Anti-wrijvingsmaterialen: overzicht, eigenschappen, toepassing

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Het werkingsproces van technische eenheden, machines en individuele elementaire groepen apparatuur gaat onvermijdelijk gepaard met slijtage. De wederzijdse mechanische impact van onderdelen op elkaar met verschillende mate van intensiteit leidt tot slijtage van hun oppervlakken en vernietiging van de interne structuur. Daarnaast heeft de omgeving vaak een soortgelijk effect in de vorm van erosie en cavitatie. Als gevolg hiervan is er een verlies van de prestaties van de apparatuur of op zijn minst een afname van de operationele eigenschappen. De volgende beoordelingen van wrijvings- en antifrictiematerialen in poedervorm zullen u helpen manieren te begrijpen om ongewenste wrijving te minimaliseren. Dergelijke materialen worden aanbevolen voor gebruik in industriële apparatuur en huishoudelijke apparaten, maar ook voor bouwgereedschap.

Verschillen tussen wrijvings- en antifrictiematerialen

Beschouwing van deze materialen in één context is te wijten aan het feit dat hun functie gerelateerd is aan het algemene kenmerk van de werking van mechanismen - de wrijvingscoëfficiënt. Maar als antifrictie-elementen en additieven verantwoordelijk zijn voor het verlagen van deze waarde, dan verhogen wrijvingselementen deze juist. In dit geval bijvoorbeeld poederlegeringen met verhoogdewrijvingscoëfficiënt zorgen voor slijtvastheid en mechanische sterkte van de beoogde werkgroep. Om dergelijke eigenschappen te bereiken, worden vuurvaste oxiden, boor, siliciumcarbiden, enz. geïntroduceerd in de samenstelling van wrijvingsgrondstoffen. In tegenstelling tot antifrictie-elementen vertegenwoordigen wrijvingselementen vaak volwaardige functionele organen in mechanismen. Dit kunnen met name remmen en koppelingen zijn.

Door de taken van toenemende wrijving te bieden, voeren ze tegelijkertijd specifieke technische taken uit. Tegelijkertijd ondergaan zowel wrijvings- als wrijvingswerende materialen vóór gebruik strenge laboratoriumtests. Dezelfde legeringen voor remmen ondergaan grootschalige en laboratoriumtests, waarbij de doelmatigheid van hun toepassing in de praktijk wordt bepaald. De technologisch meest geavanceerde frictiematerialen van polymeren worden tegenwoordig op verschillende manieren vervaardigd. Dus voor de mechanismen van de remgroep wordt de perstechniek gebruikt - blokken, platen en sectoren worden op de formulieren gemaakt. Tapematerialen worden geproduceerd met behulp van een geweven techniek en overlays worden geproduceerd door te rollen.

Eigenschappen van antifrictiematerialen

Onderdelen met een antifrictiefunctie moeten voldoen aan een breed scala aan eisen die bepalend zijn voor hun basisprestaties. Allereerst moet het materiaal compatibel zijn met zowel het pasgedeelte als de werkomgeving. Onder omstandigheden van compatibiliteit voor en na het inlopen, zorgt het materiaal voor de vereiste mate van wrijvingsvermindering. Hier is het noodzakelijk om de inloop als zodanig te noteren. Deze eigenschap definieert het vermogen van het element om de oppervlaktegeometrie op natuurlijke wijze aan te passen.onder de optimale vorm, die geschikt is voor een bepaalde plaats van operatie. Met andere woorden, een extra structuur met microruwheden wordt uit het onderdeel gewist, waarna het inlopen zorgt voor werkomstandigheden met minimale belasting.

Slijtvastheid is ook een belangrijke eigenschap van deze materialen. Wrijvingselementen moeten een structuur hebben die weerstand biedt tegen verschillende soorten slijtage. Tegelijkertijd mag het onderdeel niet te stijf en hard zijn, omdat dit het risico op vastlopen vergroot, wat ongewenst is voor anti-wrijvingsmateriaal. Bovendien onderscheiden technologen een eigenschap als de absorptie van vaste deeltjes. Feit is dat wrijving in verschillende mate kan bijdragen aan het vrijkomen van kleine elementen - vaak metaal. Op zijn beurt heeft het anti-wrijvingsoppervlak het vermogen om dergelijke deeltjes in zichzelf te "drukken", waardoor ze uit het werkgebied worden verwijderd.

Metalen anti-frictie materialen

Producten op metaalbasis vormen het meest uitgebreide assortiment elementen van de antifrictiegroep. De meeste van hen zijn gericht op werking in de vloeistofwrijvingsmodus, dat wil zeggen onder omstandigheden waarin de lagers door een dunne olielaag van de assen zijn gescheiden. En toch, wanneer de unit wordt gestopt en gestart, treedt onvermijdelijk de zogenaamde grenswrijvingsmodus op, waarbij de oliefilm onder invloed van hoge temperaturen kan worden vernietigd. Metalen onderdelen die in lagergroepen worden gebruikt, kunnen worden onderverdeeld in twee typen: elementen met zachtestructuur en solide inzetstukken en legeringen met een stijve basis en zachte inzetstukken. Als we het hebben over de eerste groep, dan kunnen babbits, messing en bronslegeringen worden gebruikt als antifrictiematerialen. Door hun zachte structuur lopen ze snel in en behouden ze hun oliefilmeigenschappen lang. Aan de andere kant veroorzaken vaste insluitsels een verhoogde slijtvastheid in mechanische contacten met aangrenzende elementen - bijvoorbeeld met dezelfde as.

Babbits zijn een legering op basis van lood of tin. Om de individuele eigenschappen te verbeteren, kunnen legeringslegeringen aan de structuur worden toegevoegd. Onder de verbeterde eigenschappen kunnen corrosieweerstand, hardheid, taaiheid en sterkte worden opgemerkt. De verandering in een of ander kenmerk wordt bepaald door welke legeringsmaterialen zijn gebruikt. Anti-frictie babbits kunnen worden gemodificeerd met cadmium, nikkel, koper, antimoon, enz. Een standaard babbit bevat bijvoorbeeld ongeveer 80% tin of lood, 10% antimoon, en de rest is koper en cadmium.

Loodlegeringen als middel om wrijving te minimaliseren

Het instapniveau van antifrictielegeringen zijn loden babbits. Betaalbaarheid bepa alt de bijzonderheden van de werking van dit materiaal - in de minst kritieke werkfuncties. De loden basis, in vergelijking met tin, geeft babbits een minder hoge mechanische weerstand en een lage corrosiebescherming. Toegegeven, zelfs in dergelijke legeringen kan het niet zonder tin - de inhoud ervan kan18% bereiken. Bovendien wordt aan de samenstelling ook een kopercomponent toegevoegd, die segregatieprocessen voorkomt - een ongelijke verdeling van metalen van verschillende massa's in het volume van het product.

De eenvoudigste loodmaterialen met antifrictie-eigenschappen worden gekenmerkt door een hoge mate van brosheid, zodat ze worden gebruikt in omstandigheden met verminderde dynamische belastingen. Met name lagers voor baanmachines, diesellocomotieven en zware technische componenten zijn een doelgebied waar dergelijke materialen worden gebruikt. Anti-wrijvingslegeringen die calcium gebruiken, kunnen een modificatie van loodlegeringen worden genoemd. In dit geval worden eigenschappen als hoge dichtheid en lage thermische geleidbaarheid opgemerkt. De basis is ook lood, maar in aanzienlijke hoeveelheden wordt het ook aangevuld met insluitsels van natrium, calcium en antimoon. Wat betreft de zwakke punten van dit materiaal, deze omvatten oxideerbaarheid, daarom wordt het niet aanbevolen om het in chemisch actieve omgevingen te gebruiken.

Over het algemeen gesproken over babbits, kunnen we stellen dat dit verre van de meest effectieve oplossing is om wrijving te minimaliseren, maar in termen van de combinatie van kwaliteiten blijkt het gunstig te zijn vanuit het oogpunt van bediening. Dit zijn materialen waarvan de antifrictie-eigenschappen kunnen worden geëgaliseerd door een verminderde weerstand tegen vermoeiing, wat de prestaties van het element verslechtert. In sommige gevallen wordt het gebrek aan sterkte echter gecompenseerd door het opnemen van stalen of gietijzeren rompen in het ontwerp.

Kenmerken van bronzen antifrictielegeringen

Fysische en chemische eigenschappen van bronszijn organisch gecombineerd met de vereisten voor antifrictielegeringen. Vooral dit metaal geeft voldoende indicatoren voor specifieke druk, het vermogen om onder schokbelastingen te werken, hoge lagerrotatiesnelheid, enz. Maar ook de keuze van brons voor bepaalde functies hangt af van het merk. Hetzelfde formaat voor de werking van voeringen onder schokbelasting is acceptabel voor het merk BrOS30, maar wordt niet aanbevolen voor BrAZh. Er zijn ook verschillen in de klasse van bronzen materialen in termen van mechanische eigenschappen. Deze groep eigenschappen hangt af van de aard van het raakvlak met geharde assen en van het gebruik van een tap, die extra verharding kan hebben. En nogmaals, het is onmogelijk om te praten over de stevigheid van de legeringsstructuur.

Bronzen items kunnen ook tin, messing, lood bevatten. Tegelijkertijd, als alle vermelde metalen als basis van babbitt kunnen worden gebruikt, worden antifrictiematerialen op koperbasis uiterst zelden gebruikt. In dit geval fungeert de kopercomponent vaak als hetzelfde additief met een geh alteverhouding van 2-3%. Tin-loodcombinaties van insluitsels worden als optimaal beschouwd. Ze bieden voldoende prestaties van de legering als een antifrictiecomponent, hoewel ze in termen van mechanische sterkte verliezen aan andere samenstellingen. Gecombineerde bronzen materialen worden gebruikt bij de vervaardiging van solide lagers voor elektromotoren, turbines, compressoreenheden en andere eenheden die werken bij hoge druk en lage glijsnelheid.

Poederwrijvingsmaterialen

Dergelijke materialen worden gebruikt in samenstellingen die bedoeld zijn voor transmissie- en remeenheden van rupsvoertuigen, auto's, werktuigmachines, bouwmechanismen, enz. Afgewerkte producten op basis van poedercomponenten worden geproduceerd in de vorm van sectorbekledingen, schijven en blokken. Tegelijkertijd worden de uitgangsmaterialen voor het antifrictietype poederlegeringen gevormd door dezelfde nomenclatuur als in het geval van wrijvingscomponenten - ijzer en koper worden het vaakst gebruikt, maar er bestaan ook andere combinaties.

Materialen van aluminium en tinbrons, waaronder grafiet en lood, manifesteren zich bijvoorbeeld effectief in wrijvingsomstandigheden met een glijsnelheid van delen in de orde van grootte van 50 m/s. Overigens, wanneer lagers werken met een snelheid van 5 m/s, kunnen metaalpoederproducten worden vervangen door metaal-kunststof grondstoffen. Dit is al een antifrictie composietmateriaal met een flexibele werkstructuur en verminderde sterkte. De meest voordelige in termen van gebruik in omstandigheden met verhoogde belastingen zijn materialen gemaakt van ijzer en koper. Als additieven worden grafiet, siliciumoxide of barium gebruikt. De werking van deze elementen is mogelijk bij een druk van 300 MPa en een glijsnelheid tot 60 m/s.

Poeder antifrictiematerialen

Anti-wrijvingsproducten worden ook gemaakt van poedergrondstoffen. Ze worden gekenmerkt door een hoge slijtvastheid, een lage wrijvingscoëfficiënt en het vermogen om snel in de as te lopen. Ook hebben antifrictiepoedermaterialen een aantal voordelen in vergelijking met wrijvingsminimaliserende legeringen. Het volstaat te zeggen dat hun slijtvastheid gemiddeld hoger is dan die van dezelfde babbits. De poreuze structuur gevormd door de poedervormige metalen maakt een effectieve impregnering met smeermiddelen mogelijk.

Fabrikanten hebben de mogelijkheid om eindproducten in verschillende vormen te vormen. Dit kunnen frame- of matrixdelen zijn met tussenholten gevuld met andere ontharde grondstoffen. En integendeel, in sommige gebieden is er meer vraag naar antifrictiepoedermaterialen met een zachte framebasis. In speciale honingraten zijn vaste insluitsels met verschillende dispersieniveaus aangebracht. Deze kwaliteit is van groot belang, juist vanuit het oogpunt van de mogelijkheid om de parameters te regelen die de intensiteit van wrijving van onderdelen bepalen.

Anti-wrijving polymeer materialen

Moderne polymeergrondstoffen maken het mogelijk om nieuwe technische en operationele kwaliteiten te verkrijgen voor onderdelen die wrijving verminderen. Als basis kunnen zowel composietlegeringen als metaal-kunststofpoeders worden gebruikt. Een van de belangrijkste onderscheidende eigenschappen van dergelijke materialen is het vermogen om additieven gelijkmatig door de structuur te verdelen, die later de functie van een vast smeermiddel zullen vervullen. Grafieten, sulfiden, kunststoffen en andere verbindingen worden vermeld in de lijst van dergelijke stoffen. De werkingseigenschappen van polymere en antifrictiematerialen komen grotendeels samen op het basisniveau zonder het gebruik van modifiers: dit is een lage wrijvingscoëfficiënt en weerstand tegen chemisch actieve media, enmogelijkheid van gebruik in het aquatisch milieu. Over unieke eigenschappen gesproken, polymeren kunnen hun taken zelfs uitvoeren zonder versterking met een speciaal smeermiddel.

Toepassing van antifrictiematerialen

De meeste antifrictie-elementen zijn in eerste instantie ontworpen voor gebruik in lagergroepen. Onder hen zijn onderdelen die zijn ontworpen om de slijtvastheid te verhogen en onderdelen die het glijden verbeteren. In de machinebouw en de bouw van werktuigmachines worden dergelijke producten gebruikt bij de vervaardiging van motoren, zuigers, koppelingseenheden, turbines, enz. Hier is de basis van verbruiksgoederen antifrictiematerialen van glijlagers, die worden geïntroduceerd in de structuur van lopende en stationaire apparatuur.

De bouwsector kan ook niet zonder een antifrictiefunctie. Met behulp van dergelijke onderdelen worden technische constructies, montageconstructies en metselmaterialen versterkt. Bij de aanleg van spoorwegen worden ze gebruikt bij de installatie van structurele elementen van rollend materieel. Het gebruik van op polymeer gebaseerde antifrictiematerialen is ook wijdverbreid, die bijvoorbeeld hun plaats vinden als verbindingsstructuur van katrollen, tandwielen, riemaandrijvingen, enz.

Conclusie

De taak om wrijving alleen op het eerste gezicht te verminderen lijkt misschien secundair en vaak optioneel. De verbetering van smeervloeistoffen maakt het echt mogelijk om enkele mechanismen te verwijderen van technische hulpelementen die de slijtage van de hoofdwerkgroep verminderen. Een overgangslink van de klassiekebabbitt tot een gemodificeerd high-performance smeermiddel kunnen antifrictiepolymeermaterialen worden genoemd, die worden gekenmerkt door een zachtere structuur en veelzijdigheid in termen van werkomstandigheden. De werking van metalen onderdelen onder hoge druk en fysieke impact vereist echter nog steeds de opname van antifrictievoeringen in vaste toestand. Bovendien behoort deze klasse van materialen niet alleen tot het verleden, maar ontwikkelt ze zich ook door de eigenschappen van sterkte, hardheid en mechanische stabiliteit te verbeteren.