Materiale antifricțiune: prezentare generală, proprietăți, aplicare

Procesul de funcționare a unităților tehnice, mașinilor și grupurilor individuale de elemente ale echipamentelor este inevitabil însoțit de uzură. Acțiunea mecanică reciprocă a pieselor unul pe celălalt, cu diferite grade de intensitate, duce la abraziunea suprafețelor lor și la distrugerea structurii interne. În plus, acest mediu este adesea afectat de mediu sub forma eroziunii și a cavitației. Ca urmare, există o pierdere a capacității de lucru a echipamentului sau cel puțin o scădere a performanței. Revizuirile de mai jos ale materialelor de frecare cu pulberi și antifricțiune vă vor ajuta să înțelegeți căile care minimizează frecare nedorită. Aceste materiale sunt recomandate pentru a fi utilizate pentru echipamente industriale, aparate de uz casnic, precum și pentru utilaje de construcții.

Diferențe în materialele de frecare și antifricțiune

Considerarea acestor materiale într-un singur context se datorează faptului că funcția lor este legată de performanța generală a mecanismelor - coeficientul de frecare. Dar dacă elementele de antifricțiune și aditivii sunt responsabile pentru scăderea acestei valori, cele de frecare, dimpotrivă, o sporesc. În acest caz, de exemplu, aliajele de pulbere cu un coeficient de frecare crescut asigură rezistența la uzură și rezistența mecanică a grupului de lucru țintă. Pentru a realiza aceste proprietăți ale materialelor de fricțiune realizate refractar oxizi, carburi, bor, siliciu și altele. Spre deosebire de elementele antifrictiune, frecarea și adesea sunt elemente funcționale complete în mecanism. Acestea, în special, pot fi frâne și cuplaje.

Oferind sarcini de creștere a frecării, aceștia îndeplinesc simultan anumite sarcini tehnice. În același timp, atât materialele de frecare cât și cele antifricțiune sunt testate temeinic înainte de operare. Aceleași aliaje pentru frâne se supun unor teste pe scară largă și pe un banc, în care se determină oportunitatea aplicării lor în practică. Cele mai avansate din punct de vedere tehnologic materiale de fricțiune din polimeri de astăzi sunt fabricate prin metode diferite. Astfel, pentru mecanismele grupului de frânare, se folosește tehnica de presare - matrițele produc tampoane, plăci și sectoare. Banda materialelor sunt produse prin tehnica țesute, și căptușeală - prin laminare.

Proprietățile materialelor antifricțiune

Elementele cu funcție antifricțiune trebuie să respecte o gamă largă de cerințe care determină performanța lor de bază. Mai întâi, materialul trebuie să fie compatibil atât cu piesa de împerechere cât și cu mediul de lucru. În condițiile de compatibilitate înainte și după rulare, materialul asigură gradul necesar de reducere a fricțiunii. Aici este necesar să se ia în considerare procesabilitatea ca atare. Această proprietate determină abilitatea elementului de a regla în mod natural geometria suprafeței la forma optimă care este potrivită pentru locul respectiv de operare. Cu alte cuvinte, structura inutilă cu microrozitate este ștersă din partea respectivă, după care rularea va asigura condiții de lucru cu sarcini minime.

Rezistența la uzură este, de asemenea, o proprietate importantă pe care aceste materiale le posedă. Elementele antifrictionare ar trebui să aibă o structură care să asigure rezistență la diferite tipuri de uzură. În același timp, partea nu trebuie să fie excesiv de rigidă și rigidă, deoarece în acest caz crește riscul de prindere, ceea ce este nedorit pentru materialul antifricțiune. Mai mult, tehnologii disting o astfel de proprietate, ca absorbția particulelor solide. Faptul este că frecare la diferite grade poate contribui la eliberarea de elemente mici - adesea metalice. La rândul său, suprafața antifricțiune are capacitatea de a "împinge" în astfel de particule, eliminându-le din zona de lucru.

Materiale antifricțiune metalice

Produsele pe bază de metal constituie cea mai extinsă gamă de elemente ale grupului antifricțiune. Cele mai multe dintre ele sunt orientate spre funcționarea în modul de frecare a lichidului, adică în condițiile în care lagărele sunt separate de arbori printr-un strat subțire de ulei. Și totuși, atunci când unitatea este oprită și pornită, apare în mod inevitabil așa-numitul regim de frecare la limită, în care filmul de ulei poate fi distrus sub influența temperaturilor ridicate. Piesele metalice utilizate în grupurile de rulmenți pot fi împărțite în două tipuri: elemente cu structură moale și inserții solide și aliaje cu o bază rigidă și inserții moi. Dacă vorbim despre primul grup, atunci ca materiale antifricțiune puteți folosi babbitt, alamă și aliaje de bronz. Datorită structurii lor moi, acestea sunt prelucrate rapid și păstrează caracteristicile peliculei de ulei pentru o lungă perioadă de timp. Pe de altă parte, incluziunile în stare solidă determină o rezistență sporită la uzură la contactele mecanice cu elementele adiacente - de exemplu, cu același ax.

Prin "babbits" se înțelege un aliaj, pe baza căruia se formează plumb sau staniu. De asemenea, de dragul de a îmbunătăți calitățile individului în structura poate fi adăugat aliaje de aliere. Printre proprietățile care pot fi ridicate sunt rezistența la coroziune, duritatea, duritatea și rezistența. Modificarea acestei sau acelei caracteristici este determinată de utilizarea materialelor de aliere. Babbite antifricțiune poate fi modificat cadmiu, nichel, cupru, antimoniu și altele asemenea. D. De exemplu, antifricțiune standard, cuprinde aproximativ 80% staniu sau plumb, 10% antimoniu și echilibrul fiind cupru și cadmiu.

Aliaje de plumb ca mijloc de minimizare a frecarii

Nivelul inițial al aliajelor antifrictionare sunt șobolani de plumb. Accesibilitatea prețurilor determină specificul funcționării acestui material - în cele mai puțin importante funcții operaționale. Baza de plumb, în ​​comparație cu staniu, oferă babbitts cu rezistență mecanică mai mică și protecție redusă împotriva coroziunii. Este adevărat, chiar și în astfel de aliaje, staniu nu poate face fără - conținutul său poate ajunge la 18%. În plus, la compoziție se adaugă o componentă de cupru, care împiedică procesele de segregare - distribuția inegală a diferitelor metale în volumul produsului.

Cele mai simple materiale de plumb cu proprietăți antifricțiune sunt caracterizate de un grad ridicat de fragilitate, prin urmare sunt utilizate în condiții cu sarcini dinamice reduse. În special, lagărele pentru mașinile de cale, locomotivele diesel și elementele grele de inginerie constituie nișa țintă în care sunt utilizate astfel de materiale. Aliaje antifrictionare cu utilizarea de calciu poate fi numit o modificare a aliajelor de plumb. În acest caz, se observă calități precum densitatea mare și conductivitatea termică scăzută. Baza este, de asemenea, plumbă, dar în proporții semnificative este suplimentată și cu incluziuni de sodiu, calciu și antimoniu. În ceea ce privește punctele slabe ale acestui material, acestea includ oxidabilitatea, prin urmare, în medii chimice active nu se recomandă utilizarea acestuia.

Vorbind despre Babbitt, putem spune că acest lucru nu este cea mai eficientă soluție pentru a reduce frecarea, dar pe ansamblu calitățile este avantajoasă din punct de vedere operațional. Acestea sunt materiale ale căror proprietăți antifricțiune pot fi compensate prin rezistență redusă la oboseală, agravând performanța elementului. Cu toate acestea, în unele cazuri, lipsa rezistenței este compensată prin includerea în structură a carcaselor din oțel sau fontă.

Caracteristici ale aliajelor antifricțiune din bronz

Proprietățile fizico-chimice ale bronzului sunt combinate organic cu cerințele privind aliajele antifricțiune. de metal activ, în special, oferă citiri rezistivitate suficiente de presiune, posibilitatea funcționării în condiții de sarcini de șoc, viteza mare de rotație a lagărului și așa mai departe. D. Dar bronz pentru selectarea diferitelor funcții depinde de marca sa. Același format pentru funcționarea căptușelilor sub sarcini de impact este acceptabil pentru marca BrO30, dar nu este recomandat pentru BRAJ. Există, de asemenea, diferențe în clasa materialelor din bronz prin proprietăți mecanice. Acest grup de calități depinde de natura interfeței cu arborii întăriți și de utilizarea trunchiului, care poate avea o întărire suplimentară. Din nou, nu se poate vorbi despre structura monolitică a aliajului.

Produsele din bronz pot include, de asemenea, plumb, alama, plumb. În acest caz, dacă toate metalele enumerate pot fi folosite ca bază pentru babbitt, materialele antifricțiune bazate pe cupru sunt folosite foarte rar. În acest caz, componenta de cupru acționează adesea ca același aditiv cu un coeficient de 2-3%. Optimal sunt combinațiile tin-plumb cu incluziuni. Acestea furnizează parametri suficienți ai aliajului ca o componentă antifricțiune, deși pierde față de alte compoziții în ceea ce privește rezistența mecanică. Materialele combinate de bronz sunt utilizate la fabricarea rulmenților monolitici pentru motoare electrice, turbine, instalații de compresoare și alte unități care funcționează la presiune înaltă și alunecare la viteză redusă.

Materiale de frecare cu pulbere

Astfel de materiale sunt folosite în compozițiile destinate transmisiei și unitatea de frânare vehicule pe șenile, mașini, mașini-unelte, utilaje de constructii si altele asemenea. D. articole manufacturate bazate pe componente pulbere produse sub formă de garnituri de sector și plăcuțe de disc. În același timp, materiile prime pentru pulberile de aliaj de tip antifricțiune sunt formate din aceeași nomenclatură ca și în cazul componentelor de fricțiune - folosesc adesea fier si cupru, dar există și alte combinații.

De exemplu, materialele din bronz din aluminiu și staniu, care includ grafitul și plumbul, se manifestă efectiv în condiții de frecare la o viteză de alunecare de părți de ordinul a 50 m / s. Apropo, la locul de muncă al rulmenților la o viteză de 5 m / s, produsele din pulbere metalică pot fi înlocuite cu materii prime metalice din plastic. Acesta este deja un compozit antifricțiune cu o structură de lucru flexibilă și rezistență redusă. Cele mai avantajoase în ceea ce privește utilizarea în condiții de încărcături mari sunt materialele din fier și cupru. Ca aditivi se utilizează grafit, oxid de siliciu sau bariu. Funcționarea acestor elemente este posibilă la o presiune de 300 MPa și o viteză de alunecare de până la 60 m / s.

Materiale antifricțiune pudră

Din materii prime pulverulente sunt produse și produse antifricțiune. Acestea se caracterizează printr-o rezistență ridicată la uzură, un coeficient mai mic frecare și capacitatea de a alerga rapid la arbore. De asemenea, materialele pulverulent antifricțiune au un număr de avantaje față de aliaje care minimizează frecare. Este suficient să spunem că indicii rezistenței la uzură sunt în medie mai mari decât cei ai acelorași babbitte. Structura poroasă formată din metale pulverulente permite o impregnare eficientă cu lubrifianți.

Producătorii au capacitatea de a forma produse finite în diferite forme. Acestea pot fi părți de cadru sau matrice cu cavități intermediare umplute cu alte materii prime înmuiate. Și, dimpotrivă, în anumite sfere, materiale pulverulente antifricțiune având un cadru cu piele moale sunt mai solicitate. În faguri speciale, sunt furnizate incluziuni solide de diferite nivele de dispersie. Această calitate are o mare importanță tocmai din punctul de vedere al posibilității de a regla parametrii care determină intensitatea fricțiunii pieselor.

Materiale polimerice antifricțiune

Materialele prime din polimeri moderni fac posibilă obținerea de noi calități tehnice și operaționale pentru piesele de reducere a fricțiunii. Ca bază, pot fi utilizate aliaje compozite și pulberi metaloplastice. Una dintre principalele caracteristici distinctive ale unor astfel de materiale este abilitatea de a distribui în mod egal aditivii în întreaga structură, care în viitor va servi ca un lubrifiant solid. În lista acestor substanțe sunt notate grafiturile, sulfurile, materialele plastice și alți compuși. Proprietățile de lucru ale materialelor polimerice și antifricționale se convertesc în mare măsură la un nivel de bază fără utilizarea unor modificatori: acesta este un mic coeficient de frecare și rezistență la mediile chimice active și posibilitatea de a funcționa într-un mediu acvatic. Dacă vorbim despre calități unice, polimerii își pot îndeplini sarcinile chiar și fără armare cu un lubrifiant special.

Aplicarea materialelor pentru protecția împotriva fricțiunilor

Majoritatea elementelor antifrictionale sunt calculate inițial pentru a fi utilizate în grupurile de rulmenți. Printre acestea se numără și piese concepute pentru a crește rezistența la uzură, precum și componente care îmbunătățesc alunecarea. În mașină și astfel de produse sunt utilizate la fabricarea de noduri pistoane pentru motoare hitch, turbine și altele similare. D. Aici materialele de bază consumabile antifricțiune cuprind lagăre, care sunt introduse în structura șasiului și echipamentele staționare glisante.

De asemenea, industria construcțiilor nu se ocupă de funcția antifricțiune. Cu ajutorul acestor detalii, structurile de inginerie, structurile de montaj și materialele de zidărie sunt întărite. În construcția căilor ferate ele sunt utilizate pentru asamblarea elementelor structurale ale materialului rulant. Este, de asemenea, obișnuit să se utilizeze materiale antifricțiune pe bază de polimeri, care își găsesc locul, de exemplu, ca o structură de legătură a scripeților, a angrenajelor, a curelelor de transmisie etc.

concluzie

Sarcina de a reduce fricțiunea doar la prima vedere poate părea secundară și adesea inutilă. Îmbunătățirea fluidelor lubrifiante permite eliminarea unor mecanisme din elementele tehnice auxiliare care reduc uzura grupului de lucru principal. Trecerea de la babbitt clasic la un lubrifiant modificat de înaltă performanță poate fi numită materiale polimer antifricțiune, caracterizate printr-o structură mai moale și versatilitate în ceea ce privește condițiile de lucru. Cu toate acestea, munca pieselor metalice la presiune ridicată și impact fizic necesită în continuare includerea căptușelilor solide antifricțiune. Și această clasă de materiale nu este doar un lucru din trecut, dar se dezvoltă și datorită îmbunătățirii caracteristicilor rezistenței, durității și stabilității mecanice.