المواد المضادة للاحتكاك: نظرة عامة ، الخصائص ، التطبيق

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

عملية تشغيل الوحدات التقنية والآلات ومجموعات العناصر الفردية من المعدات مصحوبة حتماً بالتآكل. يؤدي التأثير الميكانيكي المتبادل للأجزاء على بعضها البعض بدرجات متفاوتة من الشدة إلى تآكل أسطحها وتدمير الهيكل الداخلي. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما يكون للبيئة تأثير مماثل في شكل تآكل وتجويف. نتيجة لذلك ، هناك خسارة في أداء المعدات أو على الأقل انخفاض في الخصائص التشغيلية. ستساعدك المراجعات التالية لمسحوق الاحتكاك والمواد المضادة للاحتكاك على فهم طرق تقليل الاحتكاك غير المرغوب فيه. يوصى باستخدام هذه المواد في المعدات الصناعية والأجهزة المنزلية ، وكذلك في أدوات البناء.

الاختلافات بين المواد المضادة للاحتكاك والاحتكاك

اعتبار هذه المواد في سياق واحد يرجع إلى حقيقة أن وظيفتها مرتبطة بالخاصية العامة لتشغيل الآليات - معامل الاحتكاك. ولكن إذا كانت العناصر المضادة للاحتكاك والمواد المضافة مسؤولة عن خفض هذه القيمة ، فإن عناصر الاحتكاك ، على العكس من ذلك ، تزيدها. في هذه الحالة ، على سبيل المثال ، مسحوق السبائك مع زيادةيوفر معامل الاحتكاك مقاومة التآكل والقوة الميكانيكية لمجموعة العمل المستهدفة. لتحقيق هذه الصفات ، يتم إدخال الأكاسيد المقاومة للصهر ، والبورون ، وكربيدات السيليكون ، وما إلى ذلك في تكوين المواد الخام للاحتكاك. على عكس العناصر المضادة للاحتكاك ، غالبًا ما تمثل عناصر الاحتكاك أعضاء وظيفية كاملة في الآليات. هذا ، على وجه الخصوص ، يمكن أن يكون الفرامل والقوابض.

تقديم مهام زيادة الاحتكاك ، يؤدون مهام تقنية محددة في وقت واحد. في الوقت نفسه ، تخضع المواد المضادة للاحتكاك والاحتكاك لاختبارات معملية صارمة قبل الاستخدام. تخضع سبائك الفرامل نفسها لاختبارات شاملة واختبارات مقاعد البدلاء ، يتم خلالها تحديد مدى ملاءمة تطبيقها في الممارسة العملية. يتم اليوم تصنيع مواد الاحتكاك الأكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية من البوليمرات بطرق مختلفة. لذلك ، بالنسبة لآليات مجموعة الفرامل ، يتم استخدام تقنية الضغط - يتم تصنيع الكتل والألواح والقطاعات على النماذج. يتم إنتاج المواد الشريطية باستخدام تقنية المنسوجة ، ويتم إنتاج التراكبات بواسطة الدرفلة.

خصائص المواد المضادة للاحتكاك

يجب أن تفي الأجزاء ذات وظيفة منع الاحتكاك بمجموعة واسعة من المتطلبات التي تحدد أدائها الأساسي. بادئ ذي بدء ، يجب أن تكون المادة متوافقة مع كل من جزء التزاوج وبيئة العمل. في ظل ظروف التوافق قبل وبعد التشغيل ، توفر المادة الدرجة المطلوبة لتقليل الاحتكاك. هنا من الضروري ملاحظة التشغيل على هذا النحو. تحدد هذه الخاصية قدرة العنصر على ضبط هندسة السطح بشكل طبيعي.تحت الشكل الأمثل ، وهو مناسب لمكان معين للعملية. بمعنى آخر ، يتم محو الهيكل الإضافي مع الخواص الدقيقة من الجزء ، وبعد ذلك سيوفر التشغيل ظروف عمل بأدنى حد من الأحمال.

مقاومة التآكل هي أيضًا خاصية مهمة تمتلكها هذه المواد. يجب أن تحتوي العناصر المضادة للاحتكاك على هيكل يوفر مقاومة لأنواع مختلفة من التآكل. في الوقت نفسه ، يجب ألا يكون الجزء صلبًا وصلبًا بشكل مفرط ، لأن هذا سيزيد من خطر الالتصاق ، وهو أمر غير مرغوب فيه للمواد المضادة للاحتكاك. علاوة على ذلك ، يفرد التقنيون خاصية مثل امتصاص الجسيمات الصلبة. الحقيقة هي أن الاحتكاك بدرجات متفاوتة يمكن أن يساهم في إطلاق عناصر صغيرة - غالبًا ما تكون معدنية. في المقابل ، فإن السطح المضاد للاحتكاك لديه القدرة على "الضغط" على هذه الجسيمات في حد ذاته ، والقضاء عليها من منطقة العمل.

المواد المعدنية المضادة للاحتكاك

تشكل المنتجات على أساس معدني المجموعة الأكثر شمولاً من عناصر مجموعة مكافحة الاحتكاك. يركز معظمهم على التشغيل في وضع احتكاك السوائل ، أي في ظل الظروف التي يتم فيها فصل المحامل عن الأعمدة بواسطة طبقة زيت رقيقة. ومع ذلك ، عندما يتم إيقاف الوحدة وتشغيلها ، فإن ما يسمى بوضع الاحتكاك الحدودي يحدث حتمًا ، حيث يمكن تدمير فيلم الزيت تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة. يمكن تقسيم الأجزاء المعدنية المستخدمة في مجموعات التحميل إلى نوعين: عناصر ذات لينةهيكل وإدخالات وسبائك صلبة مع قاعدة صلبة وإدراج ناعمة. إذا تحدثنا عن المجموعة الأولى ، فيمكن استخدام السبائك النحاسية والنحاسية والبرونزية كمواد مضادة للاحتكاك. نظرًا لبنيتها الناعمة ، فإنها تعمل بسرعة وتحتفظ بخصائص فيلمها الزيتي لفترة طويلة. من ناحية أخرى ، تسبب الشوائب الصلبة مقاومة تآكل متزايدة في التلامس الميكانيكي مع العناصر المجاورة - على سبيل المثال ، مع نفس العمود.

Babbits هي سبيكة تعتمد على الرصاص أو القصدير. أيضًا ، من أجل تحسين الصفات الفردية ، يمكن إضافة سبائك السبائك إلى الهيكل. من بين الخصائص المحسنة ، يمكن ملاحظة مقاومة التآكل والصلابة والمتانة والقوة. يتم تحديد التغيير في خاصية أو أخرى من خلال المواد المستخدمة في صناعة السبائك. يمكن تعديل الحيوانات المضادة للاحتكاك باستخدام الكادميوم والنيكل والنحاس والأنتيمون ، إلخ. على سبيل المثال ، يحتوي باب بيت القياسي على حوالي 80٪ من القصدير أو الرصاص ، و 10٪ من الأنتيمون ، والباقي من النحاس والكادميوم.

سبائك الرصاص كوسيلة لتقليل الاحتكاك

مستوى الدخول للسبائك المضادة للاحتكاك هي عبارة عن بابيات رصاص. تحدد القدرة على تحمل التكاليف مواصفات تشغيل هذه المواد - في وظائف العمل الأقل أهمية. توفر قاعدة الرصاص ، مقارنةً بالقصدير ، مقاومة ميكانيكية عالية وحماية منخفضة للتآكل. صحيح ، حتى في مثل هذه السبائك لا يمكنها الاستغناء عن القصدير - فمحتواها ممكنتصل إلى 18٪. بالإضافة إلى ذلك ، يضاف عنصر النحاس أيضًا إلى التركيبة ، مما يمنع عمليات الفصل - التوزيع غير المتكافئ للمعادن ذات الكتل المختلفة في حجم المنتج.

أبسط مواد الرصاص ذات الخصائص المضادة للاحتكاك تتميز بدرجة عالية من الهشاشة ، لذلك يتم استخدامها في ظروف ذات أحمال ديناميكية منخفضة. على وجه الخصوص ، تعتبر محامل آلات الجنزير وقاطرات الديزل والمكونات الهندسية الثقيلة مكانًا مستهدفًا حيث يتم استخدام هذه المواد. يمكن تسمية السبائك المضادة للاحتكاك التي تستخدم الكالسيوم بتعديل سبائك الرصاص. في هذه الحالة ، لوحظت صفات مثل الكثافة العالية والتوصيل الحراري المنخفض. الأساس هو أيضًا الرصاص ، ولكن بنسب كبيرة يتم استكماله أيضًا بإدراج الصوديوم والكالسيوم والأنتيمون. أما بالنسبة لنقاط الضعف في هذه المادة فهي تشمل قابلية التأكسد ، لذلك لا يوصى باستخدامها في البيئات النشطة كيميائياً.

عند الحديث بشكل عام عن babbits ، يمكننا القول أن هذا ليس الحل الأكثر فعالية لتقليل الاحتكاك ، ولكن من حيث مزيج الصفات ، فقد تبين أنه مفيد من وجهة نظر العملية. هذه هي المواد التي يمكن تسوية خصائصها المضادة للاحتكاك عن طريق تقليل مقاومة التعب ، مما يؤدي إلى تدهور أداء العنصر. ومع ذلك ، في بعض الحالات ، يتم تعويض نقص القوة من خلال تضمين هياكل الصلب أو الحديد الزهر في التصميم.

ميزات سبائك البرونز المضادة للاحتكاك

الخصائص الفيزيائية والكيميائية للبرونزعضويا مع متطلبات السبائك المضادة للاحتكاك. يوفر هذا المعدن ، على وجه الخصوص ، مؤشرات كافية للضغط المحدد ، والقدرة على العمل تحت أحمال الصدمات ، وسرعة دوران المحمل العالية ، وما إلى ذلك ، ولكن أيضًا اختيار البرونز لوظائف معينة سيعتمد على علامته التجارية. يعد نفس تنسيق تشغيل البطانات تحت أحمال الصدمات مقبولًا للعلامة التجارية BrOS30 ، لكن لا يوصى به لـ BrAZh. كما توجد اختلافات في فئة المواد البرونزية من حيث الخواص الميكانيكية. ستعتمد هذه المجموعة من الصفات على طبيعة الواجهة مع أعمدة صلبة وعلى استخدام مرتكز الدوران ، والذي قد يكون له صلابة إضافية. ومرة أخرى ، من المستحيل التحدث عن صلابة هيكل السبيكة.

قد تشمل العناصر البرونزية أيضًا القصدير والنحاس الأصفر والرصاص. في الوقت نفسه ، إذا كان من الممكن استخدام جميع المعادن المدرجة كأساس للباب ، فإن المواد المضادة للاحتكاك القائمة على النحاس نادرًا ما تستخدم. في هذه الحالة ، غالبًا ما يعمل المكون النحاسي مثل المادة المضافة نفسها بنسبة محتوى تبلغ 2-3٪. تعتبر تركيبات الشوائب من القصدير والرصاص هي الأمثل. إنها توفر أداءً كافيًا للسبيكة كمكون مضاد للاحتكاك ، على الرغم من أنها تفقد التركيبات الأخرى من حيث القوة الميكانيكية. تُستخدم المواد البرونزية المركبة في تصنيع المحامل الصلبة للمحركات الكهربائية والتوربينات ووحدات الضاغط وغيرها من الوحدات التي تعمل بضغط عالٍ وسرعة انزلاق منخفضة.

بودرةمواد الاحتكاك

تُستخدم هذه المواد في التركيبات المخصصة لوحدات النقل والفرامل لمركبات كاتربيلر ، والسيارات ، وأدوات الآلات ، وآليات البناء ، وما إلى ذلك. يتم إنتاج المنتجات النهائية القائمة على مكونات المسحوق في شكل بطانات القطاع وأقراص ومنصات. في الوقت نفسه ، يتم تشكيل المواد الأولية للنوع المضاد للاحتكاك لسبائك المسحوق بنفس التسمية كما في حالة مكونات الاحتكاك - غالبًا ما يتم استخدام الحديد والنحاس ، ولكن توجد تركيبات أخرى.

على سبيل المثال ، المواد المصنوعة من الألمنيوم والبرونز القصدير ، والتي تشمل الجرافيت والرصاص ، تتجلى بشكل فعال في ظروف الاحتكاك بسرعة انزلاق أجزاء بترتيب 50 م / ث. بالمناسبة ، عندما تعمل المحامل بسرعة 5 م / ث ، يمكن استبدال منتجات المسحوق المعدني بمواد خام من المعدن والبلاستيك. هذه بالفعل مادة مركبة مضادة للاحتكاك مع هيكل عمل مرن وقوة منخفضة. الأكثر فائدة من حيث الاستخدام في ظروف الأحمال المتزايدة هي المواد المصنوعة من الحديد والنحاس. يتم استخدام الجرافيت وأكسيد السيليكون أو الباريوم كمواد مضافة. يمكن تشغيل هذه العناصر عند ضغط 300 ميجا باسكال وسرعة انزلاق تصل إلى 60 م / ث.

مسحوق المواد المضادة للاحتكاك

يتم إنتاج منتجات مقاومة الاحتكاك أيضًا من مواد خام المسحوق. تتميز بمقاومة عالية للتآكل ، ومعامل احتكاك منخفض والقدرة على الجري بسرعة في العمود. أيضًا ، تتمتع مواد المسحوق المضادة للاحتكاك بعدد من المزايا مقارنة بسبائك تقليل الاحتكاك.يكفي أن نقول إن مقاومة التآكل لديهم أعلى في المتوسط من مقاومة نفس البلى. يسمح الهيكل المسامي الذي تشكله المعادن المسحوقة بالتشريب الفعال بمواد التشحيم.

للمصنعين الفرصة لتشكيل منتجات نهائية بأشكال مختلفة. يمكن أن تكون هذه أجزاء إطار أو مصفوفة ذات تجاويف وسيطة مملوءة بمواد خام أخرى مخففة. وعلى العكس من ذلك ، في بعض المناطق ، تكون مواد المسحوق المضادة للاحتكاك ذات القاعدة الناعمة أكثر طلبًا. في أقراص العسل الخاصة ، يتم توفير شوائب صلبة من مستويات مختلفة من التشتت. هذه الجودة لها أهمية كبيرة على وجه التحديد من وجهة نظر إمكانية تنظيم المعلمات التي تحدد شدة احتكاك الأجزاء.

مواد البوليمر المضادة للاحتكاك

تتيح المواد الخام البوليمرية الحديثة الحصول على خصائص تقنية وتشغيلية جديدة للأجزاء التي تقلل الاحتكاك. يمكن استخدام كل من السبائك المركبة ومساحيق المعادن والبلاستيك كأساس. تتمثل إحدى الخصائص المميزة الرئيسية لهذه المواد في القدرة على توزيع المواد المضافة بالتساوي في جميع أنحاء الهيكل ، والتي ستؤدي لاحقًا وظيفة مادة التشحيم الصلبة. يتم تسجيل الجرافيت والكبريتيدات والبلاستيك والمركبات الأخرى في قائمة هذه المواد. تتقارب خصائص العمل للمواد البوليمرية والمواد المضادة للاحتكاك إلى حد كبير على المستوى الأساسي دون استخدام المعدلات: هذا معامل احتكاك منخفض ومقاومة للوسائط النشطة كيميائيًا ، وإمكانية العمل في البيئة المائية. عند الحديث عن الصفات الفريدة ، يمكن للبوليمرات أداء مهامها حتى بدون التعزيز باستخدام مادة تشحيم خاصة.

تطبيق المواد المضادة للاحتكاك

تم تصميم معظم العناصر المضادة للاحتكاك مبدئيًا للاستخدام في مجموعات تحمل. من بينها أجزاء مصممة لزيادة مقاومة التآكل ، ومكونات تعمل على تحسين الانزلاق. في الهندسة الميكانيكية وبناء الأدوات الآلية ، تُستخدم هذه المنتجات في تصنيع المحركات والمكابس ووحدات التوصيل والتوربينات وما إلى ذلك. هنا ، أساس المواد الاستهلاكية هو المواد المضادة للاحتكاك للمحامل العادية ، والتي يتم إدخالها في هيكل التشغيل والثابت المعدات

لا تستطيع صناعة البناء الاستغناء عن وظيفة مقاومة الاحتكاك. بمساعدة هذه الأجزاء ، يتم تعزيز الهياكل الهندسية وهياكل التركيب ومواد البناء. في بناء السكك الحديدية ، يتم استخدامها في تركيب العناصر الهيكلية لعربات السكك الحديدية. ينتشر أيضًا استخدام المواد المضادة للاحتكاك القائمة على البوليمر ، والتي تجد مكانها ، على سبيل المثال ، كهيكل توصيل من البكرات والتروس ومحركات الحزام وما إلى ذلك.

الخلاصة

قد تبدو مهمة تقليل الاحتكاك للوهلة الأولى ثانوية واختيارية في كثير من الأحيان. إن تحسين سوائل التشحيم يجعل من الممكن التخلص من بعض الآليات من العناصر التقنية المساعدة التي تقلل من تآكل مجموعة العمل الرئيسية. رابط انتقالي من الكلاسيكييمكن استدعاء babbitt لزيوت التشحيم عالية الأداء المعدلة بمواد البوليمر المضادة للاحتكاك ، والتي تتميز بهيكل أكثر ليونة وتنوعًا من حيث ظروف العمل. ومع ذلك ، فإن تشغيل الأجزاء المعدنية تحت ضغط عالٍ وتأثير مادي لا يزال يتطلب إدراج بطانات مقاومة للاحتكاك ذات الحالة الصلبة. علاوة على ذلك ، فإن هذه الفئة من المواد لا تصبح شيئًا من الماضي فحسب ، بل تتطور أيضًا من خلال تحسين خصائص القوة والصلابة والاستقرار الميكانيكي.