Pretberzes materiāli: pārskats, īpašības, pielietojums

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Tehnisko vienību, mašīnu un atsevišķu iekārtu elementu grupu darbības procesu neizbēgami pavada nodilums. Detaļu savstarpējā mehāniskā ietekme viena uz otru ar dažādu intensitātes pakāpi izraisa to virsmu noberšanos un iekšējās struktūras iznīcināšanu. Turklāt videi bieži ir līdzīga ietekme erozijas un kavitācijas veidā. Tā rezultātā tiek zaudēta aprīkojuma veiktspēja vai vismaz samazinās ekspluatācijas īpašības. Tālāk sniegtie pārskati par pulverveida berzi un pretberzes materiāliem palīdzēs izprast veidus, kā samazināt nevēlamu berzi. Šādus materiālus ieteicams izmantot rūpnieciskajās iekārtās un sadzīves tehnikā, kā arī celtniecības instrumentos.

Atšķirības starp berzes un pretberzes materiāliem

Šo materiālu aplūkošana vienā kontekstā ir saistīta ar to, ka to funkcija ir saistīta ar vispārējo mehānismu darbības raksturlielumu - berzes koeficientu. Bet, ja par šīs vērtības pazemināšanu ir atbildīgi antifrikcijas elementi un piedevas, tad berzes elementi, gluži pretēji, to palielina. Šajā gadījumā, piemēram, pulvera sakausējumi ar palielinātuberzes koeficients nodrošina mērķa darba grupas nodilumizturību un mehānisko izturību. Lai sasniegtu šādas īpašības, berzes izejvielu sastāvā tiek ievadīti ugunsizturīgi oksīdi, bors, silīcija karbīdi uc Atšķirībā no antifrikcijas elementiem berzes elementi mehānismos bieži vien ir pilnvērtīgi funkcionālie orgāni. Jo īpaši tas var būt bremzes un sajūgi.

Nodrošinot berzes palielināšanas uzdevumus, tie vienlaikus veic specifiskus tehniskos uzdevumus. Tajā pašā laikā gan berzes, gan pretberzes materiāliem pirms lietošanas tiek veiktas stingras laboratorijas pārbaudes. Vieniem un tiem pašiem sakausējumiem bremzēm tiek veikta pilna mēroga un stenda pārbaude, kuras laikā tiek noteikts to pielietošanas lietderība praksē. Tehnoloģiski vismodernākie berzes materiāli no polimēriem mūsdienās tiek ražoti ar dažādām metodēm. Tātad bremžu grupas mehānismiem tiek izmantota presēšanas tehnika - uz veidnēm tiek izgatavoti bloki, plāksnes un sektori. Lentes materiāli tiek ražoti, izmantojot austu tehniku, un pārklājumus ražo velmējot.

Antifrikcijas materiālu īpašības

Detaļām ar pretberzes funkciju jāatbilst visdažādākajām prasībām, kas nosaka to pamata veiktspēju. Pirmkārt, materiālam jābūt saderīgam gan ar pārošanās daļu, gan ar darba vidi. Saderības apstākļos pirms un pēc iebraukšanas materiāls nodrošina nepieciešamo berzes samazināšanas pakāpi. Šeit ir jāatzīmē ieskriešanās kā tāda. Šis īpašums nosaka elementa spēju dabiski pielāgot virsmas ģeometriju.zem optimālās formas, kas ir piemērota konkrētai darbības vietai. Citiem vārdiem sakot, no detaļas tiek izdzēsta papildu konstrukcija ar mikronelīdzenumiem, pēc kuras iestrāde nodrošinās darba apstākļus ar minimālām slodzēm.

Nodilumizturība ir arī svarīga šo materiālu īpašība. Pretberzes elementiem jābūt ar konstrukciju, kas nodrošina izturību pret dažāda veida nodilumu. Tajā pašā laikā detaļa nedrīkst būt pārāk stingra un cieta, jo tas palielinās aizķeršanās risku, kas ir nevēlams pretberzes materiālam. Turklāt tehnologi izceļ tādu īpašību kā cieto daļiņu absorbcija. Fakts ir tāds, ka dažādas pakāpes berze var veicināt mazu elementu - bieži vien metāla - izdalīšanos. Savukārt pretberzes virsmai ir iespēja šādas daļiņas “iespiest” sevī, izvadot tās no darba zonas.

Metāla pretberzes materiāli

Izstrādājumi uz metāla bāzes veido visplašāko antifrikcijas grupas elementu klāstu. Lielākā daļa no tiem ir vērsti uz darbību šķidruma berzes režīmā, tas ir, apstākļos, kad gultņus no vārpstām atdala plāns eļļas slānis. Un tomēr, agregātu apstādinot un iedarbinot, neizbēgami iestājas tā sauktais robežberzes režīms, kurā eļļas plēve var tikt iznīcināta augstas temperatūras ietekmē. Gultņu grupās izmantotās metāla daļas var iedalīt divos veidos: elementi ar mīkstostruktūra un cietie ieliktņi un sakausējumi ar stingru pamatni un mīkstiem ieliktņiem. Ja mēs runājam par pirmo grupu, tad kā antifrikcijas materiālus var izmantot babbitus, misiņu un bronzas sakausējumus. Pateicoties to mīkstajai struktūrai, tie ātri iesūcas un ilgstoši saglabā eļļas plēves īpašības. No otras puses, cietie ieslēgumi palielina nodilumizturību mehāniskos kontaktos ar blakus esošajiem elementiem, piemēram, ar to pašu vārpstu.

Babbits ir sakausējums uz svina vai alvas bāzes. Tāpat, lai uzlabotu individuālās īpašības, konstrukcijai var pievienot leģējošus sakausējumus. Starp uzlabotajām īpašībām var atzīmēt izturību pret koroziju, cietību, stingrību un izturību. Viena vai otra raksturlieluma izmaiņas nosaka tas, kādi leģējošie materiāli tika izmantoti. Pretberzes babbitus var modificēt ar kadmiju, niķeli, varu, antimonu utt. Piemēram, standarta babbits satur apmēram 80% alvas vai svina, 10% antimona, bet pārējais ir varš un kadmijs.

Svina sakausējumi kā līdzeklis berzes samazināšanai

Pretberzes sakausējumu sākuma līmenis ir svina babbits. Pieejamība nosaka šī materiāla darbības specifiku - vismazāk kritiskajās darba funkcijās. Svina pamatne, salīdzinot ar alvu, nodrošina babbitiem mazāk augstu mehānisko izturību un zemu aizsardzību pret koroziju. Tiesa, pat šādos sakausējumos bez alvas neiztikt - tā saturs varsasniedz 18%. Turklāt kompozīcijai pievienota arī vara sastāvdaļa, kas novērš segregācijas procesus - dažādu masu metālu nevienmērīgu sadalījumu izstrādājuma tilpumā.

Vienkāršākajiem svina materiāliem ar antifrikcijas īpašībām ir raksturīga augsta trausluma pakāpe, tāpēc tos izmanto apstākļos ar samazinātu dinamisko slodzi. Jo īpaši sliežu ceļu mašīnu, dīzeļlokomotīvju un smago inženiertehnisko komponentu gultņi ir mērķa niša, kurā tiek izmantoti šādi materiāli. Pretberzes sakausējumus, kuros izmanto kalciju, var saukt par svina sakausējumu modifikāciju. Šajā gadījumā tiek atzīmētas tādas īpašības kā augsts blīvums un zema siltumvadītspēja. Pamats ir arī svins, bet ievērojamās proporcijās to papildina arī nātrija, kalcija un antimona ieslēgumi. Runājot par šī materiāla vājajām vietām, tās ietver oksidējamību, tāpēc nav ieteicams to izmantot ķīmiski aktīvā vidē.

Runājot vispārīgi par babbītiem, var konstatēt, ka tas nebūt nav efektīvākais risinājums berzes samazināšanai, taču tā īpašību kombinācijas ziņā tas izrādās izdevīgs no darbības viedokļa. Tie ir materiāli, kuru antifrikcijas īpašības var izlīdzināt ar samazinātu noguruma pretestību, kas pasliktina elementa veiktspēju. Tomēr dažos gadījumos stiprības trūkumu kompensē tērauda vai čuguna korpusu iekļaušana dizainā.

Bronzas pretberzes sakausējumu īpašības

Bronzas fizikālās un ķīmiskās īpašībasir organiski apvienoti ar prasībām pret berzes sakausējumiem. Šis metāls jo īpaši nodrošina pietiekamus īpatnējā spiediena rādītājus, spēju darboties triecienslodzēs, augstu gultņu griešanās ātrumu utt. Bet arī bronzas izvēle noteiktām funkcijām būs atkarīga no tā zīmola. Tas pats formāts starpliku darbībai trieciena slodzēs ir pieņemams zīmolam BrOS30, bet nav ieteicams BrAZh. Arī bronzas materiālu klasē ir atšķirības mehānisko īpašību ziņā. Šī īpašību grupa būs atkarīga no saskarnes veida ar rūdītām vārpstām un no stieņa izmantošanas, kam var būt papildu rūdījums. Un atkal nevar runāt par sakausējuma struktūras stingrību.

Bronzas izstrādājumos var būt arī alva, misiņš, svins. Tajā pašā laikā, ja visus uzskaitītos metālus var izmantot kā babbita pamatu, pretberzes materiāli uz vara bāzes tiek izmantoti ārkārtīgi reti. Šajā gadījumā vara komponents bieži darbojas kā viena un tā pati piedeva ar satura attiecību 2-3%. Alvas un svina ieslēgumu kombinācijas tiek uzskatītas par optimālām. Tie nodrošina pietiekamu sakausējuma kā pretberzes komponenta veiktspēju, lai gan tie zaudē citām kompozīcijām mehāniskās izturības ziņā. Kombinētie bronzas materiāli tiek izmantoti cieto gultņu ražošanā elektromotoriem, turbīnām, kompresoru blokiem un citiem mezgliem, kas darbojas ar augstu spiedienu un zemu slīdēšanas ātrumu.

Pulverisberzes materiāli

Šādi materiāli tiek izmantoti kompozīcijās, kas paredzētas kāpurķēžu transportlīdzekļu, automašīnu, darbgaldu, celtniecības mehānismu uc transmisijai un bremžu blokiem. Gatavos produktus uz pulvera komponentu bāzes ražo sektoru uzliku, disku un kluču veidā. Tajā pašā laikā antifrikcijas tipa pulvera sakausējumu izejmateriālus veido tā pati nomenklatūra kā berzes komponentu gadījumā - visbiežāk izmanto dzelzi un varu, taču pastāv arī citas kombinācijas.

Piemēram, materiāli no alumīnija un alvas bronzas, kas ietver grafītu un svinu, efektīvi izpaužas berzes apstākļos pie detaļu slīdēšanas ātruma aptuveni 50 m/s. Starp citu, gultņiem darbojoties ar ātrumu 5 m/s, metāla pulvera izstrādājumus var aizstāt ar metāla plastmasas izejvielām. Tas jau ir pretberzes kompozītmateriāls ar elastīgu darba struktūru un samazinātu izturību. Visizdevīgākie izmantošanas ziņā paaugstinātas slodzes apstākļos ir materiāli no dzelzs un vara. Kā piedevas tiek izmantots grafīts, silīcija oksīds vai bārijs. Šo elementu darbība iespējama pie 300 MPa spiediena un slīdēšanas ātruma līdz 60 m/s.

Pulvera pretberzes materiāli

Pretberzes produkti tiek ražoti arī no pulvera izejvielām. Tiem ir raksturīga augsta nodilumizturība, zems berzes koeficients un spēja ātri iebraukt vārpstā. Arī pretberzes pulvera materiāliem ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar sakausējumiem, kas samazina berzi. Pietiek pateikt, ka to nodilumizturība ir vidēji augstāka nekā tiem pašiem babbitiem. Porainā struktūra, ko veido pulverveida metāli, ļauj efektīvi impregnēt ar smērvielām.

Ražotājiem ir iespēja veidot galaproduktus dažādās formās. Tās var būt rāmja vai matricas daļas ar starpposma dobumiem, kas piepildītas ar citām mīkstinātām izejvielām. Un, gluži pretēji, dažās jomās vairāk pieprasīti ir antifrikcijas pulvera materiāli ar mīkstu rāmja pamatni. Īpašās šūnās tiek nodrošināti dažādu dispersijas līmeņu cietie ieslēgumi. Šai kvalitātei ir liela nozīme tieši no parametru regulēšanas iespējas, kas nosaka detaļu berzes intensitāti.

Pretberzes polimēru materiāli

Mūsdienu polimēru izejmateriāli ļauj iegūt jaunas tehniskās un ekspluatācijas īpašības detaļām, kas samazina berzi. Par pamatu var izmantot gan kompozītu sakausējumus, gan metālplastmasas pulverus. Viena no galvenajām šādu materiālu atšķirīgajām īpašībām ir spēja vienmērīgi sadalīt piedevas visā konstrukcijā, kas vēlāk pildīs cietās smērvielas funkciju. Grafīti, sulfīdi, plastmasas un citi savienojumi ir norādīti šādu vielu sarakstā. Polimēru un antifrikcijas materiālu darba īpašības lielā mērā saplūst pamata līmenī, neizmantojot modifikatorus: tas ir zems berzes koeficients un izturība pret ķīmiski aktīvām vidēm, uniespēja darboties ūdens vidē. Runājot par unikālajām īpašībām, polimēri var veikt savus uzdevumus pat bez pastiprināšanas ar īpašu smērvielu.

Pretberzes materiālu pielietošana

Lielākā daļa pretberzes elementu sākotnēji ir paredzēti izmantošanai gultņu grupās. Starp tiem ir detaļas, kas paredzētas nodilumizturības palielināšanai, un sastāvdaļas, kas uzlabo slīdēšanu. Mašīnbūvē un darbgaldu ražošanā šādus produktus izmanto dzinēju, virzuļu, sakabes mezglu, turbīnu uc ražošanā. Šeit palīgmateriālu pamatā ir slīdgultņu antifrikcijas materiāli, kurus ievada gaitas un stacionāros konstrukcijās. aprīkojums.

Būvniecības nozare arī nevar iztikt bez pretberzes funkcijas. Ar šādu detaļu palīdzību tiek nostiprinātas inženierbūves, montāžas konstrukcijas un mūra materiāli. Dzelzceļu būvniecībā tos izmanto ritošā sastāva konstrukcijas elementu uzstādīšanā. Plaši izplatīta ir arī polimēru bāzes pretberzes materiālu izmantošana, kas atrod savu vietu, piemēram, kā skriemeļu, zobratu, siksnu piedziņas uc savienojošā konstrukcija.

Secinājums

Uzdevums samazināt berzi tikai no pirmā acu uzmetiena var šķist sekundārs un bieži vien neobligāts. Eļļošanas šķidrumu uzlabošana patiešām ļauj atbrīvoties no dažiem mehānismiem no palīgtehniskajiem elementiem, kas samazina galvenās darba grupas nodilumu. Pārejas saite no klasiskāsBabbitt līdz modificētai augstas veiktspējas smērvielai var saukt par pretberzes polimērmateriāliem, kam raksturīga mīkstāka struktūra un daudzpusība darba apstākļu ziņā. Tomēr metāla detaļu darbībai zem augsta spiediena un fiziskas ietekmes joprojām ir jāiekļauj cietvielu pretberzes uzlikas. Turklāt šī materiālu klase ne tikai nekļūst par pagātni, bet arī attīstās, uzlabojot stiprības, cietības un mehāniskās stabilitātes īpašības.