Mekaniske enheder bruges ofte i menneskelige aktiviteter. Pålideligheden af bevægelige dele i enhver mekanisme sikres ved at reducere friktion og deformation. Til dette bruges specielle materialer kaldet antifriktion. Deres hovedformål er at reducere friktionskoefficienten, hvilket letter glidningen af mekanismernes bevægelige overflader. Denne artikel vil diskutere anti-friktionsegenskaberne af forskellige materialer, der bruges til disse formål.
Typer af friktion
Friktion opstår, når kroppe bevæger sig, der er i kontakt med hinanden. Der er to hovedtyper:
- Tør - overfladerne af faste stoffer er i direkte kontakt. Det observeres i rem- og friktionsdrev.
- Væske - når der er et olielag af væske mellem delene af mekanismerne og kroppene ikke rører. Findes i tryklejer, lejer.
Og også skelnemellemliggende friktionstyper: semi-tør og semi-flydende.
Med hensyn til kroppens bevægelser bemærkes følgende typer friktion:
- rest - opstår, når den relative resten af kroppene;
- slip - manifesterer sig med den relative bevægelse af mekanismer;
- rolling - ekstern friktion ved rullende karrosserier.
Afhængigt af typen af friktion, vælges et materiale med visse antifriktionsegenskaber til overfladerne af legemer.
Typer af materialer, der bruges til at reducere friktion
Alle antifriktionsmaterialer, der giver en lav friktionskoefficient, er opdelt i:
- Metal - der bruges tre-metallegeringer, som indeholder kobber (babbits). Designet til at fungere i væskefriktionstilstand.
- Pulver - baseret på jern og kobber med tilsætning af grafit og sulfider. Brugt i glidelejer.
- Selvsmørende sintrede - materialer af forskellige kombinationer af jern med grafit, kobber og bronze bruges til fremstilling. De bruges til fremstilling af glidelejer ved lave hastigheder og i fravær af stødbelastninger. Gode anti-friktionsegenskaber gør, at de kan installeres på steder, hvor smøring er vanskelig.
- Med faste smørekomponenter - som et tyndt lag på overfladen af dele påføres partikler af et fast smøremiddel bestående af chlorider, metaloxider, fluorider, plast. Produkter fungerer ved højere glidende hastigheder.
- Ikke-metallisk - lavet afplast: termoplast og termohærdende. Bruges til propellejer, valseværker.
- Metal-polymer - består af heterogene komponenter. De er opdelt i matrix, spredt og lagdelt. Anvendes til produktion af glidelejer, tandhjul og tandhjul.
- Mineraler - brug naturlig (agat) og kunstig (korund). De laver små slidbestandige lejer til omdrejningstællere, ure, gyroskoper.
Hvert materiale finder sin anvendelse til at fremstille dele i henhold til dets anti-friktionsegenskaber.
Lavfriktionslegeringer
Af sådanne legeringer fremstilles friktionslejekapper, så de skal have:
- Lav friktionskoefficient sammenlignet med akselmaterialet, som oftest er hærdet stål.
- God varmeledningsevne.
- Korrosionsbestandighed.
- Lille hårdhed.
- Ejendom, der gør det muligt at bevare fedt.
For at opfylde de anførte egenskaber bør legeringens struktur omfatte metaller med antifriktionsegenskaber, som har øget blødhed og duktilitet af basen. Og det er allerede spækket med faste partikler bestående af kemiske forbindelser. I dette tilfælde køres akslen hurtigt ind i lejet, der kommer små riller på den fra faste partikler, som er fyldt med fedt, og hvorigennem slidprodukter fjernes. Baseret på tin, bly, kobber, cadmium, vismut,og indeslutninger er lavet af antimon og kobberlegeringer.
Brug af bronzelegeringer i friktionsenheder
Bronze er en legering af kobber med forskellige metaller, som kan omfatte tin, aluminium, silicium, bly, beryllium og mange andre tilsætningsstoffer. Afhængigt af procentdelen af et eller andet element, der er inkluderet i dets sammensætning, kaldes bronze tin, aluminium, bly. Bronzer er meget udbredt til fremstilling af produkter, der bruges med øget friktion. De bedste bronzer anses for at være antifriktionsegenskaber, lavet på basis af tin.
Tin-fosfor har vist sig særligt godt, hvoraf der er lavet lejelejer, der arbejder under betydelig belastning og ved høj hastighed. Den eneste ulempe er deres høje omkostninger, så de bliver erstattet af aluminium og blybronze. Når der arbejdes i et aggressivt miljø, bruges aluminiumbronze ofte til lejebøsninger. De har, udover modstandsdygtighed over for friktion, god korrosionsbestandighed. Bly giver en lav friktionskoefficient. Disse materialer bruges til at fremstille lejeskaller til højtryks- og højhastighedsdrift.
Anti-friktionslegeringer: sammensætning og egenskaber
I industrien, til fremstilling af gnidningsdele af mekanismer, anvendes forskellige legeringer med en lille friktionskoefficient:
- Messing er en legering, hvis hovedkomponenter er kobber og zink. Det kan indeholde komponenter i formularenaluminium, tin, bly, mangan og andre elementer. Med hensyn til styrke og lav friktionskoefficient er den ringere end bronze og bruges til fremstilling af glidelejer, der kører ved lave hastigheder.
- Babbit er komplekse legeringer med forskellig sammensætning og fysiske egenskaber, men bestående af én blød base: tin eller bly med hårde tilsætninger af alkalimetallegeringer, kobber eller antimon. På grund af den bløde base er lejerne godt kørt ind i akslen, og hårde tilsætningsstoffer øger slidstyrken. De høje anti-friktionsegenskaber af babbitt, men lavere styrke end bronze og støbejern, gør det muligt kun at bruge dem til at påføre et tyndt lag på overfladen af produkter.
Egenskaber af olier
For at garantere pålideligheden og effektiviteten af gnidningsdele, reducere glidefriktion, anvendes smøreolier. De er alle klassificeret efter:
- origin;
- modtagelsesmetode;
- tildelt.
Smøreolier udfører følgende funktioner:
- reducer friktionen mellem dele i kontakt;
- reducer slid og forhindrer skrammer;
- giver varmeafledning fra gnidningsdele;
- beskyt mod korrosion.
Anti-friktionsegenskaberne ved olier ligger i deres evne til at reducere mængden af energi til friktion. Viskositet er hovedindikatoren for disse egenskaber og bestemmes af kulstof- og fraktionssammensætningen. For at forbedre kvaliteten af olier, forskelligeantifriktionsadditiver for at øge kraften, forlænge enhedens drift, reducere belastninger. De forbedrer egenskaberne af olier, hvilket øger tidspunktet for udskiftning af smøremiddelsammensætningen. Antifriktionsadditiver bidrager til dannelsen af et beskyttende lag under samspillet mellem dele, nivellerer deres overflader og udjævner friktionen. Ved at skabe en olieagtig, holdbar film reducerer de slid på dele.
Anti-friktionsegenskaber af epoxypolymerer
Epoxypolymerer er tyktflydende væsker, der hærder, når forskellige organiske stoffer tilsættes dem. De har høj mekanisk styrke og bruges til at lime beton, metal, glas og træ. På grund af disse egenskaber bruges de til fremstilling af metal-polymerdele, fremstilling af bøsninger, ruller, gear, lejer og koblinger.
Fyldstoffer giver epoxypolymerprodukter høje anti-friktionsegenskaber. Dele kan køre uden smøring, hvis der bruges vandbefugtning. Belægninger er vejr- og kemikaliebestandige.
Ikke-metalliske anti-friktionsmaterialer
Til glidelejer bruges ofte to typer plast:
- Termohærdende - disse omfatter tekstolit, som bruges til at fremstille lejer til valseværker, propeller og hydrauliske maskiner. Dele er kraftige, vandsmurte og afkølede.
- Termoplast - polyamider er meget udbredt: fluoroplast, nylon, anid. Fordelene er højematerialers antifriktionsegenskaber, korrosionsbestandighed og god slidstyrke under høje belastninger og glidehastigheder.
For at reducere friktionen mellem delene introduceres forskellige fyldstoffer i form af faste smøremidler, som, når de bruges på overfladen, skaber en struktur af flydende krystaller. Det er værd at bemærke, at fluoroplast har en meget lav friktionskoefficient, men dårlig varmeafledning og fluiditet under belastning betragtes som en ulempe, så det bruges sammen med andre materialer.
Konklusion
Antifriktionsmaterialer er velegnede til fremstilling af foringer og lejer, som nemt udskiftes, når de er slidte. Råmaterialet til produktet skal have en højere friktionskoefficient, det vil sige, når delene kommer i kontakt, forbliver den svære at udskifte del af mekanismen ubeskadiget. Dette sker kun, når materialet i den værdifulde del er udstyret med fremragende anti-friktionsegenskaber i forhold til analogen.
