Dispozitivele mecanice sunt adesea folosite în activitățile umane. Fiabilitatea pieselor mobile in orice mecanism este asigurata prin reducerea frecarii si deformarii. Pentru aceasta se folosesc materiale speciale numite antifrictiune. Scopul lor principal este reducerea coeficientului de frecare, facilitând alunecarea suprafețelor mobile ale mecanismelor. Acest articol va discuta proprietățile anti-frecare ale diferitelor materiale utilizate în aceste scopuri.
Tipuri de frecare
Fricația apare atunci când corpurile se mișcă care sunt în contact unele cu altele. Există două tipuri principale:
- Uscat - suprafețele solidelor sunt în contact direct. Se observă la transmisiile cu curele și cu frecare.
- Lichid - când există un strat de ulei de lichid între părțile mecanismelor și corpurile nu se ating. Găsit în rulmenți axiali, rulmenți.
Și, de asemenea, distingetipuri intermediare de frecare: semi-uscat și semi-lichid.
În ceea ce privește mișcarea corpurilor, se remarcă următoarele tipuri de frecare:
- repaus - apare atunci când restul relativ al corpurilor;
- alunecare - se manifestă prin mișcarea relativă a mecanismelor;
- rulare - frecare externă la rularea corpurilor.
În funcție de tipul de frecare, pentru suprafețele corpurilor este selectat un material cu anumite proprietăți antifricțiune.
Tipuri de materiale folosite pentru a reduce frecarea
Toate materialele anti-frecare care oferă un coeficient de frecare scăzut sunt împărțite în:
- Metal - se folosesc aliaje cu trei metale, care conțin cupru (babbits). Conceput să funcționeze în modul de frecare cu lichid.
- Pulbere - pe bază de fier și cupru cu adaos de grafit și sulfuri. Folosit la rulmenți alți.
- Sinterizat cu autolubrifiere - la fabricare se folosesc materiale din diverse combinatii de fier cu grafit, cupru si bronz. Sunt utilizate pentru producerea lagărelor de alunecare la viteze mici și în absența sarcinilor de șoc. Proprietățile bune anti-fricțiune le permit să fie instalate în locuri unde lubrifierea este dificilă.
- Cu componente lubrifiante solide - ca strat subțire pe suprafața pieselor, se aplică particule dintr-un lubrifiant solid format din cloruri, oxizi metalici, fluoruri, materiale plastice. Produsele funcționează la viteze de alunecare mai mari.
- Nemetalic - realizat dinmateriale plastice: termoplastice și termorigide. Folosit pentru rulmenți pentru elice, laminoare.
- Metal-polimer - constau din componente eterogene. Ele sunt împărțite în matrice, dispersate și stratificate. Folosit pentru producția de rulmenți, angrenaje și pinioane.
- Minerale - folosiți naturale (agat) și artificiale (corindon). Ei fabrică rulmenți mici rezistenți la uzură pentru tahometre, ceasuri, giroscoape.
Fiecare material își găsește aplicația pentru a produce piese conform proprietăților sale anti-fricțiune.
aliaje cu frecare redusă
Din astfel de aliaje sunt fabricate carcase de lagăre de frecare, deci trebuie să aibă:
- Coeficient de frecare scăzut în comparație cu materialul arborelui, care este cel mai adesea oțel călit.
- Conductivitate termică bună.
- Rezistență la coroziune.
- Duritate mică.
- Proprietate care permite reținerea grăsimii.
Pentru a îndeplini proprietățile enumerate, structura aliajului ar trebui să includă metale cu proprietăți antifricțiune, care au moliciune și ductilitate sporite ale bazei. Și este deja intercalate cu particule solide constând din compuși chimici. În acest caz, arborele este introdus rapid în rulment, pe el apar mici caneluri din particule solide, care sunt umplute cu grăsime și prin care sunt îndepărtate produsele de uzură. Pe bază de staniu, plumb, cupru, cadmiu, bismut,iar incluziunile sunt realizate din aliaje de antimoniu și cupru.
Utilizarea aliajelor de bronz în unitățile de frecare
Bronzul este un aliaj de cupru cu diferite metale, care pot include staniu, aluminiu, siliciu, plumb, beriliu și mulți alți aditivi. În funcție de procentul unuia sau altui element inclus în compoziția sa, bronzul se numește staniu, aluminiu, plumb. Bronzurile sunt utilizate pe scară largă la fabricarea produselor care sunt utilizate cu frecare crescută. Cele mai bune bronzuri sunt considerate a fi proprietăți anti-frecare, realizate pe bază de staniu.
Stan-fosforul s-a arătat deosebit de bine, din care sunt fabricați rulmenți, funcționând sub sarcină semnificativă și cu viteză mare. Singurul dezavantaj este costul lor ridicat, așa că sunt înlocuiți cu bronzuri de aluminiu și plumb. Când se lucrează într-un mediu agresiv, bronzul de aluminiu este adesea folosit pentru bucșele rulmenților. Ele, pe lângă rezistența la frecare, au o rezistență bună la coroziune. Plumbul oferă un coeficient scăzut de frecare. Aceste materiale sunt folosite pentru a face carcase de rulment pentru operare la presiune mare și viteză mare.
Aliaje anti-fricțiune: compoziție și proprietăți
În industrie, pentru fabricarea pieselor de frecare ale mecanismelor, se folosesc diverse aliaje cu un coeficient de frecare mic:
- Alama este un aliaj ale cărui componente principale sunt cuprul și zincul. Poate include componente în formăaluminiu, cositor, plumb, mangan și alte elemente. Din punct de vedere al rezistenței și al coeficientului de frecare scăzut, este inferior bronzului și este utilizat la fabricarea rulmenților de alunecare care funcționează la viteze mici.
- Babbit sunt aliaje complexe cu compoziție și proprietăți fizice diferite, dar formate dintr-o bază moale: staniu sau plumb cu adaosuri dure de aliaje de metale alcaline, cupru sau antimoniu. Datorită bazei moale, rulmenții sunt bine fixați pe arbore, iar aditivii tari cresc rezistența la uzură. Calitățile anti-fricțiune ridicate ale babbitt, dar rezistența mai mică decât bronzul și fonta, fac posibilă utilizarea acestora numai pentru aplicarea unui strat subțire pe suprafața produselor.
Proprietățile uleiurilor
Pentru a garanta fiabilitatea și eficiența frecării pieselor, reducând frecarea de alunecare, se folosesc uleiuri lubrifiante. Toate sunt clasificate după:
- origine;
- metoda de primire;
- alocate.
Uleiurile lubrifiante îndeplinesc următoarele funcții:
- reduce frecarea dintre părțile în contact;
- reduce uzura și previne zgârieturile;
- oferă disiparea căldurii din piesele care se freacă;
- protejați împotriva coroziunii.
Proprietățile anti-frecare ale uleiurilor rezidă în capacitatea lor de a reduce cantitatea de energie pentru frecare. Vâscozitatea este principalul indicator al acestor proprietăți și este determinată de carbonul și compoziția fracționată. Pentru a îmbunătăți calitatea uleiurilor, diverseaditivi antifricțiune pentru a crește puterea, extinde funcționarea unității, reduce sarcinile. Ele îmbunătățesc proprietățile uleiurilor, crescând timpul de înlocuire a compoziției lubrifiante. Aditivii antifricțiune contribuie la crearea unui strat protector în timpul interacțiunii pieselor, nivelează suprafețele acestora și netezește frecarea. Prin crearea unei pelicule uleioase și durabile, acestea reduc uzura pieselor.
Proprietăți anti-frecare ale polimerilor epoxidici
Polimerii epoxidici sunt lichide vâscoase care se întăresc atunci când li se adaugă diverse substanțe organice. Au o rezistență mecanică ridicată și sunt folosite pentru a lipi beton, metal, sticlă și lemn. Datorită acestor proprietăți, ele sunt utilizate pentru producția de piese metal-polimer, producând bucșe, role, roți dințate, rulmenți și cuplaje.
Umpluturile conferă produselor polimerice epoxidice caracteristici anti-frecare ridicate. Piesele pot funcționa fără lubrifiere dacă se folosește umezirea cu apă. Acoperirile sunt rezistente la intemperii și la substanțe chimice.
Materiale anti-fricțiune nemetalice
Pentru lagărele de alunecare, se folosesc adesea două tipuri de materiale plastice:
- Termostabil - acestea includ textolitul, care este folosit la fabricarea rulmenților pentru laminoare, elice și mașini hidraulice. Piesele sunt rezistente, lubrifiate cu apă și răcite.
- Termoplastic - poliamidele sunt utilizate pe scară largă: fluoroplastic, nailon, anid. Beneficiile sunt mariproprietăți anti-frecare ale materialelor, rezistență la coroziune și rezistență bună la uzură la sarcini mari și viteze de alunecare.
Pentru a reduce frecarea dintre piese, se introduc diferite materiale de umplutură sub formă de lubrifianți solizi, care, atunci când sunt utilizate la suprafață, creează o structură de cristale lichide. Este de remarcat faptul că fluoroplastul are un coeficient de frecare foarte scăzut, dar disiparea slabă a căldurii și fluiditatea sub sarcină sunt considerate un dezavantaj, așa că este utilizat împreună cu alte materiale.
Concluzie
Materialele anti-fricțiune sunt potrivite pentru fabricarea de căptușeli și rulmenți, care sunt ușor de înlocuit atunci când sunt uzate. Materia primă pentru produs trebuie să aibă un coeficient de frecare mai mare, adică atunci când piesele intră în contact, partea greu de înlocuit a mecanismului rămâne nedeteriorată. Acest lucru se întâmplă numai atunci când materialul piesei valoroase este înzestrat cu proprietăți excelente anti-fricțiune față de analog.
