Mechanische apparaten worden vaak gebruikt bij menselijke activiteiten. De betrouwbaarheid van bewegende delen in elk mechanisme wordt gegarandeerd door wrijving en vervorming te verminderen. Hiervoor worden speciale materialen gebruikt die antifrictie worden genoemd. Hun belangrijkste doel is om de wrijvingscoëfficiënt te verminderen, waardoor het glijden van de bewegende oppervlakken van mechanismen wordt vergemakkelijkt. Dit artikel bespreekt de antifrictie-eigenschappen van verschillende materialen die voor deze doeleinden worden gebruikt.
Soorten wrijving
Wrijving treedt op wanneer lichamen bewegen die met elkaar in contact staan. Er zijn twee hoofdtypen:
- Droog - de oppervlakken van vaste stoffen staan in direct contact. Het wordt waargenomen in riem- en wrijvingsaandrijvingen.
- Vloeistof - wanneer er een olielaag van vloeistof is tussen de delen van de mechanismen en de lichamen elkaar niet raken. Gevonden in druklagers, lagers.
En ook onderscheidentussenliggende soorten wrijving: halfdroog en halfvloeibaar.
Met betrekking tot de beweging van lichamen worden de volgende soorten wrijving opgemerkt:
- rest - treedt op wanneer de relatieve rust van de lichamen;
- slip - manifesteert zich met de relatieve beweging van mechanismen;
- rollen - externe wrijving bij het rollen van lichamen.
Afhankelijk van het type wrijving wordt een materiaal met bepaalde antifrictie-eigenschappen gekozen voor de oppervlakken van lichamen.
Soorten materialen die worden gebruikt om wrijving te verminderen
Alle antifrictiematerialen die een lage wrijvingscoëfficiënt bieden, zijn onderverdeeld in:
- Metaal - er worden legeringen van drie metalen gebruikt, die koper (babbits) bevatten. Ontworpen om te werken in vloeibare wrijvingsmodus.
- Poeder - op basis van ijzer en koper met toevoeging van grafiet en sulfiden. Gebruikt in glijlagers.
- Zelfsmerend gesinterd - materialen van verschillende combinaties van ijzer met grafiet, koper en brons worden gebruikt voor de productie. Ze worden gebruikt voor de productie van glijlagers bij lage snelheden en bij afwezigheid van schokbelastingen. Dankzij de goede antifrictie-eigenschappen kunnen ze worden geïnstalleerd op plaatsen waar smering moeilijk is.
- Met vaste smeercomponenten - als een dunne laag op het oppervlak van onderdelen worden deeltjes van een vast smeermiddel bestaande uit chloriden, metaaloxiden, fluoriden, kunststoffen aangebracht. Producten werken met hogere glijsnelheden.
- Niet-metalen - gemaakt vankunststoffen: thermoplast en thermohardend. Gebruikt voor propellerlagers, walserijen.
- Metaal-polymeer - bestaat uit heterogene componenten. Ze zijn verdeeld in matrix, verspreid en gelaagd. Gebruikt voor de productie van glijlagers, tandwielen en tandwielen.
- Mineralen - gebruik natuurlijk (agaat) en kunstmatig (korund). Ze maken kleine slijtvaste lagers voor toerentellers, klokken, gyroscopen.
Elk materiaal vindt zijn toepassing om onderdelen te produceren op basis van zijn antifrictie-eigenschappen.
Lage wrijvingslegeringen
Van dergelijke legeringen worden wrijvingslagerschalen gemaakt, dus ze moeten het volgende hebben:
- Lage wrijvingscoëfficiënt vergeleken met het asmateriaal, dat meestal gehard staal is.
- Goede thermische geleidbaarheid.
- Corrosieweerstand.
- Kleine hardheid.
- Eigenschap waardoor vet kan worden vastgehouden.
Om aan de vermelde eigenschappen te voldoen, moet de structuur van de legering metalen bevatten met antifrictie-eigenschappen, die een verhoogde zachtheid en taaiheid van de basis hebben. En het is al afgewisseld met vaste deeltjes bestaande uit chemische verbindingen. In dit geval wordt de as snel in het lager geleid, er verschijnen kleine groeven op van vaste deeltjes, die zijn gevuld met vet en waardoor slijtageproducten worden verwijderd. Op basis van tin, lood, koper, cadmium, bismut,en insluitsels zijn gemaakt van antimoon en koperlegeringen.
Gebruik van bronslegeringen in wrijvingseenheden
Brons is een legering van koper met verschillende metalen, waaronder tin, aluminium, silicium, lood, beryllium en vele andere additieven. Afhankelijk van het percentage van een of ander element dat deel uitmaakt van de samenstelling, wordt brons tin, aluminium, lood genoemd. Bronzen worden veel gebruikt bij de vervaardiging van producten die met verhoogde wrijving worden gebruikt. De beste bronzen worden beschouwd als antifrictie-eigenschappen, gemaakt op basis van tin.
Tin-fosfor heeft zich bijzonder goed getoond, waarvan lagerlagers zijn gemaakt, werkend onder aanzienlijke belasting en met hoge snelheid. Het enige nadeel is hun hoge kosten, dus worden ze vervangen door aluminium en loodbronzen. Bij het werken in een agressieve omgeving wordt aluminiumbrons vaak gebruikt voor lagerbussen. Ze hebben, naast weerstand tegen wrijving, een goede corrosieweerstand. Lood zorgt voor een lage wrijvingscoëfficiënt. Deze materialen worden gebruikt om lagerschalen te maken voor hoge druk en hoge snelheid.
Anti-frictie legeringen: samenstelling en eigenschappen
In de industrie worden voor de vervaardiging van wrijvende onderdelen van mechanismen verschillende legeringen gebruikt met een kleine wrijvingscoëfficiënt:
- Messing is een legering waarvan de hoofdbestanddelen koper en zink zijn. Het kan componenten in het formulier bevattenaluminium, tin, lood, mangaan en andere elementen. In termen van sterkte en lage wrijvingscoëfficiënt is het inferieur aan brons en wordt het gebruikt bij de vervaardiging van glijlagers die bij lage snelheden werken.
- Babbit zijn complexe legeringen met verschillende samenstelling en fysische eigenschappen, maar bestaande uit één zachte basis: tin of lood met harde toevoegingen van alkalimetaallegeringen, koper of antimoon. Door de zachte basis lopen de lagers goed in de as en harde additieven verhogen de slijtvastheid. De hoge wrijvingsweerstand van babbitt, maar minder sterk dan brons en gietijzer, maakt het mogelijk om ze alleen te gebruiken voor het aanbrengen van een dunne laag op het oppervlak van producten.
Eigenschappen van oliën
Om de betrouwbaarheid en efficiëntie van wrijvende onderdelen te garanderen, en de glijdende wrijving te verminderen, worden smeeroliën gebruikt. Ze zijn allemaal geclassificeerd door:
- oorsprong;
- methode van ontvangst;
- toegewezen.
Smeeroliën hebben de volgende functies:
- verminder wrijving tussen onderdelen die in contact komen;
- slijtage verminderen en schuren voorkomen;
- zorg voor warmteafvoer van wrijvende delen;
- beschermen tegen corrosie.
De antifrictie-eigenschappen van oliën liggen in hun vermogen om de hoeveelheid energie voor wrijving te verminderen. Viscositeit is de belangrijkste indicator van deze eigenschappen en wordt bepaald door de koolstof- en fractionele samenstelling. Om de kwaliteit van oliën te verbeteren, zijn verschillendeantifrictie-additieven om het vermogen te vergroten, de werking van de unit uit te breiden, de belasting te verminderen. Ze verbeteren de eigenschappen van oliën, waardoor de timing van de vervanging van de smeermiddelsamenstelling wordt verlengd. Antifrictie-additieven dragen bij aan het creëren van een beschermende laag tijdens de interactie van onderdelen, egaliseren hun oppervlakken en egaliseren wrijving. Door een olieachtige, duurzame film te creëren, verminderen ze de slijtage van onderdelen.
Anti-wrijvingseigenschappen van epoxypolymeren
Epoxypolymeren zijn stroperige vloeistoffen die uitharden wanneer er verschillende organische stoffen aan worden toegevoegd. Ze hebben een hoge mechanische sterkte en worden gebruikt om beton, metaal, glas en hout te verlijmen. Vanwege deze eigenschappen worden ze gebruikt voor de productie van metaal-polymeer onderdelen, het produceren van bussen, rollen, tandwielen, lagers en koppelingen.
Vulstoffen geven epoxypolymeerproducten hoge antifrictie-eigenschappen. Onderdelen kunnen zonder smering werken als waterbevochtiging wordt gebruikt. Coatings zijn weer- en chemicaliënbestendig.
Niet-metalen antifrictiematerialen
Voor glijlagers worden vaak twee soorten kunststoffen gebruikt:
- Thermosetting - deze omvatten textoliet, dat wordt gebruikt om lagers te vervaardigen voor walserijen, propellers en hydraulische machines. Onderdelen zijn zwaar uitgevoerd, watergesmeerd en gekoeld.
- Thermoplastisch - polyamiden worden veel gebruikt: fluorkunststof, nylon, anid. Voordelen zijn hoogantifrictie-eigenschappen van materialen, corrosieweerstand en goede slijtvastheid onder hoge belastingen en glijsnelheden.
Om wrijving tussen onderdelen te verminderen, worden verschillende vulstoffen geïntroduceerd in de vorm van vaste smeermiddelen, die bij gebruik op het oppervlak een structuur van vloeibare kristallen creëren. Het is vermeldenswaard dat fluoroplast een zeer lage wrijvingscoëfficiënt heeft, maar een slechte warmteafvoer en vloeibaarheid onder belasting worden als een nadeel beschouwd, dus wordt het gebruikt in combinatie met andere materialen.
Conclusie
Antifrictiematerialen zijn geschikt voor de vervaardiging van voeringen en lagers, die bij slijtage gemakkelijk kunnen worden vervangen. De grondstof voor het product moet een hogere wrijvingscoëfficiënt hebben, d.w.z. wanneer de onderdelen in contact komen, blijft het moeilijk te vervangen onderdeel van het mechanisme onbeschadigd. Dit gebeurt alleen wanneer het materiaal van het waardevolle onderdeel is begiftigd met uitstekende antifrictie-eigenschappen ten opzichte van het analoog.
