Antifriktionsmaterial: översikt, egenskaper, tillämpning

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Driftsprocessen för tekniska enheter, maskiner och individuella elementära grupper av utrustning åtföljs oundvikligen av slitage. Den ömsesidiga mekaniska påverkan av delar på varandra med varierande grad av intensitet leder till nötning av deras ytor och förstörelse av den inre strukturen. Dessutom har miljön ofta en liknande effekt i form av erosion och kavitation. Som ett resultat blir det en förlust av utrustningens prestanda eller åtminstone en minskning av driftsegenskaper. Följande recensioner av pulverformiga friktions- och antifriktionsmaterial hjälper dig att förstå sätt att minimera oönskad friktion. Sådana material rekommenderas för användning i industriell utrustning och hushållsapparater, samt för byggverktyg.

Skillnader mellan friktions- och antifriktionsmaterial

Övervägande av dessa material i ett sammanhang beror på det faktum att deras funktion är relaterad till den allmänna egenskapen hos mekanismernas funktion - friktionskoefficienten. Men om antifriktionselement och tillsatser är ansvariga för att sänka detta värde, ökar friktionselementen tvärtom det. I detta fall, till exempel, pulverlegeringar med ökadFriktionskoefficient ger nötningsbeständighet och mekanisk styrka för målarbetsgruppen. För att uppnå sådana egenskaper införs eldfasta oxider, bor, kiselkarbider etc. i sammansättningen av friktionsråmaterial Till skillnad från antifriktionselement representerar friktionselement ofta fullvärdiga funktionella organ i mekanismer. Detta kan i synnerhet vara bromsar och kopplingar.

De tillhandahåller uppgifterna att öka friktionen och utför samtidigt specifika tekniska uppgifter. Samtidigt genomgår både friktions- och antifriktionsmaterial rigorösa laboratorietester före användning. Samma legeringar för bromsar genomgår fullskale- och bänktester, under vilka lämpligheten av deras tillämpning i praktiken bestäms. De mest tekniskt avancerade friktionsmaterialen från polymerer tillverkas idag med olika metoder. Så för bromsgruppens mekanismer används presstekniken - block, plattor och sektorer görs på formerna. Tejpmaterial tillverkas med en vävd teknik, och överlägg tillverkas genom rullning.

Egenskaper för antifriktionsmaterial

Delar med antifriktionsfunktion måste uppfylla ett brett spektrum av krav som bestämmer deras grundläggande prestanda. Först och främst måste materialet vara kompatibelt med både parningsdelen och arbetsmiljön. Under förhållanden av kompatibilitet före och efter inkörning ger materialet den erforderliga graden av friktionsminskning. Här är det nödvändigt att notera inkörningen som sådan. Denna egenskap definierar elementets förmåga att naturligt justera ytgeometrin.under den optimala formen, som är lämplig för en viss verksamhetsplats. Med andra ord raderas en extra struktur med mikrogrovheter från delen, varefter inkörningen ger arbetsförhållanden med minimal belastning.

Slitstyrka är också en viktig egenskap hos dessa material. Antifriktionselement ska ha en struktur som ger motståndskraft mot olika typer av slitage. Samtidigt får delen inte vara överdrivet styv och hård, eftersom detta ökar risken för att kärva, vilket är oönskat för antifriktionsmaterial. Dessutom pekar teknologer ut en sådan egenskap som absorption av fasta partiklar. Faktum är att friktion i varierande grad kan bidra till att små element frigörs - ofta metall. Antifriktionsytan har i sin tur förmågan att "pressa" in sådana partiklar i sig själv, vilket eliminerar dem från arbetsområdet.

Antifriktionsmaterial i metall

Produkter på metallbasis utgör det mest omfattande utbudet av element i antifriktionsgruppen. De flesta av dem är fokuserade på drift i vätskefriktionsläget, det vill säga under förhållanden när lagren är separerade från axlarna av ett tunt oljeskikt. Och ändå, när enheten stoppas och startas, uppstår oundvikligen det så kallade gränsfriktionsläget, där oljefilmen kan förstöras under inverkan av höga temperaturer. Metalldelar som används i lagergrupper kan delas in i två typer: element med mjukastruktur och solida skär och legeringar med styv bas och mjuka skär. Om vi pratar om den första gruppen kan babbits, mässing och bronslegeringar användas som antifriktionsmaterial. På grund av sin mjuka struktur rinner de in snabbt och behåller sina oljefilmsegenskaper under lång tid. Å andra sidan orsakar solida inneslutningar ökad slitstyrka vid mekaniska kontakter med intilliggande element - till exempel med samma axel.

Babbits är en legering baserad på bly eller tenn. För att förbättra individuella egenskaper kan legeringslegeringar läggas till strukturen. Bland de förbättrade egenskaperna kan noteras korrosionsbeständighet, hårdhet, seghet och styrka. Förändringen i en eller annan egenskap bestäms av vilka legeringsmaterial som användes. Antifriktionsbabbits kan modifieras med kadmium, nickel, koppar, antimon, etc. Till exempel innehåller en standardbabbit cirka 80 % tenn eller bly, 10 % antimon, och resten är koppar och kadmium.

Blylegeringar som ett sätt att minimera friktion

Ingångsnivån för antifriktionslegeringar är blybabbits. Prisvärdhet bestämmer detaljerna i driften av detta material - i de minst kritiska arbetsfunktionerna. Blybasen, i jämförelse med tenn, ger babbits mindre hög mekanisk beständighet och lågt korrosionsskydd. Det är sant, även i sådana legeringar kan den inte klara sig utan tenn - dess innehåll kannå 18 %. Dessutom tillsätts även en kopparkomponent till kompositionen, vilket förhindrar segregationsprocesser - en ojämn fördelning av metaller med olika massor i produktens volym.

De enklaste blymaterialen med antifriktionsegenskaper kännetecknas av en hög grad av sprödhet, så de används i förhållanden med minskade dynamiska belastningar. I synnerhet är lager för bandmaskiner, diesellok och tunga tekniska komponenter en målnisch där sådana material används. Antifriktionslegeringar som använder kalcium kan kallas en modifiering av blylegeringar. I detta fall noteras sådana egenskaper som hög densitet och låg värmeledningsförmåga. Basen är också bly, men i betydande proportioner kompletteras det också med inneslutningar av natrium, kalcium och antimon. När det gäller de svaga punkterna hos detta material inkluderar de oxiderbarhet, därför rekommenderas det inte att använda det i kemiskt aktiva miljöer.

Generellt talat om babbits kan vi konstatera att detta är långt ifrån den mest effektiva lösningen för att minimera friktion, men sett till dess kombination av kvaliteter visar det sig vara fördelaktigt ur driftssynpunkt. Dessa är material vars antifriktionsegenskaper kan utjämnas genom minskat utmattningsmotstånd, vilket försämrar elementets prestanda. Men i vissa fall kompenseras bristen på styrka genom att inkludera stål- eller gjutjärnsskrov i konstruktionen.

Funktioner hos antifriktionslegeringar av brons

Fysiska och kemiska egenskaper hos bronsär organiskt kombinerade med kraven på antifriktionslegeringar. Denna metall, i synnerhet, ger tillräckliga indikatorer på specifikt tryck, förmågan att arbeta under stötbelastningar, hög lagerrotationshastighet, etc. Men också valet av brons för vissa funktioner kommer att bero på dess varumärke. Samma format för drift av foder under stötbelastning är acceptabelt för märket BrOS30, men rekommenderas inte för BrAZh. Det finns också skillnader i klassen av bronsmaterial när det gäller mekaniska egenskaper. Denna grupp av kvaliteter kommer att bero på arten av gränssnittet med härdade axlar och på användningen av en tapp, som kan ha ytterligare härdning. Och återigen, det är omöjligt att tala om legeringsstrukturens soliditet.

Bronsföremål kan även innehålla tenn, mässing, bly. Samtidigt, om alla de listade metallerna kan användas som bas för babbitt, används kopparbaserade antifriktionsmaterial extremt sällan. I detta fall fungerar kopparkomponenten ofta som samma tillsats med ett innehållsförhållande på 2-3%. Kombinationer av tenn-bly av inneslutningar anses vara optimala. De ger tillräcklig prestanda hos legeringen som en antifriktionskomponent, även om de förlorar till andra sammansättningar i termer av mekanisk hållfasthet. Kombinerade bronsmaterial används vid tillverkning av solida lager för elmotorer, turbiner, kompressorenheter och andra enheter som arbetar med högt tryck och låg glidhastighet.

Pudderfriktionsmaterial

Sådana material används i kompositioner avsedda för transmissions- och bromsenheter i larvfordon, bilar, verktygsmaskiner, byggnadsmekanismer etc. Färdiga produkter baserade på pulverkomponenter produceras i form av sektorfoder, skivor och kuddar. Samtidigt bildas utgångsmaterialen för antifriktionstypen av pulverlegeringar av samma nomenklatur som i fallet med friktionskomponenter - järn och koppar används oftast, men andra kombinationer finns.

T.ex. material gjorda av aluminium och tennbrons, som inkluderar grafit och bly, manifesterar sig effektivt i friktionsförhållanden med en glidhastighet av delar av storleksordningen 50 m/s. Förresten, när lager arbetar med en hastighet av 5 m/s, kan metallpulverprodukter ersättas med metall-plastråvaror. Detta är redan ett antifriktionskompositmaterial med en flexibel arbetsstruktur och reducerad hållfasthet. Det mest fördelaktiga när det gäller användning under förhållanden med ökade belastningar är material gjorda av järn och koppar. Grafit, kiseloxid eller barium används som tillsatser. Driften av dessa element är möjlig vid ett tryck på 300 MPa och en glidhastighet på upp till 60 m/s.

Powder antifriktionsmaterial

Antifriktionsprodukter tillverkas också av pulverråvaror. De kännetecknas av hög slitstyrka, låg friktionskoefficient och förmågan att snabbt köra in i axeln. Dessutom har antifriktionspulvermaterial ett antal fördelar jämfört med friktionsminimerande legeringar. Det räcker med att säga att deras slitstyrka i genomsnitt är högre än för samma babbits. Den porösa strukturen som bildas av de pulveriserade metallerna möjliggör effektiv impregnering med smörjmedel.

Tillverkare har möjlighet att forma slutprodukter i olika former. Dessa kan vara ram- eller matrisdelar med mellanliggande hålrum fyllda med andra uppmjukade råvaror. Och tvärtom, i vissa områden är antifriktionspulvermaterial med en mjuk rambas mer efterfrågade. I speciella bikakor tillhandahålls fasta inneslutningar av olika nivåer av spridning. Denna kvalitet är av stor betydelse just med tanke på möjligheten att reglera de parametrar som bestämmer intensiteten på delarnas friktion.

Antifriktionspolymermaterial

Moderna polymerråvaror gör det möjligt att erhålla nya tekniska och operativa egenskaper för delar som minskar friktionen. Både kompositlegeringar och metall-plastpulver kan användas som bas. En av de främsta utmärkande egenskaperna hos sådana material är förmågan att jämnt fördela tillsatser i hela strukturen, som senare kommer att utföra funktionen av ett fast smörjmedel. Grafiter, sulfider, plaster och andra föreningar är noterade i listan över sådana ämnen. Arbetsegenskaperna hos polymera och antifriktionsmaterial konvergerar till stor del på grundnivån utan användning av modifieringsmedel: detta är en låg friktionskoefficient och motståndskraft mot kemiskt aktiva medier, ochmöjlighet till verksamhet i vattenmiljön. På tal om unika egenskaper, polymerer kan utföra sina uppgifter även utan förstärkning med ett speciellt smörjmedel.

Applicering av antifriktionsmaterial

De flesta antifriktionselementen är från början designade för användning i lagergrupper. Bland dem finns delar utformade för att öka slitstyrkan och komponenter som förbättrar glidningen. Inom maskinteknik och maskinbyggnad används sådana produkter vid tillverkning av motorer, kolvar, kopplingsenheter, turbiner etc. Här är grunden för förbrukningsvaror antifriktionsmaterial av glidlager, som introduceras i strukturen av löpande och stationära utrustning.

Byggbranschen klarar sig inte heller utan en antifriktionsfunktion. Med hjälp av sådana delar förstärks ingenjörskonstruktioner, monteringskonstruktioner och murverksmaterial. Vid konstruktion av järnvägar används de för installation av strukturella delar av rullande materiel. Användningen av polymerbaserade antifriktionsmaterial är också utbredd, som finner sin plats, till exempel som en förbindande struktur av remskivor, kugghjul, remdrift, etc.

Slutsats

Uppgiften att minska friktionen endast vid första anblicken kan verka sekundär och ofta valfri. Förbättringen av smörjvätskor gör det verkligen möjligt att bli av med vissa mekanismer från tekniska hjälpelement som minskar slitaget hos huvudarbetsgruppen. En övergångslänk från det klassiskababbitt till ett modifierat högpresterande smörjmedel kan kallas antifriktionspolymermaterial, som kännetecknas av en mjukare struktur och mångsidighet när det gäller arbetsförhållanden. Men driften av metalldelar under högt tryck och fysisk påverkan kräver fortfarande införandet av friktionsskydd i fast tillstånd. Dessutom blir denna klass av material inte bara ett minne blott, utan utvecklas också genom att förbättra egenskaperna för styrka, hårdhet och mekanisk stabilitet.