วัสดุแรงเสียดทาน: ทางเลือก ข้อกำหนด

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

อุปกรณ์การผลิตที่ทันสมัยมีการออกแบบที่ค่อนข้างซับซ้อน กลไกการเสียดสีส่งการเคลื่อนไหวโดยใช้แรงเสียดทาน สิ่งเหล่านี้อาจเป็นคลัตช์ แคลมป์ สเปรด และเบรก

เพื่อให้อุปกรณ์มีความทนทาน ทำงานได้โดยปราศจากการหยุดทำงาน เราจึงเสนอข้อกำหนดพิเศษสำหรับวัสดุของอุปกรณ์ พวกเขากำลังเติบโตอย่างต่อเนื่อง ท้ายที่สุดเทคโนโลยีและอุปกรณ์ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ความจุ ความเร็วในการทำงาน และโหลดเพิ่มขึ้น ดังนั้นในกระบวนการทำงานจึงใช้วัสดุเสียดสีต่างๆ ความน่าเชื่อถือและความทนทานของอุปกรณ์ขึ้นอยู่กับคุณภาพ ในบางกรณี ความปลอดภัยและชีวิตของผู้คนขึ้นอยู่กับองค์ประกอบเหล่านี้ของระบบ

ลักษณะทั่วไป

วัสดุเสียดสีเป็นองค์ประกอบสำคัญของส่วนประกอบและกลไกที่มีความสามารถในการดูดซับพลังงานกลและกระจายสู่สิ่งแวดล้อม ในขณะเดียวกัน องค์ประกอบโครงสร้างทั้งหมดไม่ควรเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็ว ในการทำเช่นนี้ วัสดุที่นำเสนอมีคุณสมบัติบางอย่าง

สัมประสิทธิ์ความเสียดทานของวัสดุเสียดทานควรจะมีเสถียรภาพและสูง ดัชนีความต้านทานการสึกหรอต้องเป็นไปตามข้อกำหนดการปฏิบัติงานด้วย วัสดุดังกล่าวมีความต้านทานความร้อนที่ดีและไม่อยู่ภายใต้ความเครียดทางกล

เพื่อให้สารที่ทำหน้าที่เสียดสีไม่ยึดติดกับพื้นผิวการทำงาน จึงมีคุณสมบัติการยึดติดที่เพียงพอ การรวมกันของคุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้การทำงานของอุปกรณ์และระบบเป็นปกติ

คุณสมบัติของวัสดุ

วัสดุเสียดทานมีคุณสมบัติบางอย่าง รายการหลักได้รับการระบุไว้ข้างต้น นี่คือคุณภาพการบริการ เป็นตัวกำหนดลักษณะการทำงานของสารแต่ละชนิด

แต่ลักษณะการบริการทั้งหมดถูกกำหนดโดยชุดตัวบ่งชี้ทางกายภาพ-เครื่องกลและอุณหภูมิ พารามิเตอร์เหล่านี้เปลี่ยนแปลงระหว่างการทำงานของวัสดุ แต่ค่าขีดจำกัดจะถูกนำมาพิจารณาในกระบวนการเลือกสารเสียดสี

มีการแบ่งคุณสมบัติออกเป็นตัวชี้วัดแบบคงที่ ไดนามิก และแบบทดลอง พารามิเตอร์กลุ่มแรกรวมถึงขีดจำกัดของการบีบอัด ความแข็งแรง การโค้งงอ และการยืดตัว นอกจากนี้ยังรวมถึงความจุความร้อน การนำความร้อน และการขยายตัวเชิงเส้นของวัสดุ

ตัวชี้วัดที่กำหนดในสภาวะไดนามิก ได้แก่ ความเสถียรทางความร้อน ความต้านทานความร้อน ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสี ความต้านทานการสึกหรอ และความเสถียรถูกกำหนดขึ้นในสภาพแวดล้อมการทดลอง

ประเภทของวัสดุ

แรงเสียดทานของระบบเบรกและคลัตช์ส่วนใหญ่มักทำจากทองแดงหรือเหล็ก กลุ่มที่สองสารถูกใช้ในสภาวะที่มีภาระเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการเสียดสีแบบแห้ง วัสดุทองแดงใช้สำหรับโหลดขนาดกลางและเบา นอกจากนี้ยังเหมาะสำหรับทั้งการเสียดสีแบบแห้งและการใช้น้ำมันหล่อลื่น

ในสภาพการผลิตสมัยใหม่ มีการใช้วัสดุที่เป็นยางและเรซินอย่างแพร่หลาย สามารถใช้ฟิลเลอร์ต่างๆ จากส่วนประกอบที่เป็นโลหะและอโลหะได้

ขอบเขตการสมัคร

มีการจำแนกประเภทของวัสดุเสียดทานขึ้นอยู่กับพื้นที่ใช้งาน กลุ่มใหญ่กลุ่มแรกรวมถึงอุปกรณ์ส่งสัญญาณ กลไกเหล่านี้เป็นกลไกรับน้ำหนักปานกลางและเบาซึ่งทำงานโดยไม่ต้องหล่อลื่น

ถัดมาเป็นวัสดุเสียดสีของระบบเบรก ออกแบบมาสำหรับกลไกการทำงานขนาดกลางและหนัก หน่วยเหล่านี้ไม่ได้รับการหล่อลื่น

กลุ่มที่สามรวมถึงสารที่ใช้ในข้อต่อของหน่วยขนาดกลางและหนัก มีน้ำมัน

นอกจากนี้ วัสดุเบรกที่มีสารหล่อลื่นเหลวยังแยกเป็นกลุ่มต่างหาก พารามิเตอร์หลักของกลไกเป็นตัวกำหนดการเลือกวัสดุเสียดทาน

ในคลัตช์ โหลดจะกระทำกับองค์ประกอบของระบบเป็นเวลาประมาณ 1 วินาที และในเบรก - สูงสุด 30 วินาที ตัวบ่งชี้นี้กำหนดลักษณะของวัสดุของโหนด

วัสดุโลหะ

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น วัสดุหลักของระบบคลัตช์ เสียดสี เบรคเป็นเหล็กและทองแดง. เหล็กและเหล็กหล่อเป็นที่นิยมมากในปัจจุบัน

ใช้ได้กับกลไกต่างๆ ตัวอย่างเช่น วัสดุเสียดทานสำหรับยางเบรกที่มีเหล็กหล่อมักใช้ในระบบรางรถไฟ มันไม่บิดเบี้ยว แต่จะสูญเสียคุณภาพการเลื่อนอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูงกว่า 400 °C

วัสดุอโลหะ

วัสดุกันกระเทือนสำหรับคลัตช์หรือเบรกก็ทำมาจากวัสดุที่ไม่ใช่โลหะเช่นกัน ส่วนใหญ่ผลิตขึ้นจากแร่ใยหิน (เรซิน ยางทำหน้าที่เป็นสารยึดเกาะ)

สัมประสิทธิ์ความเสียดทานยังคงค่อนข้างสูงจนถึงอุณหภูมิ 220 °C หากสารยึดเกาะเป็นเรซิน แสดงว่าวัสดุนั้นมีความทนทานต่อการสึกหรอสูง แต่ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานค่อนข้างต่ำกว่าเมื่อเทียบกับวัสดุอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน วัสดุพลาสติกยอดนิยมบนพื้นฐานนี้คือเรติแน็กซ์ ประกอบด้วยเรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ แร่ใยหิน แบไรท์ และส่วนประกอบอื่นๆ สารนี้ใช้ได้กับชุดอุปกรณ์และกลไกเบรกที่มีสภาวะการทำงานที่รุนแรง โดยยังคงคุณภาพไว้ได้แม้ในขณะที่ให้ความร้อนถึง 1,000 °C ดังนั้นเรติแน็กซ์จึงใช้ได้กับระบบเบรกของเครื่องบิน

ใยหินทำมาจากผ้าชื่อเดียวกัน ชุบด้วยแอสฟัลต์ ยาง หรือเบกไลต์ แล้วกดที่อุณหภูมิสูง เส้นใยแร่ใยหินแบบสั้นสามารถสร้างวัสดุบุผิวที่ไม่ทอได้ พวกเขาเพิ่มโลหะขนาดเล็กขี่ไสไม้. บางครั้งนำลวดทองเหลืองมาเสริมความแข็งแรง

วัสดุเผา

มีการนำเสนอองค์ประกอบระบบที่หลากหลาย เหล่านี้เป็นวัสดุเสียดสีเผาของระบบเบรก ว่านี่คือความหลากหลายจะมีความชัดเจนมากขึ้นจากวิธีการที่พวกเขาทำ ส่วนใหญ่มักทำด้วยเหล็ก ในกระบวนการเชื่อม ส่วนประกอบอื่น ๆ ที่ประกอบเป็นองค์ประกอบจะถูกเผาด้วย ช่องว่างที่บีบอัดไว้ล่วงหน้าซึ่งประกอบด้วยส่วนผสมที่เป็นผงจะต้องได้รับความร้อนที่อุณหภูมิสูง

วัสดุดังกล่าวมักใช้ในระบบคลัตช์และเบรกที่รับภาระหนัก ประสิทธิภาพสูงระหว่างการใช้งานถูกกำหนดโดยส่วนประกอบสองกลุ่มที่ประกอบเป็นองค์ประกอบ วัสดุเดิมมีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานและความต้านทานการสึกหรอที่ดี ในขณะที่วัสดุหลังให้ความเสถียรและระดับการยึดเกาะที่เพียงพอ

วัสดุที่เป็นเหล็กกล้าเพื่อการเสียดสีแบบแห้ง

การเลือกใช้วัสดุสำหรับระบบต่างๆ ขึ้นอยู่กับความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจและทางเทคนิคของการผลิตและการใช้งาน เมื่อหลายสิบปีที่แล้ว วัสดุที่เป็นเหล็ก เช่น FMK-8, MKV-50A และ SMK เป็นที่ต้องการของผู้บริโภค วัสดุเสียดทานสำหรับผ้าเบรกที่ทำงานในระบบที่รับน้ำหนักมากนั้นทำมาจาก FMK-11 ในภายหลัง

MKV-50A คือการออกแบบที่ใหม่กว่า ใช้ในการผลิตวัสดุบุผิวสำหรับดิสก์เบรก มีข้อได้เปรียบเหนือกลุ่ม PMK ในแง่ของตัวชี้วัดเสถียรภาพความต้านทานการสึกหรอ

ในการผลิตที่ทันสมัย วัสดุเช่น SMK ได้แพร่หลายมากขึ้น พวกเขามีเนื้อหาสูงของแมงกานีส รวมทั้งโบรอนคาร์ไบด์และไนไตรด์ โมลิบดีนัมไดซัลไฟด์และซิลิกอนคาร์ไบด์

วัสดุบรอนซ์สำหรับแรงเสียดทานแห้ง

วัสดุที่ทำจากทองแดงดีบุกได้พิสูจน์ตัวเองอย่างดีในระบบเกียร์และเบรกเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ พวกเขาสวมชิ้นส่วนเหล็กหรือเหล็กผสมพันธุ์น้อยกว่าวัสดุเสียดทานที่เป็นเหล็กมาก

นำเสนอวัสดุที่หลากหลายแม้ในอุตสาหกรรมการบิน สำหรับสภาวะการทำงานพิเศษ ดีบุกสามารถถูกแทนที่ด้วยสารเช่น ไททาเนียม ซิลิกอน วาเนเดียม สารหนู เพื่อป้องกันการก่อตัวของการกัดกร่อนตามขอบเกรน

วัสดุจากดีบุกบรอนซ์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยานยนต์ เช่นเดียวกับในการผลิตเครื่องจักรกลการเกษตร พวกเขาทนต่องานหนัก ดีบุก 5-10% ที่รวมอยู่ในโลหะผสมช่วยเพิ่มความแข็งแรง ตะกั่วและกราไฟต์ทำหน้าที่เป็นสารหล่อลื่นที่เป็นของแข็ง ในขณะที่ซิลิกอนไดออกไซด์หรือซิลิกอนจะเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน

การทำงานในสภาวะการหล่อลื่นของเหลว

วัสดุที่ใช้ในระบบแห้งมีข้อเสียที่สำคัญ อาจมีการสึกหรออย่างรวดเร็ว เมื่อจาระบีเข้ามาจากโหนดใกล้เคียง ประสิทธิภาพของมันจะลดลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้น เมื่อเร็ว ๆ นี้ วัสดุที่ออกแบบมาเพื่อทำงานในน้ำมันเหลวจึงแพร่หลายมากขึ้น

อุปกรณ์ดังกล่าวเปิดได้อย่างราบรื่นมีลักษณะสูงระดับความต้านทานการสึกหรอ มันเย็นตัวลงอย่างง่ายดายและเพียงแค่ผนึก

ในต่างประเทศ ปริมาณการผลิตของผลิตภัณฑ์เช่นวัสดุเสียดสีที่มีแร่ใยหินสำหรับเบรก คลัตช์ และกลไกอื่นๆ ได้เติบโตขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้ มันถูกชุบด้วยเรซิน ผสมด้วยแม่พิมพ์ฟิลเลอร์โลหะสูง

วัสดุเผาที่มีทองแดงเป็นส่วนประกอบส่วนใหญ่มักใช้สำหรับสารหล่อลื่น ส่วนประกอบที่เป็นของแข็งที่ไม่ใช่โลหะถูกนำมาใช้ในองค์ประกอบเพื่อปรับปรุงลักษณะการเสียดสี

ปรับปรุงคุณสมบัติ

ประการแรก การปรับปรุงต้องมีความทนทานต่อการสึกหรอ ซึ่งวัสดุเสียดทานมีอยู่ ความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจและการดำเนินงานของส่วนประกอบที่นำเสนอขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ ในกรณีนี้ นักเทคโนโลยีกำลังพัฒนาวิธีการขจัดความร้อนที่มากเกินไปบนพื้นผิวที่ถู ในการทำเช่นนี้ พวกเขาปรับปรุงคุณสมบัติของวัสดุเสียดทาน การออกแบบอุปกรณ์ และควบคุมสภาพการทำงานด้วย

เมื่อใช้วัสดุในสภาพเสียดทานแบบแห้ง จะต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการทนความร้อนและทนต่อการเกิดออกซิเดชัน สารดังกล่าวมีความอ่อนไหวต่อการสึกหรอแบบกัดกร่อนน้อยกว่า แต่สำหรับระบบหล่อลื่น การทนความร้อนไม่สำคัญนัก ดังนั้นจึงให้ความสนใจกับความแข็งแกร่งของพวกเขามากขึ้น

เมื่อปรับปรุงคุณภาพของวัสดุเสียดทาน นักเทคโนโลยีให้ความสนใจกับระดับของการเกิดออกซิเดชัน ยิ่งมีขนาดเล็กเท่าไร ส่วนประกอบต่างๆ ของกลไกก็จะยิ่งทนทานมากขึ้นเท่านั้น อีกแนวทางหนึ่งคือการลดความพรุนของวัสดุ

ทันสมัยการผลิตควรปรับปรุงวัสดุเพิ่มเติมที่ใช้ในกระบวนการผลิตของอุปกรณ์ส่งกำลังแบบเคลื่อนย้ายได้ต่างๆ ซึ่งจะตอบสนองความต้องการของผู้บริโภคและประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นสำหรับวัสดุเสียดทาน