Hõõrdevastased materjalid: ülevaade, omadused, rakendus

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Tehniliste sõlmede, masinate ja üksikute seadmete elementrühmade tööprotsessiga kaasneb paratamatult kulumine. Osade vastastikune mehaaniline mõju üksteisele erineva intensiivsusega põhjustab nende pindade hõõrdumist ja sisemise struktuuri hävimist. Lisaks on keskkonnal sageli sarnane mõju erosiooni ja kavitatsiooni näol. Selle tulemusena väheneb seadmete jõudlus või vähem alt tööomadused. Järgmised ülevaated pulbrilise hõõrdumise ja hõõrdumist takistavate materjalide kohta aitavad teil mõista, kuidas soovimatut hõõrdumist minimeerida. Selliseid materjale soovitatakse kasutada tööstusseadmetes ja kodumasinates, samuti ehitustööriistades.

Hõõrde- ja hõõrdevastaste materjalide erinevused

Nende materjalide käsitlemine ühes kontekstis on tingitud asjaolust, et nende funktsioon on seotud mehhanismide toimimise üldise tunnusega - hõõrdeteguriga. Kuid kui selle väärtuse langetamise eest vastutavad hõõrdumisevastased elemendid ja lisandid, siis hõõrdeelemendid, vastupidi, suurendavad seda. Sel juhul näiteks pulbersulamid koos suurenenudhõõrdetegur tagab sihttöörühma kulumiskindluse ja mehaanilise tugevuse. Selliste omaduste saavutamiseks lisatakse hõõrdetoorainete koostisesse tulekindlaid oksiide, boori, ränikarbiide jne. Erinev alt antifriktsioonielementidest kujutavad hõõrdeelemendid sageli mehhanismides täisväärtuslikke funktsionaalseid organeid. Eelkõige võivad need olla pidurid ja sidurid.

Pakkudes hõõrdumise suurendamise ülesandeid, täidavad nad samaaegselt spetsiifilisi tehnilisi ülesandeid. Samal ajal läbivad nii hõõrde- kui ka hõõrdumisvastased materjalid enne kasutamist ranged laboratoorsed testid. Samad pidurite sulamid läbivad täismahus ja stendikatsed, mille käigus tehakse kindlaks nende praktikas rakendamise otstarbekus. Tänapäeval toodetakse polümeeridest tehnoloogiliselt kõige arenenumaid hõõrdematerjale erinevate meetoditega. Niisiis kasutatakse pidurirühma mehhanismide jaoks pressimistehnikat - vormidele tehakse plokid, plaadid ja sektorid. Teipmaterjalid toodetakse kootud tehnikas ja ülekatted valmistatakse rullimise teel.

Hõõrdevastaste materjalide omadused

Hõõrdumisvastase funktsiooniga osad peavad vastama paljudele nõuetele, mis määravad nende põhijõudluse. Esiteks peab materjal sobima nii paaritusosa kui ka töökeskkonnaga. Ühilduvustingimustel enne ja pärast sissesõitu tagab materjal vajaliku hõõrdumise vähendamise. Siin on vaja märkida sissesõit kui selline. See omadus määrab elemendi võime pinna geomeetriat loomulikult reguleerida.optimaalse kuju all, mis sobib konkreetsele tegevuskohale. Teisisõnu kustutatakse detaililt mikrokaredustega lisakonstruktsioon, misjärel tagab sissesõit minimaalse koormusega töötingimused.

Ka kulumiskindlus on nende materjalide oluline omadus. Hõõrdevastastel elementidel peab olema struktuur, mis tagab vastupidavuse erinevat tüüpi kulumisele. Samas ei tohi detail olla ülemäära jäik ja kõva, kuna see suurendab kinnijäämisohtu, mis on hõõrdumist takistava materjali puhul ebasoovitav. Veelgi enam, tehnoloogid eristavad sellist omadust nagu tahkete osakeste neeldumine. Fakt on see, et erineval määral hõõrdumine võib kaasa aidata väikeste elementide - sageli metalli - vabanemisele. Hõõrdevastane pind on omakorda võimeline selliseid osakesi enda sisse suruma, eemaldades need tööpiirkonnast.

Metallist hõõrdumist takistavad materjalid

Metalltooted moodustavad hõõrdumisvastase rühma kõige ulatuslikuma elementide valiku. Enamik neist on keskendunud töötamisele vedeliku hõõrderežiimis, st tingimustes, kus laagrid on võllidest õhukese õlikihiga eraldatud. Ja veel, seadme seiskamisel ja käivitamisel tekib paratamatult nn piirhõõrderežiim, mille puhul õlikile võib kõrgete temperatuuride mõjul hävida. Laagrirühmades kasutatavad metallosad võib jagada kahte tüüpi: pehmed elemendidstruktuur ning jäiga aluse ja pehmete sisestustega tahked sisetükid ja sulamid. Kui me räägime esimesest rühmast, siis hõõrdumisevastaste materjalidena saab kasutada babbitte, messingit ja pronksisulameid. Tänu oma pehmele struktuurile jooksevad need kiiresti sisse ja säilitavad oma õlikile omadused pikka aega. Teisest küljest põhjustavad tahked osad suurema kulumiskindluse mehaanilistes kontaktides külgnevate elementidega – näiteks sama võlliga.

Babbits on plii- või tinapõhine sulam. Samuti võib individuaalsete omaduste parandamiseks struktuurile lisada legeerivaid sulameid. Täiustatud omaduste hulgas võib märkida korrosioonikindlust, kõvadust, sitkust ja tugevust. Ühe või teise tunnuse muutumise määrab see, milliseid legeermaterjale kasutati. Hõõrdumist takistavaid babbitte saab modifitseerida kaadmiumi, nikli, vase, antimoni jne abil. Näiteks tavaline babbit sisaldab umbes 80% tina või pliid, 10% antimoni ning ülejäänu on vask ja kaadmium.

Pliisulamid hõõrdumise vähendamiseks

Hõõrdevastaste sulamite algtase on pliibabits. Taskukohasus määrab selle materjali toimimise eripärad - kõige vähem kriitilistes tööfunktsioonides. Võrreldes tinaga annab pliialus babbitsidele väiksema mehaanilise vastupidavuse ja madala korrosioonikaitse. Tõsi, isegi sellistes sulamites ei saa see ilma tinata hakkama - selle sisu saabjõuda 18%-ni. Lisaks on kompositsioonile lisatud ka vasekomponenti, mis takistab eraldusprotsesse – erineva massiga metallide ebaühtlast jaotumist toote mahus.

Lihtsamaid hõõrdumisevastaste omadustega pliimaterjale iseloomustab suur rabedus, mistõttu neid kasutatakse väiksemate dünaamiliste koormustega tingimustes. Eelkõige on selliste materjalide kasutamise sihtniššiks rööbasmasinate, diiselvedurite ja raskete insenerikomponentide laagrid. K altsiumit kasutavaid hõõrdumisevastaseid sulameid võib nimetada pliisulamite modifikatsiooniks. Sel juhul märgitakse selliseid omadusi nagu suur tihedus ja madal soojusjuhtivus. Aluseks on ka plii, kuid märkimisväärses koguses täiendavad seda ka naatriumi, k altsiumi ja antimoni lisandid. Mis puutub selle materjali nõrkadesse kohtadesse, siis nende hulka kuulub ka oksüdeeritavus, mistõttu ei ole soovitatav seda kasutada keemiliselt aktiivses keskkonnas.

Rääkides üldiselt babbitsidest, võib tõdeda, et see pole kaugeltki kõige tõhusam lahendus hõõrdumise minimeerimiseks, kuid oma omaduste kombinatsiooni poolest osutub see toimimise seisukoh alt kasulikuks. Need on materjalid, mille hõõrdumisvastaseid omadusi saab tasandada vähendatud väsimuskindlusega, mis halvendab elemendi jõudlust. Kuid mõnel juhul kompenseeritakse tugevuse puudumist terasest või malmist korpuse lisamisega konstruktsiooni.

Pronksist hõõrdevastaste sulamite omadused

Pronksi füüsikalised ja keemilised omadusedon orgaaniliselt ühendatud hõõrdevastaste sulamite nõuetega. Eelkõige annab see metall piisavaid näitajaid erirõhu, löökkoormuse all töötamise võime, laagrite suure pöörlemiskiiruse jne kohta. Kuid ka pronksi valik teatud funktsioonide jaoks sõltub selle kaubamärgist. Sama vorming vooderdiste töötamiseks löökkoormuse all on vastuvõetav ka kaubamärgi BrOS30 jaoks, kuid seda ei soovitata kasutada BrAZh jaoks. Pronksmaterjalide klassis on erinevusi ka mehaaniliste omaduste poolest. See omaduste rühm sõltub karastatud võllidega liidese olemusest ja võlli kasutamisest, millel võib olla täiendav karastamine. Ja jällegi on võimatu rääkida sulami struktuuri tugevusest.

Pronksesemed võivad sisaldada ka tina, messingit, pliid. Samas, kui babbitti alusena saab kasutada kõiki loetletud metalle, kasutatakse vasepõhiseid hõõrdevastaseid materjale üliharva. Sellisel juhul toimib vaskkomponent sageli sama lisandina, mille sisaldus on 2-3%. Optimaalseks peetakse lisandite tina-plii kombinatsioone. Need tagavad sulamile piisava jõudluse hõõrdevastase komponendina, kuigi kaotavad mehaanilise tugevuse poolest teistele koostistele. Kombineeritud pronksmaterjale kasutatakse elektrimootorite, turbiinide, kompressorite ja muude kõrge rõhu ja madala libisemiskiirusega töötavate seadmete tahkete laagrite valmistamisel.

Puderhõõrdematerjalid

Selliseid materjale kasutatakse roomikute, autode, tööpinkide, ehitusmehhanismide jne jõuülekande- ja pidurisõlmede koostistes. Pulberkomponentidel põhinevaid valmistooteid toodetakse sektori vooderdiste, ketaste ja klotside kujul. Samal ajal moodustatakse hõõrdevastast tüüpi pulbersulamite lähtematerjalid sama nomenklatuuri järgi, mis hõõrdekomponentide puhul - kõige sagedamini kasutatakse rauda ja vaske, kuid on ka teisi kombinatsioone.

Näiteks alumiiniumist ja tinapronksist valmistatud materjalid, mis sisaldavad grafiiti ja pliid, avalduvad tõhus alt hõõrdetingimustes osade libisemiskiirusel suurusjärgus 50 m/s. Muide, kui laagrid töötavad kiirusega 5 m/s, saab metallpulbri tooteid asendada metallplastist toorainega. See on juba hõõrdumisvastane komposiitmaterjal, millel on paindlik tööstruktuur ja vähene tugevus. Suurenenud koormuse tingimustes on kõige soodsamad rauast ja vasest valmistatud materjalid. Lisanditena kasutatakse grafiiti, ränioksiidi või baariumi. Nende elementide töö on võimalik rõhul 300 MPa ja libisemiskiirusel kuni 60 m/s.

Puberhõõrdumisvastased materjalid

Hõõrdevastaseid tooteid toodetakse ka pulbrilisest toorainest. Neid iseloomustab kõrge kulumiskindlus, madal hõõrdetegur ja võime kiiresti võlli sisse joosta. Samuti on hõõrdumist vähendavatel pulbermaterjalidel mitmeid eeliseid võrreldes hõõrdumist minimeerivate sulamitega. Piisab, kui öelda, et nende kulumiskindlus on keskmiselt suurem kui samadel babbitsidel. Pulbriliste metallide poolt moodustatud poorne struktuur võimaldab tõhusat immutamist määrdeainetega.

Tootjatel on võimalus vormida lõpptooteid erineval kujul. Need võivad olla raami või maatriksi osad, mille vahepealsed õõnsused on täidetud muude pehmendatud toorainetega. Ja vastupidi, mõnes piirkonnas on pehme raamipõhjaga hõõrdumisvastased pulbermaterjalid nõudlikumad. Spetsiaalsetes kärgstruktuurides on erineva dispersioonitasemega tahked lisandid. Sellel kvaliteedil on suur tähtsus just osade hõõrdumise intensiivsust määravate parameetrite reguleerimise võimaluse seisukoh alt.

Hõõrdumisvastased polümeermaterjalid

Kaasaegsed polümeersed toorained võimaldavad saada hõõrdumist vähendavatele osadele uusi tehnilisi ja tööomadusi. Alusena võib kasutada nii komposiitsulameid kui ka metallplasti pulbreid. Selliste materjalide üks peamisi eristavaid omadusi on võime jaotada ühtlaselt kogu struktuuris lisandeid, mis hiljem täidavad tahke määrdeaine funktsiooni. Grafiidid, sulfiidid, plastid ja muud ühendid on märgitud selliste ainete loetelus. Polümeersete ja hõõrdumisvastaste materjalide tööomadused lähenevad suures osas põhitasemele ilma modifikaatorite kasutamiseta: see on madal hõõrdetegur ja vastupidavus keemiliselt aktiivsele keskkonnale javeekeskkonnas töötamise võimalus. Ainulaadsetest omadustest rääkides saavad polümeerid oma ülesandeid täita isegi ilma spetsiaalse määrdeainega tugevdamata.

Hõõrdevastaste materjalide kasutamine

Enamik hõõrdumist takistavaid elemente on algselt mõeldud kasutamiseks laagrirühmades. Nende hulgas on kulumiskindluse suurendamiseks mõeldud osi ja libisemist parandavaid komponente. Masinaehituses ja tööpinkide valmistamisel kasutatakse selliseid tooteid mootorite, kolbide, ühendussõlmede, turbiinide jms valmistamisel. Siin on kulumaterjalide aluseks liugelaagrite hõõrdumist takistavad materjalid, mis sisestatakse töö- ja statsionaarsetesse konstruktsioonidesse. varustus.

Ehitustööstus ei saa samuti hakkama ilma hõõrdevastase funktsioonita. Selliste osade abil tugevdatakse insenerikonstruktsioone, kinnituskonstruktsioone ja müüritise materjale. Raudtee ehitamisel kasutatakse neid veeremi konstruktsioonielementide paigaldamisel. Levinud on ka polümeeril põhinevate hõõrdevastaste materjalide kasutamine, mis leiavad oma koha näiteks rihmarataste, hammasrataste, rihmülekannete jms ühendusstruktuurina.

Järeldus

Ainult esmapilgul hõõrdumise vähendamise ülesanne võib tunduda teisejärguline ja sageli valikuline. Määrdevedelike täiustamine võimaldab tõesti vabaneda mõnest mehhanismist põhitöörühma kulumist vähendavatest abitehnilistest elementidest. Üleminekulüli klassikastbabbitt modifitseeritud suure jõudlusega määrdeaineks võib nimetada hõõrdumist takistavateks polümeermaterjalideks, mida iseloomustab pehmem struktuur ja mitmekülgsus töötingimuste osas. Metallosade kõrge rõhu ja füüsilise mõju all töötamine nõuab siiski tahkis-hõõrdumisvastaste vooderdiste lisamist. Pealegi ei jää see materjalide klass mitte ainult minevikku, vaid areneb ka tugevuse, kõvaduse ja mehaanilise stabiilsuse omaduste parandamise kaudu.