Antifrikční materiály: přehled, vlastnosti, aplikace

Proces provozu technických jednotek, strojů a jednotlivých skupin prvků je nevyhnutelně doprovázen opotřebením. Vzájemné mechanické působení částí na sebe s různými stupni intenzity vede k oděru jejich povrchů a ke zničení vnitřní struktury. Navíc je toto prostředí často ovlivněno prostředím v podobě eroze a kavitace. Výsledkem je ztráta pracovní kapacity zařízení nebo přinejmenším snížení výkonu. Níže uvedená hodnocení prachového tření a antifrikčních materiálů vám pomohou pochopit způsoby, jak minimalizovat nežádoucí tření. Takové materiály se doporučují pro použití v průmyslových zařízeních a domácích spotřebičích, stejně jako u stavebních nástrojů.

Rozdíly v třecích a třecích materiálech

Zvažování těchto materiálů v jednom kontextu je dáno skutečností, že jejich funkce souvisí s celkovým výkonem mechanismů - koeficientem tření. Ale pokud jsou antifrikční elementy a aditiva zodpovědné za snížení této hodnoty, ty naopak tření zvyšují. V tomto případě například slitiny prášku se zvýšeným koeficientem tření poskytují odolnost proti opotřebení a mechanickou pevnost cílové pracovní skupiny. Pro dosažení těchto vlastností jsou do kompozice třecích surovin zavedeny žáruvzdorné oxidy, karbidy boru, křemíku atd. Na rozdíl od antifrikčních prvků, třecí prvky často v mechanismech představují také plné funkční orgány. To může být zejména brzdy a spojky.

Při plnění úkolů zvyšujících tření současně plní specifické technické úkoly. Současně jsou před provozem důkladně testovány jak třecí materiály, tak materiály proti tření. Stejné slitiny brzd se podrobí zkouškám v plném rozsahu a na zkušebním stavu, při kterých je určena vhodnost jejich použití v praxi. Nejmodernější technologie třecí materiály z polymerů dnes vyrábí různými způsoby. Takže pro mechanismy brzdné skupiny se používá lisovací technika - formy produkují podložky, desky a sektory. Pásové materiály se vyrábějí tkané technikou a podšívkou - válcováním.

Vlastnosti antifrikčních materiálů

Části s funkcí tření musí splňovat širokou škálu požadavků, které určují jejich základní výkon. Především musí být materiál kompatibilní jak s částí, tak s pracovním médiem. V podmínkách kompatibility před a po náběhu poskytuje materiál potřebný stupeň snížení tření. Zde je třeba poznamenat, že zpracovatelnost je sama o sobě. Tato vlastnost určuje schopnost prvku přirozeně přizpůsobit geometrii povrchu optimálnímu tvaru, který je vhodný pro konkrétní místo provozu. Jinak řečeno, nadbytečná struktura s mikrotvrdostmi je vyčištěna z dílu, po níž záběh zajišťuje pracovní podmínky s minimálním zatížením.

Odolnost proti opotřebení je také důležitou vlastností, kterou tyto materiály mají. Antifrikční prvky by měly mít strukturu, která poskytuje odolnost proti různým druhům opotřebení. Současně by tato část neměla být příliš tuhá a tuhá, protože v tomto případě vzrůstá riziko uchopení, což je nežádoucí pro antifrikční materiál. Technologové navíc odlišují tuto vlastnost, jako je absorpce pevných částic. Faktem je, že tření do různých stupňů může přispět k uvolnění malých prvků - často kovových. Na druhou stranu, povrch proti tření má schopnost "tlačit" do takových částic a eliminovat je z pracovního prostoru.

Kovové antifrikční materiály

Produkty na kovové základně představují nejširší škálu prvků antifrikční skupiny. Většina z nich je orientována na provoz v režimu kapalného tření, to znamená v podmínkách, kdy jsou ložiska odděleny od hřídelů tenkou olejovou vrstvou. A když je jednotka zastavena a spuštěna, nevyhnutelně vzniká takzvaný režim hraničního tření, při kterém může být olejový film zničen pod vlivem vysokých teplot. Kovové části používané v ložiskových skupinách lze rozdělit na dva typy: prvky s měkkou strukturou a pevné vložky a slitiny s pevnou základnou a měkkými vložkami. Pokud mluvíme o první skupině, pak jako antifrikční materiály můžete použít babbitt, mosaz a bronzové slitiny. Díky své měkké struktuře jsou rychle zpracovávány a zachovávají vlastnosti olejového filmu po dlouhou dobu. Na druhé straně, pevné vměstky způsobují zvýšenou odolnost proti opotřebení při mechanických kontaktech s přilehlými prvky - například se stejnou hřídelí.

Neprůchodnými slovy je slitina, jejíž základ tvoří olovo nebo cín. Také kvůli zlepšení individuálních vlastností lze ke struktuře přidat slitiny slitiny. Mezi vlastnosti, které lze zvýšit, patří odolnost proti korozi, tvrdost, houževnatost a pevnost. Změna této nebo té vlastnosti je určena použitím legovacích materiálů. Antifrikční nálevy mohou být modifikovány kadmiem, niklem, mědí, antimonem apod. Standardní roztok obsahuje například asi 80% cínu nebo olova, 10% antimonu a zbytek je měď a kadmium.

Olověné slitiny jako prostředek k minimalizaci tření

Počáteční úroveň antifrikčních slitin jsou olovnaté neprůchodnosti. Cenová dostupnost určuje specifika provozu tohoto materiálu - v nejméně důležitých provozních funkcích. Olověná základna, ve srovnání s cínem, poskytuje podvodníkům s menší mechanickou odolností a nižší ochranou proti korozi. Je pravda, že ani v takových slitinách nemůže plechovka bez - obsah může dosáhnout 18%. Kromě toho se do kompozice přidává měděná složka, která zabraňuje segregačním procesům - nerovnoměrné rozložení různých kovů v objemu produktu.

Nejjednodušší materiály olova s ​​vlastnostmi proti třením jsou charakterizovány vysokým stupněm lámavosti, proto se používají v podmínkách se sníženým dynamickým zatížením. Zejména ložiska pro traťové stroje, dieselové lokomotivy a těžké strojírenské prvky tvoří cílovou mezeru tam, kde jsou tyto materiály používány. Antifrikční slitiny s použitím vápníku lze nazvat modifikací slitin olova. V tomto případě jsou zaznamenány takové vlastnosti jako vysoká hustota a nízká tepelná vodivost. Základem je také olovo, ale ve významných poměrech je doplněno příměsí sodíku, vápníku a antimonu. Pokud jde o slabé stránky tohoto materiálu, zahrnují oxidovatelnost, proto se v chemicky aktivním médiu nedoporučuje používat.

Když mluvíme obecně o nepořádcích, lze konstatovat, že to není zdaleka nejúčinnějším řešením pro minimalizaci tření, ale pokud jde o všechny vlastnosti, ukazuje se, že je prospěšné z hlediska vykořisťování. Jedná se o materiály, jejichž antifrikční vlastnosti lze vyrovnat se sníženou odolností proti únavě a zhoršením výkonu prvku. Nicméně v některých případech je nedostatek pevnosti kompenzován zahrnutím ocelových nebo litinových plášťů do konstrukce.

Vlastnosti bronzových antifricčních slitin

Fyzikálně-chemické vlastnosti bronzu jsou ekologicky kombinovány s požadavky na antifrikční slitiny. Tento kov zejména poskytuje dostatečné ukazatele specifického tlaku, schopnost pracovat pod nárazovým zatížením, vysokou rychlostí otáčení ložiska atd. Ale také výběr bronzu pro určité funkce bude záviset na jeho značce. Stejný formát pro práci s vložkami při nárazovém zatížení je pro značku BrO30 přijatelný, ale pro BRAJ se nedoporučuje. Tam jsou také rozdíly v třídě bronzových materiálů mechanickými vlastnostmi. Tato skupina vlastností bude záviset na povaze rozhraní s tvrzenými hřídelemi a na použití trupu, které mohou mít dodatečné kalení. Opět nelze mluvit o monolitické struktuře slitiny.

Bronzová nádoba může obsahovat také cín, mosaz, olovo. V tomto případě, jestliže všechny uvedené kovy mohou být použity jako základ pro babbitt, antifrikční materiály na bázi mědi se používají extrémně vzácně. V tomto případě měděná složka často působí jako stejná přísada s koeficientem 2-3%. Optimální jsou kombinace cínu a olova. Poskytují dostatečné parametry slitiny jako antifrikční složku, i když ztrácejí vůči jiným kompozicím s ohledem na mechanickou pevnost. Kombinované bronzové materiály se používají při výrobě monolitických ložisek pro elektromotory, turbíny, kompresorů a další jednotky, které pracují při vysokém tlaku a nízkých rychlostech.

Materiály pro prachové tření

Takové materiály se používají ve formulacích určených pro přenos a brzdové jednotky pásových vozidel, automobilů, obráběcích strojů, stavebních strojů apod. Hotové výrobky na bázi práškových komponent jsou vyráběny ve formě odvětvových obložení, kotoučů a podložek. Současně jsou suroviny pro práškové slitiny typu antifrikčního typu tvořeny stejnou nomenklaturou jako u třecích součástí, nejčastěji železa a mědi, ale existují i ​​jiné kombinace.

Například materiály vyrobené z hliníku a cínových bronzů, které obsahují grafit a olovo, se účinně projevují při třecích podmínkách s posuvnou rychlostí částí řádově 50 m / s. Mimochodem, při práci ložisek rychlostí 5 m / s mohou být výrobky kovového prášku nahrazeny kovovými plastovými surovinami. Jedná se již o antifrikční kompozit s flexibilní pracovní strukturou a sníženou pevností. Nejvýhodnější z hlediska použití při vysokém zatížení jsou materiály ze železa a mědi. Jako přísady se používá grafit, oxid křemíku nebo baryum. Provoz těchto prvků je možný při tlaku 300 MPa a rychlosti posuvu až 60 m / s.

Práškové antifrikční materiály

Z práškových surovin a antifrikčních výrobků. Vyznačují se vysokou odolností proti opotřebení, nižší koeficient tření a schopnost rychlého chodu na hřídel. Také antifrikční práškové materiály mají řadu výhod oproti slitinám, které minimalizují tření. Stačí, když říkáme, že indexy odolnosti proti opotřebení jsou v průměru vyšší než indexy stejných babbittů. Porézní struktura tvořená práškovými kovy umožňuje účinnou impregnaci maziva.

Výrobci mají schopnost vytvářet konečné produkty v různých formách. Mohou to být rámové nebo maticové části s mezilehlými dutinami vyplněnými jinými změkčenými surovinami. Naproti tomu v některých oblastech větší požadavek na práškových materiálů valivých mají myagkotelnuyu základ kostry. Ve speciálních plástvech jsou poskytovány pevné inkluze různých úrovní disperze. Tato vlastnost je velmi důležitá z hlediska možností regulace parametrů určujících intenzitu třecích částí.

Antifrikční polymerní materiály

Moderní polymerní suroviny umožňují získání nových technických a provozních vlastností pro díly snižující tření. Jako podklad lze použít kompozitní slitiny a prášky z kovového plastu. Jedním z hlavních charakteristických vlastností těchto materiálů je schopnost rovnoměrně distribuovat přísadu v celé struktuře, který bude nadále fungovat jako tuhé mazivo. V seznamu těchto látek jsou uvedeny grafity, sulfidy, plasty a další sloučeniny. Pracovní vlastnosti polymerních materiálů a antifrikční z velké části sbíhají na základní úroveň bez modifikátorů: tento malý koeficient tření a odolnost proti reaktivních prostředí a schopnost pracovat ve vodném médiu. Pokud mluvíme o jedinečných vlastnostech, mohou polymery plnit své úkoly i bez vyztužení speciálním mazivem.

Aplikace materiálů pro ochranu před třením

Většina prvků proti tření je zpočátku vypočtena pro použití v ložiskových skupinách. Mezi ně patří díly určené pro zvýšení odolnosti proti opotřebení a součásti, které zlepšují klouzání. V strojů a tyto výrobky se používají při výrobě pístů motoru závěsných uzlů, turbín a podobně. D. Zde základ spotřební valivých materiálů zahrnují kluzných ložisek, které jsou zavedeny do struktury podvozku a stacionární zařízení.

Stavebnictví také nečiní bez funkce antifriction. Díky takovým detailům jsou posíleny inženýrské konstrukce, stavební konstrukce a zednické materiály. Při výstavbě železnic se používají pro montáž konstrukčních prvků kolejových vozidel. Společné a použití kluzného materiálu na polymerní bázi, který své místo, jako je vazebná struktura řemenic, ozubených kol, řemenových převodů a podobně. D.

Závěr

Úloha snížení tření pouze na první pohled se může zdát druhotná a často zbytečná. Zlepšení mazacích kapalin umožňuje zbavit se některých mechanismů z pomocných technických prvků, které snižují opotřebení hlavní pracovní skupiny. Tranzitivní odkaz od klasické Babbitt modifikovaný vysoké Mazivo je možno uvést valivých polymerní materiály charakteristické měkčí strukturu a univerzálnost z hlediska pracovního prostředí. Nicméně práce kovových dílů při vysokém tlaku a fyzickém nárazu stále vyžaduje zapracování pevných antifrikčních vložků. A tato třída materiálů není jen věcí minulosti, ale také se vyvíjí díky zlepšení vlastností pevnosti, tvrdosti a mechanické stability.