Mehanički uređaji se često koriste u ljudskim aktivnostima. Pouzdanost pokretnih dijelova u bilo kojem mehanizmu osigurava se smanjenjem trenja i deformacija. Za to se koriste posebni materijali koji se nazivaju antifrikcija. Njihova glavna svrha je smanjiti koeficijent trenja, olakšavajući klizanje pokretnih površina mehanizama. Ovaj članak će raspravljati o svojstvima protiv trenja različitih materijala koji se koriste u ove svrhe.
Vrste trenja
Trenje nastaje kada se gibaju tijela koja su u kontaktu jedno s drugim. Postoje dvije glavne vrste:
- Suho - površine čvrstih tijela su u izravnom kontaktu. Primjećuje se u remenskim i tarnim pogonima.
- Tekućina - kada postoji uljni sloj tekućine između dijelova mehanizama i tijela se ne dodiruju. Nalazi se u potisnim ležajevima, ležajevima.
I također razlikovatisrednje vrste trenja: polusuho i polutekuće.
S obzirom na kretanje tijela, bilježe se sljedeće vrste trenja:
- odmor - događa se kada relativni ostatak tijela;
- slip - manifestira se relativnim kretanjem mehanizama;
- kotrljanje - vanjsko trenje prilikom kotrljanja tijela.
Ovisno o vrsti trenja, za površine tijela odabire se materijal s određenim antifrikcijskim svojstvima.
Vrste materijala koji se koriste za smanjenje trenja
Svi materijali protiv trenja koji pružaju nizak koeficijent trenja podijeljeni su na:
- Metal - koriste se legure tri metala koje sadrže bakar (babbits). Dizajniran za rad u načinu tekućeg trenja.
- Puder - na bazi željeza i bakra s dodatkom grafita i sulfida. Koristi se u kliznim ležajevima.
- Samopodmazujući sinterirani - za izradu se koriste materijali različitih kombinacija željeza s grafitom, bakrom i broncom. Koriste se za proizvodnju kliznih ležajeva pri malim brzinama i u nedostatku udarnih opterećenja. Dobra svojstva protiv trenja omogućuju im ugradnju na mjestima gdje je podmazivanje otežano.
- S čvrstim komponentama za podmazivanje - kao tanak sloj na površini dijelova nanose se čestice čvrstog maziva koje se sastoji od klorida, metalnih oksida, fluorida, plastike. Proizvodi rade pri većim brzinama klizanja.
- Nemetalni - izrađen odplastike: termoplastične i termoreaktivne. Koristi se za ležajeve propelera, valjaonice.
- Metal-polimer - sastoje se od heterogenih komponenti. Dijele se na matrične, dispergirane i slojevite. Koristi se za proizvodnju kliznih ležajeva, zupčanika i lančanika.
- Minerali - koristite prirodne (ahat) i umjetne (korund). Izrađuju male ležajeve otporne na habanje za tahometre, satove, žiroskope.
Svaki materijal pronalazi svoju primjenu za proizvodnju dijelova prema svojim svojstvima protiv trenja.
Legura niskog trenja
Od ovakvih legura izrađuju se čahure tarnih ležajeva, pa moraju imati:
- Mali koeficijent trenja u usporedbi s materijalom osovine, koji je najčešće kaljeni čelik.
- Dobra toplinska vodljivost.
- Otpornost na koroziju.
- Mala tvrdoća.
- Svojstvo koje omogućuje zadržavanje masti.
Da bi se zadovoljila navedena svojstva, struktura legure treba uključivati metale s antifrikcijskim svojstvima, koji imaju povećanu mekoću i duktilnost baze. I već je prošaran čvrstim česticama koje se sastoje od kemijskih spojeva. U tom slučaju osovina se brzo uvlači u ležaj, na njemu se pojavljuju mali utori od čvrstih čestica, koje su ispunjene mašću i kroz koje se uklanjaju proizvodi habanja. Na bazi kositra, olova, bakra, kadmija, bizmuta,a inkluzije su izrađene od antimona i bakrenih legura.
Upotreba brončanih legura u jedinicama trenja
Bronca je legura bakra s raznim metalima, koji mogu uključivati kositar, aluminij, silicij, olovo, berilij i mnoge druge dodatke. Ovisno o postotku jednog ili drugog elementa uključenog u njegov sastav, bronca se naziva kositar, aluminij, olovo. Bronce se naširoko koriste u proizvodnji proizvoda koji se koriste s povećanim trenjem. Najboljom broncom smatraju se antifrikciona svojstva, izrađena na bazi kositra.
Tin-fosfor su se posebno dobro pokazali od kojih se izrađuju ležajevi ležaja koji rade pod značajnim opterećenjem i velikom brzinom. Jedina mana im je visoka cijena pa ih zamjenjuju aluminijske i olovne bronce. Pri radu u agresivnom okruženju, aluminijska bronca se često koristi za ležajne čahure. Oni, osim otpornosti na trenje, imaju i dobru otpornost na koroziju. Olovo osigurava nizak koeficijent trenja. Ovi materijali se koriste za izradu školjki ležaja za rad pod visokim tlakom i velikom brzinom.
Legura protiv trenja: sastav i svojstva
U industriji, za proizvodnju trljajućih dijelova mehanizama, koriste se razne legure s malim koeficijentom trenja:
- Med je legura čije su glavne komponente bakar i cink. Može uključivati komponente u oblikualuminij, kositar, olovo, mangan i drugi elementi. Što se tiče čvrstoće i niskog koeficijenta trenja, inferiorniji je od bronce i koristi se u proizvodnji kliznih ležajeva koji rade pri malim brzinama.
- Babit su složene legure različitog sastava i fizikalnih svojstava, ali se sastoje od jedne meke baze: kositra ili olova s tvrdim dodacima legura alkalnih metala, bakra ili antimona. Zbog meke podloge, ležajevi su dobro uvučeni u osovinu, a tvrdi aditivi povećavaju otpornost na habanje. Visoka svojstva babbita protiv trenja, ali niža čvrstoća od bronce i lijevanog željeza, omogućuju njihovu upotrebu samo za nanošenje tankog sloja na površinu proizvoda.
Svojstva ulja
Kako bi se zajamčila pouzdanost i učinkovitost dijelova za trljanje, smanjujući trenje klizanja, koriste se ulja za podmazivanje. Svi su razvrstani prema:
- podrijetlo;
- način primitka;
- dodijeljeno.
Ulja za podmazivanje obavljaju sljedeće funkcije:
- smanjite trenje između dijelova u kontaktu;
- smanjite trošenje i spriječite ogrebotine;
- omogućuje odvođenje topline iz dijelova koji se trljaju;
- zaštiti od korozije.
Svojstva ulja protiv trenja leže u njihovoj sposobnosti da smanje količinu energije za trenje. Viskoznost je glavni pokazatelj ovih svojstava i određena je ugljikom i frakcijskim sastavom. Za poboljšanje kvalitete ulja, raznaantifrikcijski aditivi za povećanje snage, produljenje rada jedinice, smanjenje opterećenja. Oni poboljšavaju svojstva ulja, povećavajući vrijeme zamjene sastava maziva. Antifrikcijski aditivi doprinose stvaranju zaštitnog sloja tijekom interakcije dijelova, izravnavaju njihove površine i izglađuju trenje. Stvarajući uljnu, izdržljivu foliju, smanjuju trošenje dijelova.
Svojstva protiv trenja epoksidnih polimera
Epoksidni polimeri su viskozne tekućine koje se stvrdnu kada im se dodaju različite organske tvari. Imaju visoku mehaničku čvrstoću i koriste se za lijepljenje betona, metala, stakla i drveta. Zbog ovih svojstava koriste se za proizvodnju metalno-polimernih dijelova, proizvodnju čahure, valjaka, zupčanika, ležajeva i spojnica.
Punila daju epoksi polimernim proizvodima visoke karakteristike protiv trenja. Dijelovi mogu raditi bez podmazivanja ako se koristi vlaženje vodom. Premazi su otporni na vremenske uvjete i kemikalije.
Nemetalni materijali protiv trenja
Za klizne ležajeve često se koriste dvije vrste plastike:
- Termoreaktivni - to uključuje tekstolit, koji se koristi za proizvodnju ležajeva za valjaonice, propelere i hidraulične strojeve. Dijelovi su izdržljivi, podmazani vodom i hlađeni.
- Termoplast - poliamidi se široko koriste: fluoroplastika, najlon, anid. Prednosti su visokesvojstva protiv trenja materijala, otpornost na koroziju i dobra otpornost na habanje pri velikim opterećenjima i brzinama klizanja.
Kako bi se smanjilo trenje između dijelova, uvode se različita punila u obliku čvrstih maziva, koja, kada se koriste na površini, stvaraju strukturu tekućih kristala. Vrijedi napomenuti da fluoroplast ima vrlo nizak koeficijent trenja, ali slabo odvođenje topline i fluidnost pod opterećenjem smatraju se nedostatkom, pa se koristi u kombinaciji s drugim materijalima.
Zaključak
Materijali protiv trenja prikladni su za proizvodnju košuljica i ležajeva, koji se lako zamjenjuju kada se istroše. Sirovina za proizvod mora imati veći koeficijent trenja, tj. kada dijelovi dođu u kontakt, teško zamjenjivi dio mehanizma ostaje neoštećen. To se događa samo kada je materijal vrijednog dijela obdaren izvrsnim svojstvima protiv trenja u odnosu na analogni.
