Materiale de frecare: alegere, cerințe

Echipamentele moderne de producție au un design destul de complex. Mecanismele de frecare transmit mișcare cu ajutorul forța de frecare.

Pentru a face echipamentul durabil, a funcționat fără întreruperi, materialele sale sunt prezentate cu cerințe speciale. Ele sunt în continuă creștere. La urma urmei, mașinile și echipamentele sunt în continuă îmbunătățire. Capacitățile lor, vitezele de lucru și, de asemenea, creșterea încărcăturilor. Prin urmare, în procesul de operare, se folosesc diferite materiale de fricțiune. Calitatea lor depinde de fiabilitatea, durabilitatea echipamentului. În unele cazuri, siguranța și viața oamenilor depind de aceste elemente ale sistemului.

Caracteristici generale

Materialele de fricțiune sunt părți integrante ale unităților și mecanismelor care au capacitatea de a absorbi energia mecanică și de a le disipa în mediul înconjurător. În același timp, toate elementele structurale nu trebuie să se uzeze rapid. Pentru aceasta, materialele prezentate au anumite proprietăți.

Coeficient de frecare Materialele de frecare trebuie să fie stabile și ridicate. Indicele de uzură este, de asemenea, necesar pentru a îndeplini cerințele operaționale. Aceste materiale au rezistență bună la căldură și nu sunt supuse influențelor mecanice.

Că substanța care îndeplinea funcțiile de frecare nu a fost prinsă pe suprafețele de lucru, este dotată cu suficiente calități adezive. Combinația acestor proprietăți asigură funcționarea normală a echipamentelor și a sistemelor.

Proprietățile materialelor

Materialele de fricțiune au un anumit set de proprietăți. Cele mai importante au fost enumerate mai sus. Acestea sunt calitățile oficiale. Acestea determină caracteristicile de performanță ale fiecărei substanțe.

Dar totul caracteristicile serviciului sunt condiționate de un set de indicatori fizico-mecanici și termostați. Acești parametri se modifică în timpul funcționării materialului. Valoarea lor limitată este însă luată în considerare la selectarea substanței de fricțiune.

Există o separare a proprietăților în indicatori statici, dinamici și experimentali. Primul grup de parametri include limita de compresiune, rezistență, îndoire și întindere. Sunt incluse aici și capacitatea de căldură, conductivitatea termică și expansiunea liniară a materialului.

Pentru indicatorii, determinați în condiții dinamice, se ia în considerare rezistența la căldură și rezistența la căldură. În situația experimentală, se stabilește coeficientul de frecare, rezistența la uzură și stabilitatea.

Tipuri de materiale

Materialele de frecare ale sistemului de frânare și ambreiaj sunt cel mai adesea realizate pe bază de cupru sau fier. Al doilea grup de substanțe este utilizat în condiții de încărcare crescută, în special la frecare uscată. Materialele de cupru sunt folosite pentru sarcini medii și ușoare. Și ele sunt potrivite atât pentru frecare uscată, cât și pentru utilizarea fluidelor lubrifiante.

În condițiile de producție moderne, materiale pe bază de cauciuc și rășină au fost utilizate pe scară largă. De asemenea, pot fi utilizate diverse materiale de umplere din componente metalice și nemetalice.

Domeniul de aplicare

Există o clasificare a materialelor de fricțiune, în funcție de zona de aplicare a acestora. Primul grup mare include dispozitive de transfer. Acestea sunt mecanisme medii și ușor încărcate care funcționează fără lubrifiere.

În plus, se disting materialele de fricțiune ale sistemului de frânare, destinate mașinilor cu capacitate medie și foarte încărcată. În aceste noduri nu se aplică lubrifierea.

Al treilea grup include substanțele utilizate în ambreiajele unităților medii și foarte încărcate. Au ulei.

De asemenea, separați un grup separat de materiale de frână în care există un lubrifiant lichid. Parametrii principali ai mecanismelor determină alegerea materialelor de fricțiune.

În ambreiaj, sarcina acționează asupra elementelor sistemului timp de aproximativ 1 s, iar în frână - până la 30 s. Acest indicator determină caracteristicile materialelor din noduri.

Materiale metalice

După cum sa menționat deja mai sus, principalele materiale de fricțiune metalică ale sistemului ambreiaj, frânele sunt fier și cupru. Oțelul și fonta sunt foarte populare astăzi.

Acestea sunt aplicabile în diferite mecanisme. De exemplu, materialele de fricțiune pentru pantofii de frână, a căror compoziție conține fontă, sunt adesea folosiți în sistemele feroviare. Nu se răsucește, ci își pierde brusc calitățile de alunecare la o temperatură de 400 ° C.

Materiale nemetalice

Ansamblul de fricțiune sau materialele de frână sunt, de asemenea, fabricate din substanțe nemetalice. Acestea sunt create în principal pe bază de azbest (rășină, cauciuc acționează ca componente obligatorii).

Coeficientul de frecare rămâne suficient de ridicat la o temperatură de 220 ° C. Dacă liantul este o rășină, materialul este caracterizat printr-o rezistență ridicată la abraziune. Dar coeficientul lor de frecare este relativ mic față de alte materiale similare. Un material plastic popular pe această bază este retinax. În compoziția sa există fenol-formaldehidă, azbest, bariți și alte componente. Această substanță se aplică nodurilor și frânelor cu condiții de funcționare grele. Își păstrează calitățile chiar și atunci când este încălzită la 1000 ° C. Prin urmare, retinax este aplicabil chiar și în sistemele de frânare ale aeronavelor.

Materialele din azbest sunt fabricate prin crearea aceleiași materiale. Este impregnat cu asfalt, cauciuc sau bachelită și presat la temperaturi ridicate. Fibrele de azbest scurte pot forma, de asemenea, plasturi nețesute. Acestea adaugă șlefuituri metalice fine. Uneori, firul de alamă este introdus pentru a întări puterea în ele.

Materiale sinterizate

Există încă o varietate de componente ale sistemelor prezentate. Acesta este materialul de fricțiune sinterizat al sistemului de frânare. Ce este acest soi, va deveni mai clar din modul în care sunt făcute. Acestea sunt cel mai adesea realizate pe o bază de oțel. În procesul de sudare cu acesta, sunt incluse și alte componente. Prefabricatele precomprimate constând din amestecuri de pulberi sunt supuse unei încălziri la temperaturi ridicate.

Astfel de materiale sunt utilizate cel mai adesea în cuplaje și sisteme de frânare puternic încărcate. Performanțele ridicate ale acestora în timpul funcționării sunt determinate de două grupuri de componente care compun compoziția. Primele materiale oferă un bun coeficient de frecare și durabilitate, iar a doua - stabilitate și un nivel suficient de aderență.

Materiale pe bază de oțel pentru frecare uscată

Alegerea materialului pentru diferite sisteme se bazează pe fezabilitatea economică și tehnică a fabricării și funcționării acestuia. Zeci de ani în urmă, materialele pe bază de fier, cum ar fi PMK-8, MKV-50A și, de asemenea, QMS au fost în cerere. Materialele de fricțiune pentru plăcuțele de frână, care au funcționat în sisteme încărcate foarte tare, au început ulterior să fie fabricate din PMK-11.

MKV-50A este o nouă dezvoltare. Se utilizează la fabricarea garniturilor pentru frâne cu disc. El are un avantaj față de grupul PMK asupra indicatorilor de stabilitate, rezistență la uzură.

În producția modernă, materialele de tip SMK au devenit mai răspândite. Au crescut conținutul de mangan. Sunt de asemenea incluse în compoziție carbură de bor și nitrura, disulfură de molibden și carbură de siliciu.

Materiale pe bază de bronz pentru frecare uscată

În sistemele de transfer și de frânare în diverse scopuri, materialele pe bază de bronz de staniu s-au dovedit. Ei poartă părțile împerecheate din fontă sau oțel mult mai puțin decât materialele de fricțiune pe bază de fier.

Varietatea de materiale prezentate este utilizată chiar și în industria aviatică. Pentru condiții speciale de lucru, staniu poate fi înlocuit cu substanțe cum ar fi titan, siliciu, vanadiu, arsenic. Acest lucru împiedică formarea de coroziune intercristalină.

Materialele pe bază de bronz staniu sunt utilizate pe scară largă în industria automobilelor, precum și în fabricarea mașinilor agricole. Rezistă încărcături grele. Componenții aliajului 5-10% din aliaj oferă o rezistență sporită. Plumbul și grafitul joacă rolul unui lubrifiant solid, iar dioxidul de siliciu sau siliciul creșteți raportul frecare.

Funcționarea în condiții de lubrifiere lichidă

Materialele utilizate în sistemele uscate prezintă un dezavantaj semnificativ. Acestea sunt supuse uzurii rapide. Atunci când acestea obțin unsoare de la nodurile adiacente, eficiența lor scade drastic. De aceea, recent, materialele destinate să lucreze în ulei lichid au fost distribuite tot mai mult.

Asemenea echipamente sunt aprinse fără probleme, caracterizate printr-un nivel ridicat de durabilitate. Se răcește cu ușurință și este simplu sigilat.

În practica străină, au crescut recent volumele de producție ale unor astfel de produse, cum ar fi materialul de foaie de fricțiune pentru frâne, cuplaje și alte mecanisme bazate pe azbest. Este impregnat cu rășină. Compoziția include elemente turnate cu un conținut ridicat de umpluturi metalice.

Cel mai adesea pentru mediul de lubrifiere utilizate materiale sinterizate, realizate din cupru. Pentru a mări caracteristicile de frecare, componentele solide nemetalice sunt introduse în compoziție.

Îmbunătățirea proprietăților

În primul rând, îmbunătățirea necesită rezistență la uzură, pe care o au materialele de frecare. Experiența economică și operațională a componentelor prezentate depinde de aceasta. În acest caz, tehnologii dezvoltă modalități de a elimina încălzirea excesivă pe suprafețele de frecare. Pentru a face acest lucru, îmbunătățiți proprietățile materialului de fricțiune însuși, designul dispozitivului, precum și reglați condițiile de lucru.

Dacă materialele sunt folosite în condiții de frecare uscată, se acordă o atenție deosebită rezistenței la căldură și rezistenței la oxidare. Astfel de substanțe sunt mai puțin predispuse la uzura abrazivă. Dar pentru sistemele cu lubrifiere, rezistența la căldură nu este atât de importantă. Prin urmare, se acordă o atenție mai mare puterii lor.

De asemenea, tehnologii, atunci când îmbunătățesc calitatea materialelor de fricțiune, acorde atenție gradului lor de oxidare. Cu cât este mai mică, cu atât sunt mai lungi componentele mecanismelor. O altă direcție este de a reduce porozitatea materialului.

Producția modernă ar trebui să îmbunătățească materialele adiționale aplicate în procesul de fabricare a diferitelor dispozitive mobile, de transfer. Acest lucru va satisface cerințele crescânde de consum și de exploatare propuse pentru materialele de fricțiune.