Mechanická zařízení se často používají při lidských činnostech. Spolehlivost pohyblivých částí v jakémkoliv mechanismu je zajištěna snížením tření a deformací. K tomu se používají speciální materiály zvané antifriction. Jejich hlavním účelem je snížit koeficient tření, usnadnit klouzání pohyblivých ploch mechanismů. Tento článek se bude zabývat kluznými vlastnostmi různých materiálů používaných pro tyto účely.
Typy tření
Tření vzniká při pohybu těles, která jsou ve vzájemném kontaktu. Existují dva hlavní typy:
- Suché - povrchy pevných látek jsou v přímém kontaktu. Je pozorován u řemenových a třecích pohonů.
- Kapalina - když je mezi částmi mechanismů olejová vrstva kapaliny a tělesa se nedotýkají. Nalezeno v axiálních ložiskách, ložiskách.
A také rozlišovatstřední typy tření: polosuché a polotekuté.
Pokud jde o pohyb těles, jsou zaznamenány následující typy tření:
- odpočinek – nastává, když relativní zbytek těl;
- skluz - projevuje se relativním pohybem mechanismů;
- valení - vnější tření při odvalování těles.
V závislosti na typu tření se pro povrchy těles vybírá materiál s určitými kluznými vlastnostmi.
Typy materiálů používaných ke snížení tření
Všechny antifrikční materiály poskytující nízký koeficient tření se dělí na:
- Kov - používají se tříkovové slitiny, které obsahují měď (babbits). Navrženo pro práci v režimu tekutého tření.
- Prášek - na bázi železa a mědi s přídavkem grafitu a sulfidů. Používá se v kluzných ložiskách.
- Samomazné slinuté - k výrobě se používají materiály různých kombinací železa s grafitem, mědí a bronzem. Používají se pro výrobu kluzných ložisek při nízkých otáčkách a při absenci rázového zatížení. Dobré vlastnosti proti tření umožňují jejich instalaci v místech, kde je mazání obtížné.
- S tuhými mazacími složkami - jako tenká vrstva na povrchu dílů jsou naneseny částice tuhého maziva sestávající z chloridů, oxidů kovů, fluoridů, plastů. Produkty fungují při vyšších rychlostech posuvu.
- Nekovové - vyrobeno zplasty: termoplasty a termosety. Používá se pro vrtulová ložiska, válcovací stolice.
- Metal-polymer – skládají se z heterogenních složek. Dělí se na matricové, disperzní a vrstvené. Používá se pro výrobu kluzných ložisek, ozubených kol a řetězových kol.
- Minerály – používejte přírodní (achát) a umělé (korund). Vyrábí malá ložiska odolná proti opotřebení pro tachometry, hodiny, gyroskopy.
Každý materiál najde své uplatnění při výrobě dílů podle svých vlastností proti tření.
Slitiny s nízkým třením
Z takových slitin jsou vyrobeny pánve třecích ložisek, takže musí mít:
- Nízký koeficient tření ve srovnání s materiálem hřídele, kterým je nejčastěji kalená ocel.
- Dobrá tepelná vodivost.
- Odolnost proti korozi.
- Malá tvrdost.
- Vlastnost, která umožňuje zadržování maziva.
Pro splnění uvedených vlastností by struktura slitiny měla obsahovat kovy s antifrikčními vlastnostmi, které mají zvýšenou měkkost a tažnost základny. A ta je již protkána pevnými částicemi sestávajícími z chemických sloučenin. Hřídel je v tomto případě rychle zaběhnuta do ložiska, objevují se na ní drobné rýhy od pevných částic, které jsou naplněny tukem a kterými se odstraňují produkty opotřebení. Na bázi cínu, olova, mědi, kadmia, vizmutu,a inkluze jsou vyrobeny ze slitin antimonu a mědi.
Použití slitin bronzu ve třecích jednotkách
Bronz je slitina mědi s různými kovy, které mohou obsahovat cín, hliník, křemík, olovo, berylium a mnoho dalších přísad. V závislosti na procentuálním podílu jednoho nebo druhého prvku obsaženého v jeho složení se bronz nazývá cín, hliník, olovo. Bronzy jsou široce používány při výrobě výrobků, které se používají se zvýšeným třením. Nejlepší bronzy jsou považovány za vlastnosti odolné proti tření, vyrobené na bázi cínu.
Obzvláště dobře se ukázal cín-fosfor, ze kterého jsou vyrobena ložiska, která pracují při značném zatížení a při vysokých otáčkách. Jedinou nevýhodou je jejich vysoká cena, proto jsou nahrazovány hliníkovými a olovnatými bronzy. Při práci v agresivním prostředí se často používá hliníkový bronz pro ložisková pouzdra. Kromě odolnosti proti tření mají dobrou odolnost proti korozi. Olovo poskytuje nízký koeficient tření. Tyto materiály se používají k výrobě ložiskových pánví pro vysokotlaký a vysokorychlostní provoz.
Slitiny proti tření: složení a vlastnosti
V průmyslu se pro výrobu třecích částí mechanismů používají různé slitiny s malým koeficientem tření:
- Mosaz je slitina, jejíž hlavními složkami jsou měď a zinek. Může obsahovat součásti ve formulářihliník, cín, olovo, mangan a další prvky. Pokud jde o pevnost a nízký koeficient tření, je horší než bronz a používá se při výrobě kluzných ložisek pracujících při nízkých otáčkách.
- Babbit jsou složité slitiny s různým složením a fyzikálními vlastnostmi, které se však skládají z jedné měkké báze: cínu nebo olova s tvrdými přísadami slitin alkalických kovů, mědi nebo antimonu. Díky měkké základně jsou ložiska dobře zaběhnuta do hřídele a tvrdé přísady zvyšují odolnost proti opotřebení. Vysoká odolnost proti tření babbittu, ale nižší pevnost než u bronzu a litiny, umožňuje jejich použití pouze pro nanášení tenké vrstvy na povrch výrobků.
Vlastnosti olejů
Aby byla zaručena spolehlivost a účinnost třecích dílů, snižují se kluzné tření, používají se mazací oleje. Všechny jsou klasifikovány podle:
- origin;
- způsob příjmu;
- přiděleno.
Mazací oleje plní následující funkce:
- snížit tření mezi částmi, které jsou v kontaktu;
- snižuje opotřebení a zabraňuje odírání;
- zajišťují odvod tepla z třecích částí;
- chránit před korozí.
Vlastnosti olejů proti tření spočívají v jejich schopnosti snižovat množství energie pro tření. Viskozita je hlavním ukazatelem těchto vlastností a je určena uhlíkovým a frakčním složením. Pro zlepšení kvality olejů, různéantifrikční přísady pro zvýšení výkonu, prodloužení provozu jednotky, snížení zatížení. Zlepšují vlastnosti olejů a zvyšují načasování výměny složení maziva. Antifrikční přísady přispívají k vytvoření ochranné vrstvy při interakci dílů, vyrovnávají jejich povrchy a vyhlazují tření. Vytvářením mastného, odolného filmu snižují opotřebení dílů.
Vlastnosti epoxidových polymerů proti tření
Epoxidové polymery jsou viskózní kapaliny, které tvrdnou, když se k nim přidávají různé organické látky. Mají vysokou mechanickou pevnost a používají se k lepení betonu, kovu, skla a dřeva. Díky těmto vlastnostem se používají k výrobě kov-polymerových dílů, k výrobě pouzder, válečků, ozubených kol, ložisek a spojek.
Plniva dodávají epoxidovým polymerovým produktům vysoké kluzné vlastnosti. Při použití smáčení vodou mohou díly běžet bez mazání. Nátěry jsou odolné vůči povětrnostním vlivům a chemikáliím.
Nekovové materiály odolné proti tření
U kluzných ložisek se často používají dva typy plastů:
- Termosetting - patří sem textolit, který se používá k výrobě ložisek pro válcovny, vrtule a hydraulické stroje. Díly jsou odolné, mazané vodou a chlazené.
- Termoplast - polyamidy jsou široce používané: fluoroplast, nylon, anid. Výhody jsou vysokéantifrikční vlastnosti materiálů, odolnost proti korozi a dobrá odolnost proti opotřebení při vysokém zatížení a kluzných rychlostech.
Pro snížení tření mezi díly se zavádějí různá plniva ve formě tuhých maziv, která při použití na povrchu vytvářejí strukturu tekutých krystalů. Stojí za zmínku, že fluoroplast má velmi nízký koeficient tření, ale špatný odvod tepla a tekutost při zatížení jsou považovány za nevýhodu, proto se používá ve spojení s jinými materiály.
Závěr
Protitřecí materiály jsou vhodné pro výrobu vložek a ložisek, které se při opotřebení snadno vyměňují. Surovina pro výrobek musí mít vyšší koeficient tření, to znamená, že při kontaktu dílů zůstane nepoškozená těžko vyměnitelná část mechanismu. To se děje pouze tehdy, když je materiál cenného dílu vybaven vynikajícími vlastnostmi proti tření oproti analogu.
