Các thiết bị cơ khí thường được sử dụng trong các hoạt động của con người. Độ tin cậy của các bộ phận chuyển động trong bất kỳ cơ cấu nào được đảm bảo bằng cách giảm ma sát và biến dạng. Đối với điều này, các vật liệu đặc biệt được gọi là chống ma sát được sử dụng. Mục đích chính của chúng là giảm hệ số ma sát, tạo điều kiện thuận lợi cho việc trượt các bề mặt chuyển động của các cơ cấu. Bài viết này sẽ thảo luận về các đặc tính chống ma sát của các vật liệu khác nhau được sử dụng cho những mục đích này.
Các loại ma sát
Ma sát xảy ra khi các cơ thể chuyển động tiếp xúc với nhau. Có hai loại chính:
- Khô - bề mặt chất rắn tiếp xúc trực tiếp. Nó được quan sát thấy trong bộ truyền động đai và ma sát.
- Lỏng - khi có một lớp dầu lỏng giữa các bộ phận của cơ cấu và thân máy không chạm vào nhau. Tìm thấy trong vòng bi đẩy, vòng bi.
Và cũng phân biệtcác loại ma sát trung gian: nửa khô và nửa lỏng.
Về chuyển động của các vật thể, các loại ma sát sau đây được chú ý:
- nghỉ ngơi - xảy ra khi phần còn lại tương đối của các cơ thể;
- trượt - biểu hiện bằng chuyển động tương đối của các cơ chế;
- lăn - ma sát bên ngoài khi lăn cơ thể.
Tùy thuộc vào loại ma sát, vật liệu có đặc tính chống ma sát nhất định được chọn cho bề mặt của các cơ thể.
Các loại vật liệu dùng để giảm ma sát
Tất cả các vật liệu chống ma sát cung cấp hệ số ma sát thấp được chia thành:
- Kim loại - hợp kim ba kim loại được sử dụng, có chứa đồng (babbit). Được thiết kế để hoạt động ở chế độ ma sát chất lỏng.
- Bột - dựa trên sắt và đồng với sự bổ sung của than chì và sunfua. Được sử dụng trong ổ trục trơn.
- Tự bôi trơn thiêu kết - vật liệu kết hợp khác nhau giữa sắt với than chì, đồng và đồng được sử dụng để sản xuất. Chúng được sử dụng để sản xuất ổ trục trơn ở tốc độ thấp và khi không có tải trọng xung kích. Đặc tính chống ma sát tốt cho phép chúng được lắp đặt ở những nơi khó bôi trơn.
- Với các thành phần bôi trơn rắn - như một lớp mỏng trên bề mặt của các bộ phận, các hạt của chất bôi trơn rắn bao gồm clorua, oxit kim loại, florua, chất dẻo được áp dụng. Sản phẩm hoạt động ở tốc độ trượt cao hơn.
- Phi kim loại - làm từchất dẻo: nhựa nhiệt dẻo và nhiệt rắn. Dùng cho ổ trục chân vịt, máy cán.
- Polyme kim loại - bao gồm các thành phần không đồng nhất. Chúng được chia thành ma trận, phân tán và phân lớp. Được sử dụng để sản xuất vòng bi trơn, bánh răng và đĩa xích.
- Khoáng chất - sử dụng tự nhiên (mã não) và nhân tạo (corundum). Họ chế tạo vòng bi chống mài mòn nhỏ cho máy đo tốc độ, đồng hồ, con quay hồi chuyển.
Mỗi vật liệu đều có ứng dụng để sản xuất các bộ phận theo đặc tính chống ma sát của nó.
Hợp kim ma sát thấp
Từ những hợp kim đó tạo ra vỏ chịu lực ma sát nên chúng phải có:
- Hệ số ma sát thấp so với vật liệu trục, thường là thép cứng.
- Dẫn nhiệt tốt.
- Chống ăn mòn.
- Độ cứng nhỏ.
- Thuộc tính cho phép giữ lại dầu mỡ.
Để đáp ứng các đặc tính được liệt kê, cấu trúc của hợp kim phải bao gồm các kim loại có đặc tính chống ma sát, làm tăng độ mềm và độ dẻo của cơ sở. Và nó đã được xen kẽ với các hạt rắn bao gồm các hợp chất hóa học. Trong trường hợp này, trục nhanh chóng bị chạy vào ổ trục, các rãnh nhỏ xuất hiện trên nó từ các hạt rắn, chứa đầy dầu mỡ và qua đó các sản phẩm mòn được loại bỏ. Dựa trên thiếc, chì, đồng, cadmium, bitmut,và bao gồm được làm từ hợp kim antimon và đồng.
Sử dụng hợp kim đồng trong các đơn vị ma sát
Đồng là hợp kim của đồng với các kim loại khác nhau, có thể bao gồm thiếc, nhôm, silicon, chì, berili và nhiều chất phụ gia khác. Tùy thuộc vào tỷ lệ phần trăm của một hoặc một nguyên tố khác có trong thành phần của nó, đồng được gọi là thiếc, nhôm, chì. Đồng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm được sử dụng để tăng ma sát. Đồng tốt nhất được coi là có đặc tính chống ma sát, được làm trên cơ sở thiếc.
Thiếc-phốt pho đã thể hiện bản thân đặc biệt tốt, từ đó các ổ trục chịu lực được chế tạo, hoạt động dưới tải trọng đáng kể và ở tốc độ cao. Hạn chế duy nhất của chúng là giá thành cao, vì vậy chúng đang được thay thế bằng đồng nhôm và chì. Khi làm việc trong môi trường khắc nghiệt, nhôm đồng thường được sử dụng để làm ống lót chịu lực. Chúng ngoài khả năng chống ma sát còn có khả năng chống ăn mòn tốt. Chì cung cấp một hệ số ma sát thấp. Những vật liệu này được sử dụng để làm vỏ chịu lực để vận hành ở áp suất cao và tốc độ cao.
Hợp kim chống ma sát: thành phần và tính chất
Trong công nghiệp, để sản xuất các bộ phận cọ xát của cơ cấu, các hợp kim khác nhau được sử dụng với hệ số ma sát nhỏ:
- Đồng thau là hợp kim có thành phần chính là đồng và kẽm. Nó có thể bao gồm các thành phần trong biểu mẫunhôm, thiếc, chì, mangan và các nguyên tố khác. Về độ bền và hệ số ma sát thấp, nó kém hơn đồng và được sử dụng trong sản xuất ổ trục trơn hoạt động ở tốc độ thấp.
- Babbit là những hợp kim phức tạp có thành phần và tính chất vật lý khác nhau, nhưng bao gồm một cơ sở mềm: thiếc hoặc chì với các hợp kim cứng thêm vào của hợp kim kim loại kiềm, đồng hoặc antimon. Do đế mềm, các ổ trục được chạy tốt vào trục, và các chất phụ gia cứng làm tăng khả năng chống mài mòn. Chất lượng chống ma sát cao của babbitt, nhưng độ bền thấp hơn đồng và gang, nên chỉ có thể sử dụng chúng để phủ một lớp mỏng lên bề mặt sản phẩm.
Tính chất của dầu
Để đảm bảo độ tin cậy và hiệu quả của các bộ phận cọ xát, giảm ma sát trượt, dầu bôi trơn được sử dụng. Tất cả chúng đều được phân loại theo:
- xuất xứ;
- phương thức nhận;
- giao.
Dầu bôi trơn thực hiện các chức năng sau:
- giảm ma sát giữa các bộ phận tiếp xúc với nhau;
- giảm mài mòn và chống trầy xước;
- cung cấp khả năng tản nhiệt từ các bộ phận cọ xát;
- bảo vệ chống ăn mòn.
Đặc tính chống ma sát của dầu nằm ở khả năng giảm năng lượng ma sát. Độ nhớt là chỉ số chính của các đặc tính này và được xác định bởi cacbon và thành phần phân đoạn. Để cải thiện chất lượng của dầu,phụ gia chống ma sát để tăng công suất, kéo dài thời gian hoạt động của tổ máy, giảm tải. Chúng tăng cường các đặc tính của dầu, tăng thời gian thay thế thành phần chất bôi trơn. Phụ gia chống ma sát góp phần tạo ra một lớp bảo vệ trong quá trình tương tác của các bộ phận, làm phẳng bề mặt của chúng và làm phẳng ma sát. Bằng cách tạo ra một lớp màng bền, dầu, chúng giảm mài mòn các bộ phận.
Đặc tính chống ma sát của polyme epoxy
Epoxy polyme là chất lỏng nhớt, cứng lại khi thêm các chất hữu cơ khác nhau vào chúng. Chúng có độ bền cơ học cao và được sử dụng để kết dính bê tông, kim loại, thủy tinh và gỗ. Do những đặc tính này, chúng được sử dụng để sản xuất các bộ phận kim loại-polyme, sản xuất ống lót, trục lăn, bánh răng, ổ trục và khớp nối.
Chất độn tạo cho sản phẩm polyme epoxy đặc tính chống ma sát cao. Các bộ phận có thể chạy mà không cần bôi trơn nếu sử dụng phương pháp làm ướt bằng nước. Lớp phủ có khả năng chống chịu thời tiết và hóa chất.
Vật liệu phi kim loại chống ma sát
Đối với ổ trượt thường sử dụng hai loại nhựa:
- Phôi nhiệt - chúng bao gồm textolite, được sử dụng để sản xuất ổ trục cho máy cán, cánh quạt và máy thủy lực. Các bộ phận chịu trách nhiệm nặng nề, được bôi trơn và làm mát bằng nước.
- Nhựa nhiệt dẻo - polyamit được sử dụng rộng rãi: nhựa dẻo, nylon, anid. Lợi ích caođặc tính chống ma sát của vật liệu, chống ăn mòn và chống mài mòn tốt dưới tải trọng và tốc độ trượt cao.
Để giảm ma sát giữa các bộ phận, các chất độn khác nhau được đưa vào dưới dạng chất bôi trơn rắn, khi được sử dụng trên bề mặt, sẽ tạo ra cấu trúc tinh thể lỏng. Cần lưu ý rằng fluoroplast có hệ số ma sát rất thấp, nhưng tản nhiệt kém và tính lưu động khi chịu tải được coi là một nhược điểm, vì vậy nó được sử dụng chung với các vật liệu khác.
Kết
Vật liệu chống ma sát thích hợp để sản xuất ống lót và ổ trục, dễ dàng thay thế khi bị mòn. Nguyên liệu thô cho sản phẩm phải có hệ số ma sát cao hơn, tức là khi các bộ phận tiếp xúc với nhau, bộ phận khó thay thế của cơ cấu vẫn không bị hư hại. Điều này chỉ xảy ra khi vật liệu của bộ phận có giá trị được ưu đãi với các đặc tính chống ma sát tuyệt vời so với bộ phận tương tự.
