaterialer. Dette er allerede et antifriktionskompositmateriale med en fleksibel arbejdsstruktur og reduceret styrke. De mest fordelagtige med hensyn til brug under forhold med øgede belastninger er materialer lavet af jern og kobber. Som tilsætningsstoffer anvendes grafit, siliciumoxid eller barium. Betjening af disse elementer er mulig ved et tryk på 300 MPa og en glidehastighed på op til 60 m/s.

Powder antifriktionsmaterialer

Antifriktionsprodukter fremstilles også af pulverråmaterialer. De er kendetegnet ved høj slidstyrke, lav friktionskoefficient og evnen til hurtigt at løbe ind i akslen. Antifriktionspulvermaterialer har også en række fordele sammenlignet med friktionsminimerende legeringer. Det er tilstrækkeligt at sige, at deres slidstyrke i gennemsnit er højere end for de samme babbits. Den porøse struktur dannet af de pulveriserede metaller tillader effektiv imprægnering med smøremidler.

Producenter har mulighed for at danne slutprodukter i forskellige former. Disse kan være ramme- eller matrixdele med mellemliggende hulrum fyldt med andre blødgjorte råmaterialer. Og tværtimod, i nogle områder er antifriktionspulvermaterialer med en blød rammebase mere efterspurgt. I specielle honningkager er der tilvejebragt solide indeslutninger af forskellige niveauer af spredning. Denne kvalitet er af stor betydning netop ud fra et synspunkt om muligheden for at regulere de parametre, der bestemmer intensiteten af friktion af dele.

Anti-friktionspolymermaterialer

Moderne polymerråmaterialer gør det muligt at opnå nye tekniske og operationelle kvaliteter til dele, der reducerer friktionen. Både kompositlegeringer og metal-plast pulvere kan bruges som basis. En af de vigtigste karakteristiske egenskaber ved sådanne materialer er evnen til jævnt at fordele additiver i hele strukturen, som senere vil udføre funktionen som et fast smøremiddel. Grafitter, sulfider, plast og andre forbindelser er noteret på listen over sådanne stoffer. Arbejdsegenskaberne af polymere og antifriktionsmaterialer konvergerer stort set på det grundlæggende niveau uden brug af modifikatorer: dette er en lav friktionskoefficient og modstandsdygtighed over for kemisk aktive medier, ogmulighed for drift i vandmiljøet. Når vi taler om unikke kvaliteter, kan polymerer udføre deres opgaver selv uden forstærkning med et specielt smøremiddel.

Anvendelse af antifriktionsmaterialer

De fleste af antifriktionselementerne er oprindeligt designet til brug i lejegrupper. Blandt dem er dele designet til at øge slidstyrken og komponenter, der forbedrer glidningen. Inden for maskinteknik og værktøjsmaskinebyggeri bruges sådanne produkter til fremstilling af motorer, stempler, koblingsenheder, turbiner osv. Her er grundlaget for forbrugsstoffer antifriktionsmaterialer af glidelejer, som indføres i strukturen af kørende og stationære udstyr.

Byggebranchen kan heller ikke undvære en anti-friktionsfunktion. Ved hjælp af sådanne dele styrkes tekniske strukturer, monteringsstrukturer og murværksmaterialer. Ved konstruktion af jernbaner bruges de til installation af strukturelle elementer af rullende materiel. Anvendelsen af polymerbaserede antifriktionsmaterialer er også udbredt, som f.eks. finder deres plads som en forbindelsesstruktur af remskiver, tandhjul, remtræk osv.

Konklusion

Opgaven med kun at reducere friktionen ved første øjekast kan virke sekundær og ofte valgfri. Forbedringen af smørevæsker gør det virkelig muligt at slippe af med nogle mekanismer fra tekniske hjælpeelementer, der reducerer hovedarbejdsgruppens slid. Et overgangsled fra det klassiskebabbitt til et modificeret højtydende smøremiddel kan kaldes antifriktionspolymermaterialer, som er kendetegnet ved en blødere struktur og alsidighed med hensyn til arbejdsforhold. Driften af metaldele under højt tryk og fysisk påvirkning kræver dog stadig medtagelse af solid state anti-friktionsforinger. Desuden hører denne klasse af materialer ikke kun fortiden til, men udvikles også ved at forbedre egenskaberne styrke, hårdhed og mekanisk stabilitet.