חומרים נגד חיכוך: סקירה, מאפיינים, יישום

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

תהליך הפעולה של יחידות טכניות, מכונות וקבוצות אלמנטיות בודדות של ציוד מלווה בהכרח בבלאי. ההשפעה המכנית ההדדית של חלקים זה על זה בדרגות שונות של עוצמה מובילה לשחיקה של המשטחים שלהם ולהרס המבנה הפנימי. בנוסף, לסביבה יש לרוב השפעה דומה בצורה של שחיקה וקוויטציה. כתוצאה מכך, יש אובדן ביצועי הציוד או לפחות ירידה במאפיינים התפעוליים. הביקורות הבאות על אבקת חיכוך וחומרים נגד חיכוך יעזרו לך להבין דרכים למזער חיכוך לא רצוי. חומרים כאלה מומלצים לשימוש בציוד תעשייתי ומכשירי חשמל ביתיים, כמו גם לכלי בנייה.

הבדלים בין חיכוך לחומרים נגד חיכוך

התחשבות בחומרים אלו בהקשר אחד נובעת מכך שתפקידם קשור למאפיין הכללי של פעולתם של מנגנונים - מקדם החיכוך. אבל אם אלמנטים נגד חיכוך ותוספים אחראים להורדת ערך זה, אז אלמנטי חיכוך, להיפך, מגדילים אותו. במקרה זה, למשל, אבקת סגסוגות עם גדלמקדם החיכוך מספק עמידות בפני שחיקה וחוזק מכני של קבוצת העבודה היעד. כדי להשיג איכויות כאלה, תחמוצות עקשן, בורון, סיליקון קרבידים וכו' מוכנסים להרכב חומרי הגלם החיכוך. בניגוד לאלמנטים נגד חיכוך, אלמנטים חיכוכים מייצגים לעתים קרובות איברים פונקציונליים מלאים במנגנונים. זה, במיוחד, יכול להיות בלמים ומצמדים.

לספק את המשימות של הגברת החיכוך, הם מבצעים בו זמנית משימות טכניות ספציפיות. במקביל, גם חומרי חיכוך וגם חומרים נגד חיכוך עוברים בדיקות מעבדה קפדניות לפני השימוש. אותן סגסוגות לבלמים עוברות בדיקות בקנה מידה מלא וספסל, שבמהלכן נקבעת כדאיות היישום שלהם בפועל. חומרי החיכוך המתקדמים ביותר מבחינה טכנולוגית מפולימרים מיוצרים היום בשיטות שונות. אז, עבור המנגנונים של קבוצת הבלמים, טכניקת הלחיצה משמשת - בלוקים, צלחות ומגזרים נעשים על הטפסים. חומרי סרט מיוצרים בטכניקה ארוגה, ושכבות על מיוצרות על ידי גלגול.

מאפיינים של חומרים נגד חיכוך

חלקים בעלי פונקציית אנטי-חיכוך חייבים לעמוד במגוון רחב של דרישות שקובעות את הביצועים הבסיסיים שלהם. ראשית, החומר חייב להיות תואם הן לחלק ההזדווגות והן לסביבת העבודה. בתנאי תאימות לפני ואחרי הריצה, החומר מספק את מידת הפחתת החיכוך הנדרשת. כאן יש לשים לב לריצה ככזו. תכונה זו מגדירה את יכולתו של האלמנט להתאים באופן טבעי את גיאומטריית פני השטח.תחת הצורה האופטימלית, המתאימה למקום פעולה מסוים. במילים אחרות, מבנה נוסף עם מיקרו-חספוסים נמחק מהחלק, ולאחר מכן ההרצה תספק תנאי עבודה עם עומסים מינימליים.

עמידות בפני שחיקה היא גם תכונה חשובה שיש לחומרים אלה. אלמנטים נגד חיכוך חייבים להיות בעלי מבנה המספק עמידות בפני סוגים שונים של בלאי. יחד עם זאת, אסור שהחלק יהיה קשיח וקשיח יתר על המידה, מכיוון שהדבר יגביר את הסיכון לתפיסה, שאינה רצויה עבור חומר נגד חיכוך. יתר על כן, טכנולוגים מייחדים תכונה כזו כמו ספיגת חלקיקים מוצקים. העובדה היא שחיכוך בדרגות שונות יכול לתרום לשחרור של אלמנטים קטנים - לרוב מתכת. בתורו, למשטח נגד חיכוך יש את היכולת "ללחוץ" חלקיקים כאלה לתוך עצמו, ולחסל אותם מאזור העבודה.

חומרי מתכת נגד חיכוך

מוצרים על בסיס מתכת מהווים את מגוון האלמנטים הנרחב ביותר של קבוצת נוגדי החיכוך. רובם מתמקדים בפעולה במצב חיכוך נוזל, כלומר בתנאים שבהם המיסבים מופרדים מהפירים בשכבת שמן דקה. ובכל זאת, כאשר היחידה מופסקת ומתחילה, מתרחש בהכרח מצב חיכוך גבול, שבו ניתן להרוס את סרט השמן בהשפעת טמפרטורות גבוהות. חלקי מתכת המשמשים בקבוצות נושאות ניתן לחלק לשני סוגים: אלמנטים עם רךמבנה ותוספות מוצקות וסגסוגות עם בסיס קשיח ותוספות רכות. אם אנחנו מדברים על הקבוצה הראשונה, אז babbits, פליז וסגסוגות ברונזה יכולים לשמש חומרים נגד חיכוך. בשל המבנה הרך שלהם, הם נכנסים פנימה במהירות ושומרים על מאפייני סרט השמן שלהם לאורך זמן. מצד שני, תכלילים מוצקים גורמים לעמידות בפני שחיקה מוגברת במגעים מכניים עם אלמנטים סמוכים - למשל, עם אותו פיר.

באביטים הם סגסוגת המבוססת על עופרת או פח. כמו כן, על מנת לשפר את האיכויות האישיות, ניתן להוסיף למבנה סגסוגות סגסוגות. בין התכונות המשופרות ניתן לציין עמידות בפני קורוזיה, קשיות, קשיחות וחוזק. השינוי במאפיין זה או אחר נקבע לפי אילו חומרי סגסוג השתמשו. ניתן לשנות babbits נגד חיכוך עם קדמיום, ניקל, נחושת, אנטימון וכו'. לדוגמה, babbit רגיל מכיל כ-80% בדיל או עופרת, 10% אנטימון, והשאר הוא נחושת וקדמיום.

סגסוגות עופרת כאמצעי למזער חיכוך

רמת הכניסה של סגסוגות נגד חיכוך הן babbits עופרת. סבירות קובעת את הפרטים של הפעולה של חומר זה - בפונקציות העבודה הפחות קריטיות. בסיס העופרת, בהשוואה לפח, מספק לבאבים התנגדות מכנית גבוהה פחות והגנה נמוכה מפני קורוזיה. נכון, אפילו בסגסוגות כאלה הוא לא יכול להסתדר בלי פח - התוכן שלו יכוללהגיע ל-18%. בנוסף, מתווסף לקומפוזיציה גם רכיב נחושת המונע תהליכי הפרדה - פיזור לא אחיד של מתכות במסות שונות בנפח המוצר.

חומרי העופרת הפשוטים ביותר בעלי תכונות אנטי חיכוך מאופיינים בדרגה גבוהה של שבירות, ולכן הם משמשים בתנאים עם עומסים דינמיים מופחתים. בפרט, מיסבים למכונות מסילה, קטרי דיזל ורכיבים הנדסיים כבדים הם נישת מטרה שבה משתמשים בחומרים כאלה. ניתן לכנות סגסוגות נגד חיכוך באמצעות סידן שינוי של סגסוגות עופרת. במקרה זה, תכונות כגון צפיפות גבוהה ומוליכות תרמית נמוכה מצוינות. הבסיס הוא גם עופרת, אבל בפרופורציות משמעותיות משלימים לה גם תכלילים של נתרן, סידן ואנטימון. באשר לנקודות התורפה של חומר זה, הן כוללות יכולת חמצון, לכן, לא מומלץ להשתמש בו בסביבות פעילות כימית.

אם מדברים באופן כללי על babbits, אפשר לקבוע שזה רחוק מלהיות הפתרון היעיל ביותר למזעור החיכוך, אבל מבחינת שילוב האיכויות שלו, הוא מתברר כמועיל מבחינת התפעול. אלו הם חומרים שניתן ליישר את תכונות האנטי-חיכוך שלהם על ידי התנגדות מופחתת לעייפות, אשר מחמירה את ביצועי האלמנט. עם זאת, במקרים מסוימים, חוסר החוזק מפצה על ידי הכללת קליפות פלדה או ברזל יצוק בעיצוב.

תכונות של סגסוגות ברונזה נגד חיכוך

תכונות פיזיות וכימיות של ברונזהמשולבים באופן אורגני עם הדרישות לסגסוגות נגד חיכוך. מתכת זו, בפרט, מספקת אינדיקטורים מספיקים ללחץ ספציפי, את היכולת לפעול תחת עומסי הלם, מהירות סיבוב מיסבים גבוהה וכו '. אבל גם הבחירה של ברונזה עבור פונקציות מסוימות תהיה תלויה במותג שלה. אותו פורמט להפעלת ספינות תחת עומסי הלם מקובל עבור המותג BrOS30, אך אינו מומלץ עבור BrAZh. ישנם גם הבדלים במחלקת חומרי הברונזה מבחינת תכונות מכניות. קבוצת איכויות זו תהיה תלויה באופי הממשק עם פירים מוקשחים ובשימוש בטרון, אשר עשוי להיות בעל התקשות נוספת. ושוב, אי אפשר לדבר על מוצקות מבנה הסגסוגת.

פריטי ברונזה עשויים לכלול גם פח, פליז, עופרת. יחד עם זאת, אם כל המתכות הרשומות יכולות לשמש כבסיס לבביט, חומרים אנטי-חיכוך מבוססי נחושת משמשים לעתים רחוקות ביותר. במקרה זה, רכיב הנחושת פועל לעתים קרובות כתוסף זהה עם יחס תכולה של 2-3%. שילובי פח-עופרת של תכלילים נחשבים לאופטימליים. הם מספקים ביצועים מספקים של הסגסוגת כמרכיב נגד חיכוך, אם כי הם מאבדים להרכבים אחרים מבחינת חוזק מכני. חומרי ברונזה משולבים משמשים לייצור מיסבים מוצקים למנועים חשמליים, טורבינות, יחידות מדחס ויחידות אחרות הפועלות בלחץ גבוה ומהירות הזזה נמוכה.

אבקהחומרי חיכוך

חומרים כאלה משמשים בהרכבים המיועדים ליחידות הילוכים ובלמים של רכבי זחל, מכוניות, כלי מכונות, מנגנוני בנייה וכו'. מוצרים מוגמרים המבוססים על רכיבי אבקה מיוצרים בצורה של בטנות מגזר, דיסקים ורפידות. יחד עם זאת, חומרי המוצא של סגסוגות אבקה מסוג אנטי חיכוך נוצרים על ידי מינוח זהה למקרה של רכיבי חיכוך - לרוב משתמשים בברזל ונחושת, אך קיימים שילובים אחרים.

לדוגמה, חומרים העשויים מאלומיניום וברונזה מפח, הכוללים גרפיט ועופרת, באים לידי ביטוי ביעילות בתנאי חיכוך במהירות החלקה של חלקים בסדר גודל של 50 מ ש. אגב, כאשר מיסבים פועלים במהירות של 5 מ' לשנייה, ניתן להחליף מוצרי אבקת מתכת בחומרי גלם מתכת-פלסטיק. זהו כבר חומר מרוכב נגד חיכוך עם מבנה עבודה גמיש וחוזק מופחת. היתרון ביותר מבחינת השימוש בתנאים של עומסים מוגברים הם חומרים העשויים מברזל ונחושת. גרפיט, תחמוצת סיליקון או בריום משמשים כתוספים. פעולתם של אלמנטים אלו אפשרית בלחץ של 300 MPa ומהירות הזזה של עד 60 מ'/שנייה.

חומרים נגד חיכוך אבקה

מוצרים נגד חיכוך מיוצרים גם מחומרי גלם אבקה. הם מאופיינים בעמידות בפני שחיקה גבוהה, מקדם חיכוך נמוך ויכולת כניסה מהירה אל הפיר. כמו כן, לחומרי אבקה נגד חיכוך יש מספר יתרונות בהשוואה לסגסוגות המפחיתות חיכוך.די לומר שעמידות הבלאי שלהם גבוהה בממוצע מזו של אותם babbits. המבנה הנקבובי שנוצר על ידי האבקת המתכות מאפשר הספגה יעילה בחומרי סיכה.

ליצרנים יש הזדמנות ליצור מוצרים סופיים בצורות שונות. אלה יכולים להיות חלקי מסגרת או מטריקס עם חללי ביניים מלאים בחומרי גלם מרוככים אחרים. ולהיפך, באזורים מסוימים, חומרי אבקת אנטי חיכוך עם בסיס מסגרת רך מבוקשים יותר. בחלות דבש מיוחדות מסופקים תכלילים מוצקים ברמות פיזור שונות. לאיכות זו יש חשיבות רבה דווקא מנקודת המבט של האפשרות לווסת את הפרמטרים הקובעים את עוצמת החיכוך של חלקים.

חומרים פולימרים נגד חיכוך

חומרי גלם פולימריים מודרניים מאפשרים להשיג איכויות טכניות ותפעוליות חדשות לחלקים המפחיתים חיכוך. הן סגסוגות מרוכבות והן אבקות מתכת-פלסטיק יכולות לשמש כבסיס. אחת המאפיינים המבדילים העיקריים של חומרים כאלה היא היכולת לפזר באופן שווה תוספים ברחבי המבנה, אשר יבצעו מאוחר יותר את הפונקציה של חומר סיכה מוצק. גרפיטים, סולפידים, פלסטיק ותרכובות אחרות מצוינים ברשימת חומרים כאלה. תכונות העבודה של חומרים פולימריים ואנטי-חיכוך מתכנסים במידה רבה ברמה הבסיסית ללא שימוש במדיפים: זהו מקדם חיכוך נמוך, ועמידות למדיה פעילה כימית, ואפשרות פעולה בסביבה מימית. אם כבר מדברים על איכויות ייחודיות, פולימרים יכולים לבצע את המשימות שלהם גם ללא חיזוק עם חומר סיכה מיוחד.

יישום חומרים נגד חיכוך

רוב האלמנטים נגד חיכוך נועדו בתחילה לשימוש בקבוצות מיסבים. ביניהם חלקים שנועדו להגביר את עמידות הבלאי, ורכיבים המשפרים את ההחלקה. בהנדסת מכונות ובניית כלי מכונות, מוצרים כאלה משמשים לייצור מנועים, בוכנות, יחידות צימוד, טורבינות וכו'. כאן, הבסיס של חומרים מתכלים הוא חומרים נגד חיכוך של מיסבים רגילים, אשר מוכנסים למבנה של פועל ונייח ציוד.

תעשיית הבנייה גם לא יכולה להסתדר בלי פונקציה נגד חיכוך. בעזרת חלקים כאלה, מבנים הנדסיים, מבני הרכבה וחומרי בנייה מתחזקים. בבניית מסילות ברזל, הם משמשים בהתקנת אלמנטים מבניים של מלאי מתגלגל. נפוץ גם השימוש בחומרים נגד חיכוך מבוססי פולימרים, המוצאים את מקומם, למשל, כמבנה מקשר של גלגלות, גלגלי שיניים, הנעות רצועות וכו'.

מסקנה

המשימה של הפחתת החיכוך רק במבט ראשון עשויה להיראות משנית ולעתים קרובות אופציונלית. השיפור של נוזלי הסיכה באמת מאפשר להיפטר מכמה מנגנונים מאלמנטים טכניים עזר המפחיתים את הבלאי של קבוצת העבודה הראשית. קישור מעבר מהקלאסיbabitt לחומר סיכה שונה בעל ביצועים גבוהים יכולים להיקרא חומרים פולימריים נגד חיכוך, אשר מאופיינים במבנה רך יותר ורבגוניות מבחינת תנאי העבודה. עם זאת, פעולת חלקי מתכת תחת לחץ גבוה והשפעה פיזית עדיין דורשת הכללת ספינות אנטי-חיכוך במצב מוצק. יתרה מכך, סוג זה של חומרים לא רק שלא הופך לנחלת העבר, אלא גם מתפתח על ידי שיפור המאפיינים של חוזק, קשיות ויציבות מכנית.