Właściwości przeciwcierne materiałów i ich skład

Działania człowieka często wiążą się z urządzeniami mechanicznymi. bezpieczeństwo pracy części ruchomych w każdym mechanizmie jest zapewniona przez zmniejszenie tarcia i odkształcenia. Do tego celu stosuje się specjalne materiały zwane materiałami tarcia ślizgowego. Ich głównym zadaniem jest zmniejszenie współczynnika tarcia, ułatwiając ślizganie się ruchomych powierzchni mechanizmów. Właściwości ślizgowe różnych materiałów stosowanych do tych celów zostaną omówione w niniejszym artykule.

Rodzaje tarcia

Tarcie występuje podczas ruchu ciał, które się ze sobą stykają. Rozróżnia się dwa główne typy:

• Suche - powierzchnie ciał stałych stykające się bezpośrednio ze sobą. Występuje w przekładniach pasowych i ciernych.
• Fluid - gdy pomiędzy częściami maszyn znajduje się warstwa oleistego płynu, a korpusy nie stykają się ze sobą. Występuje w łożyskach i tulejach.

Rozróżnia się również pośrednie formy tarcia: półsuche i półpłynne.

W związku z ruchem ciał uznaje się następujące czynniki tarcia:

• tarcie spoczynkowe - występuje, gdy ciała znajdują się w stanie względnego spoczynku;
• poślizg - objawiający się względnym ruchem mechanizmów;
• toczenie - tarcie zewnętrzne przy toczeniu się ciał.

W zależności od rodzaju tarcia, na powierzchnie toczne wybierany jest materiał o określonych właściwościach ślizgowych.

Rodzaje materiałów stosowanych do zmniejszenia tarcia

Wszystkie materiały ślizgowe o niskim tarciu dzielą się na różne typy:

• Metal - stosowane są stopy trójmetalowe zawierające miedź (babbity). Nadaje się do tarcia płynnego.
• Sproszkowane - oparte na żelazie i miedzi z dodatkiem grafitu i siarczków. stosowane w łożyskach ślizgowych.
• Spiek samosmarujący - do produkcji różnych kombinacji żelaza z grafitem, miedzi i brązu. Stosowany do produkcji łożysk ciernych przy niskich prędkościach i przy braku obciążenia udarowe. Ich dobre właściwości ślizgowe pozwalają na stosowanie ich w miejscach, gdzie smarowanie jest utrudnione.
• ze stałymi środkami smarnymi - cząstki stałego środka smarnego, składającego się z chlorków, tlenków metali, fluorków, tworzyw sztucznych są nanoszone w postaci cienkiej warstwy na powierzchnię elementu. Produkty pracują z większymi prędkościami przesuwu.
• Niemetaliczne - produkowane z tworzyw termoplastycznych i termoutwardzalnych. Stosowane w łożyskach śmigieł, w walcarkach.
• Metal-polimer - złożony z niejednorodnych składników. Dzielą się one na matrycowe, dyspersyjne i warstwowe. Nadaje się do łożysk ślizgowych, kół zębatych i łańcuchów.
• Minerały - stosowane są naturalne (agat) i sztuczne (korund). produkują małe łożyska odporne na zużycie do tachometrów, zegarów, żyroskopów.

Każdy materiał został użyty do produkcji części zgodnie z jego właściwościami ślizgowymi.

Stopy o niskim współczynniku tarcia

Stopy takie są wykorzystywane do produkcji okładzin łożysk ciernych, więc muszą mieć:

• Niski współczynnik tarcia w porównaniu z materiałem wału, który często wykonany jest z hartowanej stali.
• Dobra przewodność cieplna.
• Odporność na korozję.
• Niska twardość.
• Nieruchomość, która zatrzymuje tłuszcz.

Aby spełnić te właściwości, struktura stopu musi zawierać metale przeciwcierne o zwiększonej miękkości i plastyczności materiału bazowego. A cząstki stałe, składające się ze związków chemicznych, są już w nim osadzone. Następnie wał szybko zaczepia się o łożysko, tworząc w cząstkach stałych małe rowki, które można wypełnić smarem i odprowadzić produkty zużycia. Cyna, ołów, miedź, kadm, bizmut są podstawą, a antymon i stopy miedzi są używane jako inkluzje.

Zastosowanie stopów brązu w punktach ciernych

Brąz to stop miedzi i różnych metali, który może zawierać cynę, aluminium, krzem, ołów, beryl i wiele innych dodatków. W zależności od procentowej zawartości poszczególnych elementów składowych, brąz nazywany jest cyną, aluminium lub ołowiem. Brązy są szeroko wykorzystywane w zastosowaniach wymagających większego tarcia. Brązy na bazie cyny są uważane za najlepsze brązy przeciwcierne.

Szczególnie dobrze sprawdzony fosfor cynowy, który jest stosowany w panewkach łożysk przy wysokich obciążeniach i prędkościach obrotowych. Jedyną wadą jest to, że są drogie, więc aluminium i brąz ołowiany przejmują. W pracy W środowiskach korozyjnych brązy aluminiowe są często stosowane na tuleje łożyskowe. Oprócz odporności na tarcie mają dobrą odporność na korozję. Niski współczynnik tarcia dzięki zastosowaniu ołowiu. Panewki łożysk są produkowane z następujących materiałów do pracy przy wyższych ciśnieniach i wysokich prędkościach.

Stopy przeciwcierne: skład i właściwości

W przemyśle do produkcji Różne stopy o niskim współczynniku tarcia są używane do łożysk w śmigłach, walcowniach i maszynach obrotowych:

• Mosiądz jest stopem, którego głównymi składnikami są miedź i cynk. Może zawierać składniki w postaci aluminium, cyny, ołowiu, manganu i innych pierwiastków. Pod względem wytrzymałości i niskiego współczynnika tarcia ustępuje brązowi i jest stosowany w produkcji łożysk tocznych, pracujących przy niskich prędkościach.
• Babbitt jest złożonym stopem o różnym składzie i właściwościach fizycznych, ale składającym się z jednej miękkiej podstawy: cyny lub ołowiu ze stałymi dodatkami stopów metali alkalicznych, miedzi lub antymonu. Miękkie podstawy dają łożyskom dobre docieranie do wału, a twarde dodatki zwiększają odporność na zużycie. Wysokie właściwości ślizgowe babbitt, ale niższa wytrzymałość niż brązu i żeliwa pozwalają im być stosowane tylko do cienkiej warstwy na powierzchni produktów.

Właściwości olejów

W celu zagwarantowania niezawodności i sprawność operacyjna części trących, zmniejszenie tarcia ślizgowego stosować oleje smarowe. Wszystkie są klasyfikowane według

• ich pochodzenie;
• metoda produkcji;
• cel.

Oleje smarowe spełniają następujące funkcje

• zmniejszają tarcie między powierzchniami stykających się części;
• zmniejszają zużycie i zapobiegają otarciom;
• zapewnić odprowadzanie ciepła z części trących;
• chronić przed korozją.

Właściwości przeciwtarciowe oleju opierają się na jego zdolności do zmniejszenia energii tarcia. Lepkość jest głównym wskaźnikiem tych właściwości i jest określana przez węgiel i skład frakcyjny. Dostępne są różne dodatki przeciw tarciu, które poprawiają jakość olejów, zwiększają wydajność, przedłużają żywotność maszyn i zmniejszają naprężenia. Zwiększają właściwości oleju, wydłużając okres wymiany środka smarnego. Dodatki przeciw tarciu tworzą warstwę ochronną między częściami, wygładzając ich powierzchnie i zmniejszając tarcie. Tworząc oleistą, twardą warstwę, zmniejszają zużycie elementów.

Właściwości przeciwtarciowe polimerów epoksydowych

Polimery epoksydowe to lepkie ciecze, które twardnieją po dodaniu różnych substancji organicznych. Posiadają wysoką odporność mechaniczną, stosowane do klejenia betonu, metalu, szkła i drewna. Dzięki tym właściwościom znajdują zastosowanie w produkcji elementów metalowych, takich jak tuleje, wałki, koła zębate, łożyska i sprzęgła.

Wypełniacze nadają produktom z polimerów epoksydowych wysokie właściwości przeciw tarciu. Części mogą być eksploatowane bez smarowania dzięki zastosowaniu zwilżania wodą. Powłoki są odporne na działanie czynników atmosferycznych i chemicznych.

Niemetaliczne materiały ślizgowe

Na łożyska ślizgowe często stosuje się dwa rodzaje tworzyw sztucznych:

• Termoutwardzalne - należy do nich tekstolit, stosowany w produkcji łożysk w walcarkach, śmigieł i maszyn hydraulicznych. Części, które mogą wytrzymać trudne warunki, są smarowane i chłodzone wodą.
• Termoplastyczne - szeroko stosowane są poliamidy: fluoroplastyczne, kapronowe, anid... Zaletami są wysokie właściwości ślizgowe materiałów, ich odporność na korozję i dobra odporność na zużycie przy dużych obciążeniach i prędkościach ślizgowych.

Aby zmniejszyć tarcie między częściami, stosuje się różne wypełniacze w postaci stałych smarów, które podczas pracy tworzą na powierzchni strukturę ciekłokrystaliczną. Warto wspomnieć, że fluoroplast ma bardzo niski współczynnik tarcia, ale jego wadą jest słabe odprowadzanie ciepła i słaba płynność pod obciążeniem, dlatego stosuje się go w połączeniu z innymi materiałami.

Wniosek

Materiały zapobiegające tarciu nadają się do produkcji okładzin i łożysk, które można łatwo wymienić po zużyciu. Surowce do wyrobu muszą mieć wyższy współczynnik tarcia, t. е. W przypadku kontaktu części, część mechanizmu, która jest trudna do wymiany, pozostaje nieuszkodzona. Dzieje się tak tylko wtedy, gdy materiał części wartościowej posiada doskonałe właściwości ślizgowe w stosunku do swojego odpowiednika.