Mehanske naprave se pogosto uporabljajo v človeških dejavnostih. Zanesljivost gibljivih delov v katerem koli mehanizmu je zagotovljena z zmanjšanjem trenja in deformacij. Za to se uporabljajo posebni materiali, imenovani antifrikcija. Njihov glavni namen je zmanjšati koeficient trenja, kar olajša drsenje gibljivih površin mehanizmov. Ta članek bo obravnaval lastnosti proti trenju različnih materialov, ki se uporabljajo za te namene.
Vrste trenja
Trenje nastane, ko se premikajo telesa, ki so v stiku med seboj. Obstajata dve glavni vrsti:
- Suho - površine trdnih snovi so v neposrednem stiku. Opazimo ga pri jermenskih in tornih pogonih.
- Tekočina - kadar je med deli mehanizmov in telesi oljna plast tekočine, se ne dotikajte. Najdemo ga v potisnih ležajih, ležajih.
In tudi razlikovativmesne vrste trenja: polsuho in poltekoče.
Glede na gibanje teles so opažene naslednje vrste trenja:
- počitek - nastane, ko je relativni počitek teles;
- zdrs - se kaže z relativnim premikanjem mehanizmov;
- kotanje - zunanje trenje pri kotaljenju teles.
Odvisno od vrste trenja se za površine teles izbere material z določenimi antitornimi lastnostmi.
Vrste materialov, ki se uporabljajo za zmanjšanje trenja
Vsi materiali proti trenju, ki zagotavljajo nizek koeficient trenja, so razdeljeni na:
- Kovina - uporabljajo se trikovinske zlitine, ki vsebujejo baker (babbits). Zasnovan za delovanje v načinu tekočega trenja.
- Prašek - na osnovi železa in bakra z dodatkom grafita in sulfidov. Uporablja se v drsnih ležajih.
- Samomazalno sintrano - za izdelavo se uporabljajo materiali različnih kombinacij železa z grafitom, bakrom in bronom. Uporabljajo se za proizvodnjo drsnih ležajev pri nizkih hitrostih in v odsotnosti udarnih obremenitev. Dobre lastnosti proti trenju omogočajo njihovo namestitev na mestih, kjer je mazanje težko.
- S trdnimi mazalnimi komponentami - kot tanek sloj na površini delov se nanesejo delci trdnega maziva, sestavljenega iz kloridov, kovinskih oksidov, fluoridov, plastike. Izdelki delujejo pri višjih drsnih hitrostih.
- Nekovinsko - izdelano izplastike: termoplastične in termoreaktivne. Uporablja se za propelerske ležaje, valjarne.
- Kovinski polimer - sestavljen iz heterogenih komponent. Delimo jih na matrične, razpršene in slojevite. Uporablja se za proizvodnjo drsnih ležajev, zobnikov in zobnikov.
- Minerali - uporabite naravne (ahat) in umetne (korund). Izdelujejo majhne ležaje, odporne proti obrabi za tahometre, ure, žiroskope.
Vsak material najde svojo uporabo za izdelavo delov v skladu s svojimi lastnostmi proti trenju.
Zlitine z nizkim trenjem
Iz takšnih zlitin so izdelane torne ležaje, zato morajo imeti:
- Nizek koeficient trenja v primerjavi z materialom gredi, ki je najpogosteje kaljeno jeklo.
- Dobra toplotna prevodnost.
- Odpornost proti koroziji.
- Majhna trdota.
- Lastnost, ki omogoča zadrževanje maščobe.
Za izpolnjevanje navedenih lastnosti mora struktura zlitine vsebovati kovine z antifrikcijskimi lastnostmi, ki imajo povečano mehkobo in duktilnost podlage. In že je prepreden s trdnimi delci, sestavljenimi iz kemičnih spojin. V tem primeru se gred hitro zateče v ležaj, na njej se pojavijo majhni utori iz trdnih delcev, ki so napolnjeni z mastjo in skozi katere se odstranijo produkti obrabe. Na osnovi kositra, svinca, bakra, kadmija, bizmuta,in vključki so narejeni iz antimona in bakrovih zlitin.
Uporaba bronastih zlitin v tornih enotah
Bron je zlitina bakra z različnimi kovinami, ki lahko vključujejo kositer, aluminij, silicij, svinec, berilij in številne druge dodatke. Glede na odstotek enega ali drugega elementa, ki je vključen v njegovo sestavo, se bron imenuje kositer, aluminij, svinec. Broni se pogosto uporabljajo pri izdelavi izdelkov, ki se uporabljajo s povečanim trenjem. Za najboljše brone veljajo protitorne lastnosti, izdelane na osnovi kositra.
Še posebej dobro so se izkazali kositer-fosfor, iz katerega so izdelani ležaji, ki delujejo pri znatnih obremenitvah in pri visoki hitrosti. Edina pomanjkljivost je njihova visoka cena, zato jih nadomeščajo aluminij in svinčeni bron. Pri delu v agresivnem okolju se aluminijasti bron pogosto uporablja za ležajne puše. Poleg odpornosti proti trenju imajo dobro odpornost proti koroziji. Svinec zagotavlja nizek koeficient trenja. Ti materiali se uporabljajo za izdelavo ležajnih školjk za visokotlačne in visoke hitrosti.
Protitorne zlitine: sestava in lastnosti
V industriji se za izdelavo drgnih delov mehanizmov uporabljajo različne zlitine z majhnim koeficientom trenja:
- Medenina je zlitina, katere glavni komponenti sta baker in cink. Lahko vključuje komponente v oblikialuminij, kositer, svinec, mangan in drugi elementi. Glede na trdnost in nizek koeficient trenja je slabši od brona in se uporablja pri izdelavi drsnih ležajev, ki delujejo pri nizkih hitrostih.
- Babit so kompleksne zlitine z različno sestavo in fizikalnimi lastnostmi, vendar so sestavljene iz ene mehke osnove: kositra ali svinca s trdimi dodatki zlitin alkalijskih kovin, bakra ali antimona. Zaradi mehke podlage so ležaji dobro zatečeni v gred, trdi dodatki pa povečajo odpornost proti obrabi. Visoke lastnosti babbita proti trenju, vendar nižja trdnost od brona in litega železa, omogočajo njihovo uporabo samo za nanašanje tanke plasti na površino izdelkov.
Lastnosti olj
Za zagotovitev zanesljivosti in učinkovitosti drgnih delov, zmanjšanja trenja drsenja, se uporabljajo mazalna olja. Vsi so razvrščeni po:
- izvor;
- način prejema;
- dodeljeno.
Mazna olja opravljajo naslednje funkcije:
- zmanjšajte trenje med deli v stiku;
- zmanjšajte obrabo in preprečite praskanje;
- zagotovite odvajanje toplote iz drgnjenih delov;
- zaščiti pred korozijo.
Lastnosti olj proti trenju so v njihovi sposobnosti, da zmanjšajo količino energije za trenje. Viskoznost je glavni kazalnik teh lastnosti in jo določata ogljična in frakcijska sestava. Za izboljšanje kakovosti olj, različnihantifrikcijski dodatki za povečanje moči, podaljšanje delovanja enote, zmanjšanje obremenitev. Izboljšajo lastnosti olj in povečajo čas zamenjave sestave maziva. Antifrikcijski dodatki prispevajo k ustvarjanju zaščitne plasti med interakcijo delov, izravnajo njihove površine in zgladijo trenje. Z ustvarjanjem mastnega, trpežnega filma zmanjšajo obrabo delov.
Protitorne lastnosti epoksi polimerov
Epoksidni polimeri so viskozne tekočine, ki se strdijo, ko jim dodamo različne organske snovi. Imajo visoko mehansko trdnost in se uporabljajo za lepljenje betona, kovine, stekla in lesa. Zaradi teh lastnosti se uporabljajo za proizvodnjo kovinsko-polimernih delov, izdelavo puš, valjev, zobnikov, ležajev in sklopk.
polnila dajejo epoksi polimernim izdelkom visoke lastnosti proti trenju. Deli lahko delujejo brez mazanja, če se uporablja omočenje z vodo. Premazi so odporni na vremenske vplive in kemikalije.
Nekovinski materiali proti trenju
Za drsne ležaje se pogosto uporabljata dve vrsti plastike:
- Termoreaktivni - vključujejo tekstolit, ki se uporablja za izdelavo ležajev za valjarne, propelerje in hidravlične stroje. Deli so težki, mazani z vodo in ohlajeni.
- Termoplast - poliamidi se pogosto uporabljajo: fluoroplastika, najlon, anid. Koristi so visokeprotitorne lastnosti materialov, odpornost proti koroziji in dobra odpornost proti obrabi pri visokih obremenitvah in drsnih hitrostih.
Za zmanjšanje trenja med deli se uvedejo različna polnila v obliki trdnih maziv, ki ob uporabi na površini ustvarijo strukturo tekočih kristalov. Omeniti velja, da ima fluoroplast zelo nizek koeficient trenja, vendar se slabo odvajanje toplote in pretočnost pod obremenitvijo štejeta za slabost, zato se uporablja v povezavi z drugimi materiali.
Sklep
Protitorni materiali so primerni za izdelavo oblog in ležajev, ki jih je ob obrabi enostavno zamenjati. Surovina za izdelek mora imeti višji koeficient trenja, to pomeni, da ob stiku delov težko zamenjan del mehanizma ostane nepoškodovan. To se zgodi le, če je material dragocenega dela obdarjen z odličnimi lastnostmi proti trenju v primerjavi z analogom.
