วัสดุกันการเสียดสี: ภาพรวม คุณสมบัติ การใช้งาน

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

ขั้นตอนการทำงานของหน่วยเทคนิค เครื่องจักร และกลุ่มอุปกรณ์แต่ละกลุ่มย่อมมาพร้อมกับการสึกหรออย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ผลกระทบทางกลซึ่งกันและกันของชิ้นส่วนที่มีต่อกันซึ่งมีระดับความรุนแรงต่างกันจะนำไปสู่การเสียดสีของพื้นผิวและการทำลายโครงสร้างภายใน นอกจากนี้ สิ่งแวดล้อมมักมีผลกระทบในลักษณะเดียวกันในรูปแบบของการกัดเซาะและการเกิดโพรงอากาศ เป็นผลให้มีการสูญเสียประสิทธิภาพของอุปกรณ์หรืออย่างน้อยคุณสมบัติการดำเนินงานลดลง บทวิจารณ์ต่อไปนี้เกี่ยวกับวัสดุที่เป็นผงเสียดสีและต้านการเสียดสีจะช่วยให้คุณเข้าใจวิธีลดแรงเสียดทานที่ไม่ต้องการให้เหลือน้อยที่สุด แนะนำให้ใช้วัสดุดังกล่าวในอุปกรณ์อุตสาหกรรมและเครื่องใช้ในบ้าน เช่นเดียวกับเครื่องมือก่อสร้าง

ความแตกต่างระหว่างวัสดุกันเสียดสีกับเสียดทาน

การพิจารณาวัสดุเหล่านี้ในบริบทเดียวเป็นผลมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าหน้าที่ของวัสดุเหล่านี้เกี่ยวข้องกับลักษณะทั่วไปของการทำงานของกลไก - ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน แต่ถ้าองค์ประกอบต้านการเสียดสีและสารเติมแต่งมีหน้าที่ในการลดค่านี้ ในทางกลับกัน องค์ประกอบแรงเสียดทานก็จะเพิ่มขึ้น ในกรณีนี้ ตัวอย่างเช่น ผงโลหะผสมที่มีการเพิ่มขึ้นค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานให้ความต้านทานการสึกหรอและความแข็งแรงทางกลของคณะทำงานเป้าหมาย เพื่อให้ได้คุณสมบัติดังกล่าว ออกไซด์ของวัสดุทนไฟ โบรอน ซิลิกอนคาร์ไบด์ ฯลฯ ได้ถูกนำมาใช้ในองค์ประกอบของวัตถุดิบการเสียดสี ซึ่งแตกต่างจากองค์ประกอบต้านการเสียดสี องค์ประกอบของการเสียดสีมักเป็นตัวแทนของอวัยวะทำงานที่เต็มเปี่ยมในกลไก โดยเฉพาะสิ่งนี้อาจเป็นเบรกและคลัตช์

ให้งานที่มีความขัดแย้งเพิ่มขึ้น พวกเขาพร้อมกันทำงานด้านเทคนิคเฉพาะ ในเวลาเดียวกัน ทั้งวัสดุเสียดสีและต้านการเสียดสีจะผ่านการทดสอบในห้องปฏิบัติการอย่างเข้มงวดก่อนใช้งาน โลหะผสมชนิดเดียวกันสำหรับเบรกผ่านการทดสอบอย่างเต็มรูปแบบและแบบตั้งโต๊ะ ซึ่งในระหว่างนั้นจะมีการพิจารณาความเหมาะสมของการใช้งานจริงในทางปฏิบัติ วัสดุเสียดสีขั้นสูงสุดทางเทคโนโลยีจากพอลิเมอร์ในปัจจุบันผลิตขึ้นด้วยวิธีการต่างๆ ดังนั้นสำหรับกลไกของกลุ่มเบรกจึงใช้เทคนิคการกด - บล็อกแผ่นและเซกเตอร์ถูกสร้างขึ้นบนแบบฟอร์ม วัสดุเทปผลิตโดยใช้เทคนิคการทอ และโอเวอร์เลย์ผลิตโดยการม้วน

คุณสมบัติของวัสดุกันเสีย

ชิ้นส่วนที่มีฟังก์ชันกันการเสียดสีต้องเป็นไปตามข้อกำหนดที่หลากหลายซึ่งกำหนดประสิทธิภาพพื้นฐาน ประการแรก วัสดุต้องเข้ากันได้กับทั้งส่วนที่ผสมพันธุ์และสภาพแวดล้อมในการทำงาน ภายใต้เงื่อนไขของความเข้ากันได้ก่อนและหลังการวิ่ง วัสดุจะให้ระดับการลดแรงเสียดทานตามที่ต้องการ ในที่นี้จำเป็นต้องสังเกตการรันอินดังกล่าว คุณสมบัตินี้กำหนดความสามารถขององค์ประกอบในการปรับรูปทรงเรขาคณิตของพื้นผิวตามธรรมชาติภายใต้รูปทรงที่เหมาะสมที่สุดซึ่งเหมาะสำหรับสถานที่ทำงานเฉพาะ กล่าวอีกนัยหนึ่ง โครงสร้างพิเศษที่มีความหยาบเล็กน้อยจะถูกลบออกจากส่วนนั้น หลังจากนั้นการรันอินจะทำให้สภาพการทำงานมีภาระน้อยที่สุด

ความต้านทานการสึกหรอยังเป็นคุณสมบัติที่สำคัญของวัสดุเหล่านี้ องค์ประกอบต้านการเสียดสีต้องมีโครงสร้างที่ทนทานต่อการสึกหรอประเภทต่างๆ ในขณะเดียวกัน ชิ้นส่วนต้องไม่แข็งและแข็งเกินไป เนื่องจากจะเพิ่มความเสี่ยงในการยึดซึ่งไม่พึงปรารถนาสำหรับวัสดุต้านการเสียดสี ยิ่งไปกว่านั้น นักเทคโนโลยียังได้แยกแยะคุณสมบัติเช่นการดูดซับอนุภาคที่เป็นของแข็ง ความจริงก็คือความเสียดทานในระดับต่างๆ กันสามารถนำไปสู่การปลดปล่อยองค์ประกอบขนาดเล็ก ซึ่งมักเป็นโลหะ ในทางกลับกัน พื้นผิวต้านการเสียดสีก็มีความสามารถในการ "กด" อนุภาคดังกล่าวเข้าในตัวเอง โดยขจัดพวกมันออกจากพื้นที่ทำงาน

วัสดุกันเสียดสีโลหะ

ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากโลหะเป็นองค์ประกอบที่กว้างขวางที่สุดของกลุ่มสารต้านการเสียดสี ส่วนใหญ่จะเน้นไปที่การทำงานในโหมดแรงเสียดทานของของไหล นั่นคือภายใต้สภาวะที่แบริ่งถูกแยกออกจากเพลาด้วยชั้นน้ำมันบางๆ และเมื่อเครื่องหยุดและเริ่มการทำงาน โหมดแรงเสียดทานขอบเขตที่เรียกว่าเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งฟิล์มน้ำมันสามารถถูกทำลายได้ภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูง ชิ้นส่วนโลหะที่ใช้ในกลุ่มแบริ่งสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทคือ องค์ประกอบที่มีความนุ่มโครงสร้างและเม็ดมีดแข็งและโลหะผสมที่มีฐานแข็งและเม็ดมีดอ่อน ถ้าเราพูดถึงกลุ่มแรก บับบิท โลหะผสมทองเหลืองและทองแดงสามารถใช้เป็นวัสดุกันการเสียดสีได้ เนื่องจากโครงสร้างที่อ่อนนุ่ม จึงวิ่งเข้ามาอย่างรวดเร็วและคงคุณลักษณะของฟิล์มน้ำมันไว้เป็นเวลานาน ในทางกลับกัน การรวมที่เป็นของแข็งทำให้เกิดความต้านทานการสึกหรอเพิ่มขึ้นในหน้าสัมผัสทางกลกับองค์ประกอบที่อยู่ติดกัน - ตัวอย่างเช่น กับเพลาเดียวกัน

Babbits เป็นโลหะผสมที่มีตะกั่วหรือดีบุก นอกจากนี้ เพื่อเพิ่มคุณภาพส่วนบุคคล สามารถเพิ่มโลหะผสมลงในโครงสร้างได้ ในบรรดาคุณสมบัติที่ได้รับการปรับปรุง สามารถสังเกตความต้านทานการกัดกร่อน ความแข็ง ความเหนียว และความแข็งแรง การเปลี่ยนแปลงในลักษณะใดลักษณะหนึ่งจะพิจารณาจากวัสดุผสมที่ใช้ บับบิตต้านแรงเสียดทานสามารถแก้ไขได้ด้วยแคดเมียม นิกเกิล ทองแดง พลวง ฯลฯ ตัวอย่างเช่น บับบิตมาตรฐานประกอบด้วยดีบุกหรือตะกั่วประมาณ 80% พลวง 10% และส่วนที่เหลือเป็นทองแดงและแคดเมียม

โลหะผสมตะกั่วเพื่อลดแรงเสียดทาน

โลหะผสมต้านการเสียดสีระดับเริ่มต้นคือลีดแบ๊บบิต ความสามารถในการจ่ายได้กำหนดลักษณะเฉพาะของการทำงานของวัสดุนี้ - ในหน้าที่การทำงานที่สำคัญน้อยที่สุด เมื่อเทียบกับดีบุก ฐานตะกั่วให้ความต้านทานทางกลสูงน้อยกว่าและป้องกันการกัดกร่อนต่ำ จริงอยู่แม้ในโลหะผสมดังกล่าวก็ไม่สามารถทำได้หากไม่มีดีบุก - เนื้อหาของมันสามารถถึง 18% นอกจากนี้ ส่วนประกอบทองแดงยังถูกเพิ่มเข้าไปในองค์ประกอบ ซึ่งช่วยป้องกันกระบวนการแยก - การกระจายตัวของโลหะที่มีมวลต่างกันในปริมาณที่ไม่สม่ำเสมอในปริมาตรของผลิตภัณฑ์

วัสดุตะกั่วที่ง่ายที่สุดที่มีคุณสมบัติต้านการเสียดสีมีความเปราะบางในระดับสูง ดังนั้นจึงใช้ในสภาวะที่มีโหลดไดนามิกลดลง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ตลับลูกปืนสำหรับเครื่องตีนตะขาบ หัวรถจักรดีเซล และส่วนประกอบทางวิศวกรรมหนักเป็นช่องเป้าหมายที่ใช้วัสดุดังกล่าว โลหะผสมต้านการเสียดสีที่ใช้แคลเซียมสามารถเรียกได้ว่าเป็นการดัดแปลงของโลหะผสมตะกั่ว ในกรณีนี้จะระบุคุณสมบัติเช่นความหนาแน่นสูงและค่าการนำความร้อนต่ำ พื้นฐานยังเป็นสารตะกั่ว แต่ในสัดส่วนที่สำคัญยังเสริมด้วยการรวมโซเดียมแคลเซียมและพลวง สำหรับจุดอ่อนของวัสดุนี้ ประกอบด้วยความสามารถในการออกซิไดซ์ ดังนั้นจึงไม่แนะนำให้ใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์ทางเคมี

การพูดโดยทั่วไปเกี่ยวกับ babbits เราสามารถระบุได้ว่าวิธีนี้ยังห่างไกลจากวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพที่สุดสำหรับการลดแรงเสียดทาน แต่ในแง่ของการผสมผสานคุณภาพ กลับกลายเป็นว่าเป็นประโยชน์จากมุมมองของการทำงาน วัสดุเหล่านี้เป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติต้านการเสียดสีสามารถปรับระดับได้โดยลดความต้านทานความล้า ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพขององค์ประกอบแย่ลง อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี การขาดความแข็งแรงจะได้รับการชดเชยด้วยการรวมเหล็กหรือเปลือกเหล็กหล่อไว้ในการออกแบบ

คุณสมบัติของโลหะผสมต้านการเสียดสีบรอนซ์

คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของบรอนซ์ถูกรวมเข้ากับข้อกำหนดสำหรับโลหะผสมต้านการเสียดสี โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โลหะชนิดนี้มีตัวบ่งชี้ความดันจำเพาะเพียงพอ ความสามารถในการทำงานภายใต้แรงกระแทก ความเร็วในการหมุนของตลับลูกปืนสูง ฯลฯ แต่การเลือกบรอนซ์สำหรับฟังก์ชันบางอย่างจะขึ้นอยู่กับยี่ห้อของมันด้วย รูปแบบเดียวกันสำหรับการทำงานของไลเนอร์ภายใต้แรงกระแทกเป็นที่ยอมรับสำหรับแบรนด์ BrOS30 แต่ไม่แนะนำสำหรับ BrAZh นอกจากนี้ยังมีความแตกต่างในระดับของวัสดุบรอนซ์ในแง่ของคุณสมบัติทางกล คุณสมบัติกลุ่มนี้จะขึ้นอยู่กับลักษณะของส่วนต่อประสานกับเพลาชุบแข็งและการใช้รองแหนบซึ่งอาจมีการชุบแข็งเพิ่มเติม และอีกครั้ง เป็นไปไม่ได้ที่จะพูดถึงความแข็งแกร่งของโครงสร้างโลหะผสม

ทองแดง ก็มี ดีบุก ทองเหลือง ตะกั่ว นะครับ ในเวลาเดียวกัน หากโลหะทั้งหมดในรายการสามารถใช้เป็นพื้นฐานสำหรับ babbitt วัสดุต้านการเสียดสีที่เป็นทองแดงมักไม่ค่อยถูกนำมาใช้ ในกรณีนี้ ส่วนประกอบทองแดงมักจะทำหน้าที่เป็นสารเติมแต่งเดียวกันโดยมีอัตราส่วนเนื้อหาอยู่ที่ 2-3% การรวมสารตะกั่วและดีบุกเข้าด้วยกันถือว่าเหมาะสมที่สุด พวกเขาให้สมรรถนะที่เพียงพอของโลหะผสมในฐานะส่วนประกอบต้านการเสียดสี แม้ว่าจะสูญเสียองค์ประกอบอื่นๆ ในแง่ของความแข็งแรงเชิงกล วัสดุบรอนซ์ผสมใช้ในการผลิตตลับลูกปืนแข็งสำหรับมอเตอร์ไฟฟ้า กังหัน หน่วยคอมเพรสเซอร์ และหน่วยอื่นๆ ที่ทำงานที่แรงดันสูงและความเร็วการเลื่อนต่ำ

แป้งวัสดุเสียดทาน

วัสดุดังกล่าวถูกนำมาใช้ในองค์ประกอบสำหรับชุดเกียร์และเบรกของยานยนต์หนอนผีเสื้อ รถยนต์ เครื่องมือกล กลไกการสร้าง ฯลฯ ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่มีส่วนประกอบที่เป็นผงถูกผลิตขึ้นในรูปแบบของส่วนบุผ้า แผ่นดิสก์ และแผ่นรอง ในเวลาเดียวกัน วัสดุเริ่มต้นสำหรับประเภทผงโลหะผสมต้านการเสียดสีจะเกิดขึ้นโดยใช้ระบบการตั้งชื่อเดียวกันกับในกรณีของส่วนประกอบเสียดสี - ส่วนใหญ่มักใช้เหล็กและทองแดง แต่มีการผสมผสานอื่นๆ อยู่

ตัวอย่างเช่น วัสดุที่ทำจากอะลูมิเนียมและดีบุกบรอนซ์ ซึ่งรวมถึงกราไฟต์และตะกั่ว จะแสดงออกมาอย่างมีประสิทธิภาพในสภาวะเสียดสีที่ความเร็วการเลื่อนของชิ้นส่วนต่างๆ ในระดับ 50 ม./วินาที อย่างไรก็ตาม เมื่อตลับลูกปืนทำงานที่ความเร็ว 5 เมตร/วินาที ผลิตภัณฑ์ผงโลหะจะถูกแทนที่ด้วยวัตถุดิบที่เป็นโลหะและพลาสติก ซึ่งเป็นวัสดุคอมโพสิตต้านการเสียดสีที่มีโครงสร้างการทำงานที่ยืดหยุ่นและความแข็งแรงลดลง ประโยชน์สูงสุดในแง่ของการใช้งานในสภาวะที่มีภาระเพิ่มขึ้นคือวัสดุที่ทำจากเหล็กและทองแดง ใช้กราไฟต์ซิลิกอนออกไซด์หรือแบเรียมเป็นสารเติมแต่ง การทำงานขององค์ประกอบเหล่านี้เป็นไปได้ที่แรงดัน 300 MPa และความเร็วในการเลื่อนสูงสุด 60 ม./วินาที

วัสดุกันเสียดสีผง

ผลิตภัณฑ์กันเสียดสีก็ผลิตจากวัตถุดิบที่เป็นผงเช่นกัน มีความต้านทานการสึกหรอสูง ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ และความสามารถในการวิ่งเข้าไปในเพลาได้อย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ วัสดุผงต้านการเสียดสีมีข้อดีหลายประการเมื่อเทียบกับโลหะผสมที่ลดแรงเสียดทานพอเพียงที่จะบอกว่าความต้านทานการสึกหรอของพวกมันโดยเฉลี่ยแล้วสูงกว่าของแบบเดียวกัน โครงสร้างที่มีรูพรุนที่เกิดจากโลหะผงช่วยให้เคลือบด้วยสารหล่อลื่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ผู้ผลิตมีโอกาสสร้างผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายในรูปแบบต่างๆ สิ่งเหล่านี้อาจเป็นเฟรมหรือชิ้นส่วนเมทริกซ์ที่มีช่องว่างระดับกลางที่เต็มไปด้วยวัตถุดิบที่ทำให้นิ่มนวลอื่นๆ และในทางกลับกัน ในบางพื้นที่ วัสดุผงต้านการเสียดสีที่มีฐานโครงแบบอ่อนนั้นเป็นที่ต้องการมากกว่า ในรังผึ้งพิเศษจะมีการรวมของแข็งในระดับต่างๆ ของการกระจายตัว คุณภาพนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในมุมมองของความเป็นไปได้ในการควบคุมพารามิเตอร์ที่กำหนดความเข้มของแรงเสียดทานของชิ้นส่วน

วัสดุโพลีเมอร์ต้านแรงเสียดทาน

วัตถุดิบโพลีเมอร์ที่ทันสมัยทำให้ได้คุณสมบัติทางเทคนิคและการใช้งานใหม่สำหรับชิ้นส่วนที่ลดแรงเสียดทาน สามารถใช้โลหะผสมคอมโพสิตและผงโลหะพลาสติกเป็นพื้นฐานได้ คุณสมบัติเด่นประการหนึ่งของวัสดุดังกล่าวคือความสามารถในการกระจายสารเติมแต่งอย่างทั่วถึงทั่วทั้งโครงสร้าง ซึ่งภายหลังจะทำหน้าที่ของสารหล่อลื่นที่เป็นของแข็ง กราไฟต์ ซัลไฟด์ พลาสติก และสารประกอบอื่นๆ ระบุไว้ในรายการของสารดังกล่าว คุณสมบัติการทำงานของวัสดุพอลิเมอร์และวัสดุต้านการเสียดสีส่วนใหญ่มาบรรจบกันที่ระดับพื้นฐานโดยไม่ต้องใช้ตัวดัดแปลง: นี่คือค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ และความต้านทานต่อตัวกลางที่ออกฤทธิ์ทางเคมี และความเป็นไปได้ของการทำงานในสภาพแวดล้อมทางน้ำ เมื่อพูดถึงคุณสมบัติพิเศษ โพลีเมอร์สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องเสริมแรงด้วยสารหล่อลื่นพิเศษ

การใช้วัสดุกันเสียดสี

องค์ประกอบต้านการเสียดสีส่วนใหญ่ได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้ในกลุ่มแบริ่ง รวมถึงชิ้นส่วนต่างๆ ที่ออกแบบมาเพื่อเพิ่มความต้านทานการสึกหรอ และส่วนประกอบที่ช่วยปรับปรุงการเลื่อน ในวิศวกรรมเครื่องกลและการสร้างเครื่องมือกล ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวใช้ในการผลิตเครื่องยนต์ ลูกสูบ หน่วยคลัป เทอร์ไบน์ ฯลฯ ในที่นี้ พื้นฐานของวัสดุสิ้นเปลืองคือวัสดุกันการเสียดสีของตลับลูกปืนธรรมดา ซึ่งถูกนำไปใช้กับโครงสร้างของการวิ่งและอยู่กับที่ อุปกรณ์

อุตสาหกรรมก่อสร้างก็ไม่สามารถทำได้หากไม่มีฟังก์ชั่นกันการเสียดสี ด้วยความช่วยเหลือของชิ้นส่วนดังกล่าว โครงสร้างทางวิศวกรรม โครงสร้างการติดตั้ง และวัสดุก่ออิฐจึงได้รับการเสริมความแข็งแกร่ง ในการก่อสร้างทางรถไฟพวกเขาจะใช้ในการติดตั้งองค์ประกอบโครงสร้างของสต็อกกลิ้ง การใช้วัสดุต้านการเสียดสีจากโพลีเมอร์ก็แพร่หลายเช่นกัน ซึ่งหาที่ของมัน เช่น เป็นโครงสร้างเชื่อมต่อของรอก เกียร์ สายพาน ฯลฯ

สรุป

งานลดแรงเสียดทานในแวบแรกอาจดูเป็นเรื่องรองและมักจะไม่บังคับ การปรับปรุงน้ำมันหล่อลื่นทำให้สามารถกำจัดกลไกบางอย่างจากองค์ประกอบทางเทคนิคเสริมที่ลดการสึกหรอของคณะทำงานหลักได้อย่างแท้จริง ลิงก์เฉพาะกาลจากคลาสสิกเรียกอีกอย่างว่าวัสดุโพลีเมอร์ต้านแรงเสียดทานซึ่งมีลักษณะโครงสร้างที่นุ่มนวลกว่าและความเก่งกาจในแง่ของสภาพการทำงาน อย่างไรก็ตาม การทำงานของชิ้นส่วนโลหะภายใต้ความดันสูงและแรงกระแทกทางกายภาพยังคงต้องรวมวัสดุบุกันการเสียดสีแบบโซลิดสเตต นอกจากนี้ วัสดุประเภทนี้ไม่เพียงแต่จะไม่กลายเป็นอดีตไปเท่านั้น แต่ยังพัฒนาโดยการปรับปรุงคุณลักษณะด้านความแข็งแรง ความแข็ง และความเสถียรทางกล