دستگاه های مکانیکی اغلب در فعالیت های انسانی استفاده می شوند. قابلیت اطمینان قطعات متحرک در هر مکانیزم با کاهش اصطکاک و تغییر شکل تضمین می شود. برای این کار از مواد خاصی به نام ضد اصطکاک استفاده می شود. هدف اصلی آنها کاهش ضریب اصطکاک، تسهیل لغزش سطوح متحرک مکانیسم ها است. این مقاله در مورد خواص ضد اصطکاک مواد مختلف مورد استفاده برای این اهداف بحث خواهد کرد.
انواع اصطکاک
اصطکاک زمانی رخ می دهد که اجسامی که در تماس با یکدیگر هستند حرکت کنند. دو نوع اصلی وجود دارد:
- خشک - سطوح جامدات در تماس مستقیم هستند. در درایوهای تسمه و اصطکاک مشاهده می شود.
- مایع - هنگامی که یک لایه روغن مایع بین قسمت های مکانیسم وجود دارد و بدنه ها با هم تماس ندارند. در یاتاقانهای رانش، یاتاقان‌ها یافت می‌شود.
و همچنین متمایز کنیدانواع متوسط اصطکاک: نیمه خشک و نیمه مایع.
در مورد حرکت اجسام، انواع اصطکاک زیر ذکر شده است:
- استراحت - زمانی رخ می دهد که بقیه بدن نسبی باشد؛
- لغزش - خود را با حرکت نسبی مکانیسم ها نشان می دهد؛
- غلت - اصطکاک خارجی هنگام چرخاندن بدنه.
بسته به نوع اصطکاک، ماده ای با خاصیت ضد اصطکاک خاصی برای سطوح اجسام انتخاب می شود.
انواع مواد مورد استفاده برای کاهش اصطکاک
همه مواد ضد اصطکاک که ضریب اصطکاک پایینی دارند به: تقسیم می شوند
- فلز - از آلیاژهای سه فلزی استفاده می شود که حاوی مس (بابیت) هستند. طراحی شده برای کار در حالت اصطکاک مایع.
- پودر - بر پایه آهن و مس با افزودن گرافیت و سولفید. در یاتاقان های ساده استفاده می شود.
- خود روان‌شونده متخلخل - موادی از ترکیبات مختلف آهن با گرافیت، مس و برنز برای ساخت استفاده می‌شود. آنها برای تولید بلبرینگ های ساده در سرعت های پایین و در غیاب بارهای ضربه ای استفاده می شوند. خواص ضد اصطکاک خوب به آنها اجازه می دهد تا در مکان هایی که روغن کاری دشوار است نصب شوند.
- با اجزای روان کننده جامد - به عنوان یک لایه نازک بر روی سطح قطعات، ذرات یک روان کننده جامد متشکل از کلریدها، اکسیدهای فلزی، فلوریدها، پلاستیک ها اعمال می شود. محصولات با سرعت لغزش بالاتر کار می کنند.
- غیر فلزی - ساخته شده ازپلاستیک: ترموپلاستیک و ترموست. برای یاتاقانهای پروانه، آسیاب‌های نورد استفاده می‌شود.
- فلز-پلیمر - از اجزای ناهمگن تشکیل شده است. آنها به ماتریس، پراکنده و لایه ای تقسیم می شوند. برای تولید بلبرینگ های ساده، چرخ دنده ها و چرخ دنده ها استفاده می شود.
- مواد معدنی - از طبیعی (عقیق) و مصنوعی (کوندوم) استفاده کنید. آنها بلبرینگ های کوچک مقاوم در برابر سایش برای سرعت سنج، ساعت، ژیروسکوپ می سازند.
هر ماده با توجه به خواص ضد اصطکاک خود برای تولید قطعات کاربرد خود را پیدا می کند.
آلیاژهای اصطکاک کم
از چنین آلیاژهایی، پوسته های اصطکاکی ساخته می شوند، بنابراین آنها باید دارای: باشند
- ضریب اصطکاک پایین در مقایسه با مواد شفت که اغلب فولاد سخت شده است.
- رسانایی حرارتی خوب.
- مقاومت در برابر خوردگی.
- سختی کوچک.
- خاصیتی که اجازه می دهد گریس حفظ شود.
برای برآوردن خواص ذکر شده، ساختار آلیاژ باید شامل فلزاتی با خاصیت ضد اصطکاک باشد که باعث افزایش نرمی و شکل پذیری پایه شده است. و در حال حاضر با ذرات جامد متشکل از ترکیبات شیمیایی پراکنده شده است. در این حالت، شفت به سرعت وارد یاتاقان می شود، شیارهای کوچکی از ذرات جامد روی آن ظاهر می شود که با گریس پر شده و از طریق آنها محصولات سایش حذف می شوند. بر اساس قلع، سرب، مس، کادمیوم، بیسموت،و اجزاء از آنتیموان و آلیاژهای مس ساخته شده اند.
استفاده از آلیاژهای برنز در واحدهای اصطکاک
برنز آلیاژی از مس با فلزات مختلف است که ممکن است شامل قلع، آلومینیوم، سیلیکون، سرب، بریلیم و بسیاری از مواد افزودنی دیگر باشد. بسته به درصد یک یا عنصر دیگر موجود در ترکیب آن، برنز قلع، آلومینیوم، سرب نامیده می شود. برنزها به طور گسترده در ساخت محصولاتی که با افزایش اصطکاک استفاده می شوند استفاده می شود. بهترین برنزها خواص ضد اصطکاک هستند که بر اساس قلع ساخته شده اند.
قلع-فسفر به خوبی خود را نشان داده است، که یاتاقان های یاتاقان از آن ساخته می شوند که تحت بار قابل توجه و با سرعت بالا کار می کنند. تنها ایراد آن ها قیمت بالای آنهاست، بنابراین با برنزهای آلومینیومی و سربی جایگزین می شوند. هنگام کار در یک محیط تهاجمی، برنز آلومینیومی اغلب برای بوشینگ یاتاقان استفاده می شود. آنها علاوه بر مقاومت در برابر اصطکاک، مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارند. سرب ضریب اصطکاک پایینی را فراهم می کند. از این مواد برای ساخت پوسته های یاتاقان برای عملکرد با فشار بالا و سرعت بالا استفاده می شود.
آلیاژهای ضد اصطکاک: ترکیب و خواص
در صنعت برای ساخت قطعات مالشی مکانیزم ها از آلیاژهای مختلف با ضریب اصطکاک کم استفاده می شود:
- برنج آلیاژی است که اجزای اصلی آن مس و روی است. ممکن است شامل اجزایی در فرم باشدآلومینیوم، قلع، سرب، منگنز و سایر عناصر. از نظر استحکام و ضریب اصطکاک پایین، نسبت به برنز پایین‌تر است و در ساخت بلبرینگ‌های ساده که در سرعت‌های پایین کار می‌کنند، استفاده می‌شود.
- Babbit آلیاژهای پیچیده ای با ترکیبات و خواص فیزیکی متفاوت، اما متشکل از یک پایه نرم هستند: قلع یا سرب با افزودن سخت آلیاژهای فلز قلیایی، مس یا آنتیموان. با توجه به پایه نرم، یاتاقان ها به خوبی در شفت قرار می گیرند و افزودنی های سخت مقاومت در برابر سایش را افزایش می دهند. خاصیت ضد اصطکاک بالای بابیت، اما استحکام کمتر نسبت به برنز و چدن، استفاده از آنها را فقط برای اعمال یک لایه نازک روی سطح محصولات ممکن می سازد.
خواص روغن
به منظور تضمین قابلیت اطمینان و کارایی قطعات مالشی، کاهش اصطکاک لغزشی، روغن های روان کننده استفاده می شود. همه آنها بر اساس: طبقه بندی می شوند
- origin;
- روش دریافت؛
- تخصیص داده شد.
روغن های روان کننده عملکردهای زیر را انجام می دهند:
- کاهش اصطکاک بین قطعات در تماس؛
- کاهش سایش و جلوگیری از خراشیدگی؛
- ارائه اتلاف گرما از قطعات ساینده؛
- محافظت در برابر خوردگی.
خواص ضد اصطکاک روغن ها در توانایی آنها در کاهش انرژی برای اصطکاک نهفته است. ویسکوزیته شاخص اصلی این خواص است و توسط کربن و ترکیب کسری تعیین می شود. برای بهبود کیفیت روغن ها، انواع مختلفافزودنی های ضد اصطکاک برای افزایش قدرت، افزایش عملکرد واحد، کاهش بار. آنها خواص روغن ها را افزایش می دهند و زمان جایگزینی ترکیب روان کننده را افزایش می دهند. افزودنی های ضد اصطکاک به ایجاد یک لایه محافظ در هنگام تعامل قطعات، تراز کردن سطوح آنها و صاف کردن اصطکاک کمک می کنند. با ایجاد یک لایه روغنی و بادوام، سایش قطعات را کاهش می‌دهند.
خواص ضد اصطکاک پلیمرهای اپوکسی
پلیمرهای اپوکسی مایعات چسبناکی هستند که با افزودن مواد آلی مختلف به آنها سخت می شوند. مقاومت مکانیکی بالایی دارند و برای چسباندن بتن، فلز، شیشه و چوب استفاده می‌شوند. با توجه به این خصوصیات، از آنها برای تولید قطعات فلزی پلیمری، تولید بوشینگ، غلتک، چرخ دنده، یاتاقان و کوپلینگ استفاده می شود.
پرکننده ها به محصولات پلیمری اپوکسی ویژگی های ضد اصطکاک بالایی می دهند. اگر از مرطوب کننده آب استفاده شود، قطعات می توانند بدون روغن کاری کار کنند. پوشش ها در برابر آب و هوا و مواد شیمیایی مقاوم هستند.
مواد ضد اصطکاک غیر فلزی
برای یاتاقان های ساده، اغلب از دو نوع پلاستیک استفاده می شود:
- ترماستخت - اینها شامل تکستولیت است که برای تولید یاتاقانهای کارخانه های نورد، پروانه ها و ماشین های هیدرولیک استفاده می شود. قطعات سنگین هستند، آب روغن کاری شده و خنک می شوند.
- ترموپلاستیک - پلی آمیدها به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند: فلوروپلاستیک، نایلون، آنید. مزایا زیاد استخواص ضد اصطکاک مواد، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر سایش خوب تحت بارهای بالا و سرعت لغزش.
برای کاهش اصطکاک بین قطعات، پرکننده های مختلفی به شکل روان کننده های جامد معرفی می شوند که در صورت استفاده روی سطح، ساختاری از کریستال های مایع ایجاد می کنند. شایان ذکر است که فلوئوروپلاست دارای ضریب اصطکاک بسیار پایینی است، اما اتلاف حرارت ضعیف و سیالیت تحت بار یک نقطه ضعف محسوب می شود، بنابراین از آن همراه با مواد دیگر استفاده می شود.
نتیجه گیری
مواد ضد اصطکاک برای ساخت آسترها و یاتاقان ها مناسب هستند که در صورت فرسودگی به راحتی تعویض می شوند. ماده اولیه محصول باید ضریب اصطکاک بالاتری داشته باشد، یعنی وقتی قطعات با هم تماس پیدا می کنند، قسمتی از مکانیسم که به سختی قابل تعویض است، سالم می ماند. این تنها زمانی اتفاق می‌افتد که ماده قطعه ارزشمند دارای خواص ضد اصطکاک عالی نسبت به آنالوگ باشد.
