Súrlódó anyagok: választás, követelmények

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A modern gyártóberendezések meglehetősen összetett felépítésűek. A súrlódási mechanizmusok a mozgást a súrlódási erő segítségével továbbítják. Ezek lehetnek tengelykapcsolók, bilincsek, terelők és fékek.

Annak érdekében, hogy a berendezés tartós legyen, leállás nélkül működjön, anyagaira speciális követelmények vonatkoznak. Folyamatosan nőnek. Végül is a technológia és a berendezések folyamatosan javulnak. Kapacitásuk, működési sebességük, valamint terhelésük nő. Ezért működésük során különféle súrlódó anyagokat használnak. A berendezések megbízhatósága és tartóssága a minőségüktől függ. Egyes esetekben az emberek biztonsága és élete a rendszer ezen elemeitől függ.

Általános jellemzők

A súrlódó anyagok olyan szerelvények és mechanizmusok szerves elemei, amelyek képesek elnyelni a mechanikai energiát és eloszlatni azt a környezetben. Ugyanakkor az összes szerkezeti elemnek nem szabad gyorsan elhasználódnia. Ehhez a bemutatott anyagok bizonyos tulajdonságokkal rendelkeznek.

Súrlódó anyagok súrlódási együtthatójastabilnak és magasnak kell lennie. A kopásállósági indexnek is meg kell felelnie az üzemeltetési követelményeknek. Az ilyen anyagok jó hőállósággal rendelkeznek, és nincsenek kitéve mechanikai igénybevételnek.

Annak érdekében, hogy a súrlódási funkciókat ellátó anyag ne tapadjon a munkafelületekhez, elegendő tapadó tulajdonsággal rendelkezik. Ezen tulajdonságok kombinációja biztosítja a berendezések és rendszerek normál működését.

Anyagtulajdonságok

A súrlódó anyagok bizonyos tulajdonságokkal rendelkeznek. A főbbeket fentebb felsoroltuk. Ezek szolgáltatási tulajdonságok. Ezek határozzák meg az egyes anyagok teljesítményjellemzőit.

De minden szolgáltatási jellemzőt fizikai-mechanikai és termosztatikus mutatók határoznak meg. Ezek a paraméterek az anyag működése során változnak. De ezek határértékét figyelembe veszik a súrlódó anyag kiválasztása során.

A tulajdonságokat statikus, dinamikus és kísérleti mutatókra osztják. A paraméterek első csoportjába tartozik a nyomás, a szilárdság, a hajlítás és a nyújtás határa. Ez magában foglalja a hőkapacitást, a hővezető képességet és az anyag lineáris tágulását is.

A dinamikus körülmények között meghatározott mutatók közé tartozik a hőstabilitás, a hőállóság. A súrlódási együttható, a kopásállóság és a stabilitás a kísérleti környezetben került megállapításra.

Anyagfajták

A fék- és tengelykapcsoló-rendszerek súrlódó anyagai leggyakrabban réz vagy vas alapúak. Második csoportAz anyagokat fokozott terhelés esetén használják, különösen száraz súrlódás esetén. A rézanyagokat közepes és könnyű terhelésekhez használják. Ezenkívül száraz súrlódásra és kenőfolyadékok használatára egyaránt alkalmasak.

A modern gyártási körülmények között a gumi- és gyantaalapú anyagokat széles körben használják. Különféle töltőanyagok fémes és nem fémes alkatrészekből is használhatók.

Alkalmazási kör

A súrlódó anyagokat alkalmazási területüktől függően osztályozzák. Az első nagy csoportba az átviteli eszközök tartoznak. Ezek közepes és kis terhelésű mechanizmusok, amelyek kenés nélkül működnek.

Következzen a fékrendszer súrlódó anyagai, amelyeket közepes és nagy teherbírású mechanizmusokhoz terveztek. Ezek az egységek nincsenek kenve.

A harmadik csoportba a közepes és nagy teherbírású egységek tengelykapcsolóiban használt anyagok tartoznak. Olajt tartalmaznak.

A folyékony kenőanyagot tartalmazó fékanyagokat is külön csoportként különböztetjük meg. A mechanizmusok fő paraméterei határozzák meg a súrlódó anyagok kiválasztását.

A tengelykapcsolóban a terhelés körülbelül 1 másodpercig hat a rendszer elemeire, a fékben pedig - akár 30 másodpercig. Ez a mutató határozza meg a csomópontok anyagainak jellemzőit.

Fémanyagok

Mint fentebb említettük, a tengelykapcsoló-rendszer, a fékek fő fém súrlódó anyagai vas ésréz. Az acél és az öntöttvas ma nagyon népszerű.

Különböző mechanizmusokban alkalmazhatók. Például a vasúti rendszerekben gyakran használnak öntöttvas tartalmú fékpofák súrlódó anyagokat. Nem vetemedik meg, de élesen elveszíti csúszási tulajdonságait 400 °C feletti hőmérsékleten.

Nem fémes anyagok

A tengelykapcsolókhoz vagy fékekhez használt súrlódó anyagok szintén nem fémes anyagokból készülnek. Főleg azbeszt alapúak (gyanta, gumi kötőanyagként működik).

A súrlódási tényező meglehetősen magas marad 220 °C-os hőmérsékletig. Ha a kötőanyag gyanta, az anyag nagyon kopásálló. De súrlódási együtthatójuk valamivel alacsonyabb más hasonló anyagokhoz képest. Ezen az alapon népszerű műanyag a retinax. Fenol-formaldehid gyantát, azbesztet, baritot és egyéb összetevőket tartalmaz. Ez az anyag súlyos üzemi feltételek melletti egységekhez és fékberendezésekhez alkalmazható. 1000 °C-ra melegítve is megőrzi tulajdonságait. Ezért a retinax még a repülőgép-fékrendszerekben is alkalmazható.

Az azbeszt anyagok az azonos nevű szövet létrehozásával készülnek. Aszf alttal, gumival vagy bakelittel impregnálják és magas hőmérsékleten préselik. A rövid azbesztszálak nem szőtt bélést is képezhetnek. Kis fémet adnak hozzáforgács. Néha sárgaréz drótot vezetnek beléjük az erősség növelése érdekében.

Szinterezett anyagok

A rendszerelemek egy másik változata is bemutatásra kerül. Ezek a fékrendszer szinterezett súrlódó anyagai. Hogy ez egy változatosság, az a készítési módból válik világossá. Leggyakrabban acél alapúak. A hegesztés során a kompozíciót alkotó egyéb összetevőket szinterelik vele. A porkeverékekből álló elősajtolt nyersdarabokat magas hőmérsékletű melegítésnek vetik alá.

Az ilyen anyagokat leggyakrabban erősen terhelt tengelykapcsolókban és fékrendszerekben használják. Működés közbeni nagy teljesítményüket a kompozíciót alkotó két komponenscsoport határozza meg. Az előbbi anyagok jó súrlódási együtthatót és kopásállóságot, míg az utóbbiak stabilitást és megfelelő tapadást biztosítanak.

Acél alapú anyagok száraz súrlódáshoz

A különféle rendszerek anyagának kiválasztása a gyártás és az üzemeltetés gazdasági és műszaki megvalósíthatóságán alapul. Több évtizeddel ezelőtt keresettek voltak a vasalapú anyagok, mint az FMK-8, MKV-50A és SMK. A nagy terhelésű rendszerekben működő fékbetétek súrlódó anyagokat később az FMK-11-ből készítettek.

Az MKV-50A egy újabb kivitel. Tárcsafékek betéteinek gyártásához használják. Stabilitási mutatók tekintetében előnyben van a PMK-csoporttal szemben,kopásállóság.

A modern gyártásban egyre inkább elterjedtek az olyan anyagok, mint az SMK. Magas mangán tartalommal rendelkeznek. Ide tartozik még a bór-karbid és -nitrid, a molibdén-diszulfid és a szilícium-karbid.

Bronz alapú anyagok száraz súrlódáshoz

Az ónbronz alapú anyagok jól beváltak a különféle célokra használt sebességváltó- és fékrendszerekben. Sokkal kevésbé kopnak vas vagy acél illeszkedő alkatrészeket, mint a vasalapú súrlódó anyagok.

A bemutatott anyagok sokféleségét még a repülési iparban is használják. Különleges üzemi körülmények között az ón helyettesíthető olyan anyagokkal, mint a titán, szilícium, vanádium, arzén. Ez megakadályozza a szemcseközi korrózió kialakulását.

Az ónbronz alapú anyagokat széles körben használják az autóiparban, valamint a mezőgazdasági gépek gyártásában. Ellenállnak a nehéz terheléseknek. Az ötvözetben található 5-10% ón fokozott szilárdságot biztosít. Az ólom és a grafit szilárd kenőanyagként működik, míg a szilícium-dioxid vagy a szilícium növeli a súrlódási együtthatót.

Üzemelés folyékony kenési körülmények között

A száraz rendszerekben használt anyagoknak jelentős hátrányuk van. Gyors kopásnak vannak kitéve. Amikor zsír kerül beléjük a közeli csomópontokból, hatékonyságuk meredeken csökken. Ezért az utóbbi időben a folyékony olajban való használatra tervezett anyagok egyre szélesebb körben elterjedtek.

Az ilyen berendezések zökkenőmentesen kapcsolnak be, magaskopásállósági szint. Könnyen hűt és egyszerűen lezár.

A külföldi gyakorlatban az olyan termékek gyártási volumene, mint az azbeszt alapú súrlódó anyagok fékekhez, tengelykapcsolókhoz és egyéb mechanizmusokhoz, az utóbbi időben nőtt. Gyantával van impregnálva. Magas fémtartalmú töltőlécekkel készült.

A kenőanyagként leggyakrabban rézalapú szinterezett anyagokat használnak. A súrlódási jellemzők javítása érdekében nem fémes szilárd komponenseket viszünk be a készítménybe.

Tulajdonságok javítása

Először is a fejlesztéshez kopásállóság szükséges, amivel a súrlódó anyagok rendelkeznek. Ettől függ a bemutatott komponensek gazdasági és működési megvalósíthatósága. Ebben az esetben a technológusok olyan módszereket dolgoznak ki, amelyekkel kiküszöbölhető a túlzott melegedés a dörzsölő felületeken. Ennek érdekében javítják magának a súrlódó anyagnak a tulajdonságait, a készülék kialakítását, és szabályozzák az üzemi feltételeket is.

Ha anyagokat száraz súrlódási körülmények között használnak, különös figyelmet kell fordítani hőállóságukra és oxidációval szembeni ellenállásukra. Az ilyen anyagok kevésbé érzékenyek a koptató jellegű kopásra. De a kenőrendszereknél a hőállóság nem annyira fontos. Ezért nagyobb figyelmet fordítanak erejükre.

A súrlódó anyagok minőségének javítása során a technológusok odafigyelnek azok oxidációs fokára is. Minél kisebb, annál tartósabbak a mechanizmusok alkatrészei. Egy másik irány az anyag porozitásának csökkentése.

Moderna gyártásnak javítania kell a különféle mozgatható, átviteli eszközök gyártási folyamatában felhasznált további anyagokat. Ez megfelel a súrlódó anyagokkal szemben támasztott növekvő fogyasztói és teljesítménykövetelményeknek.