Mehaničke naprave 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 kreću tijela koja su u kontaktu jedno s drugim. Postoje dvije glavne vrste:
- Suho - površine čvrstih materija su u direktnom kontaktu. Zapaža se kod remenskih i frikcionih pogona.
- Tečnost - kada postoji uljni sloj tečnosti između delova mehanizama i tela se ne dodiruju. Nalazi se u potisnim ležajevima, ležajevima.
I također razlikovatisrednje vrste trenja: polusuho i polutečno.
Što se tiče kretanja tijela, primjećuju se sljedeće vrste trenja:
- odmor - javlja se kada je relativni ostatak tijela;
- slip - manifestuje se relativnim kretanjem mehanizama;
- kotrljanje - vanjsko trenje prilikom kotrljanja tijela.
U zavisnosti od vrste trenja, za površine tela se bira materijal sa određenim antifrikcionim svojstvima.
Vrste materijala koji se koriste za smanjenje trenja
Svi materijali protiv trenja koji pružaju nizak koeficijent trenja dijele se na:
- Metal - koriste se legure od tri metala koje sadrže bakar (babiti). Dizajniran za rad u načinu rada tečnog trenja.
- Puder - na bazi gvožđa i bakra sa dodatkom grafita i sulfida. Koristi se u kliznim ležajevima.
- Samopodmazujući sinter - za izradu se koriste materijali različitih kombinacija gvožđa sa grafitom, bakrom i bronzom. Koriste se za proizvodnju kliznih ležajeva pri malim brzinama iu odsustvu udarnih opterećenja. Dobra svojstva protiv trenja omogućavaju im da se instaliraju na mjestima gdje je podmazivanje otežano.
- Sa čvrstim komponentama za podmazivanje - kao tanak sloj na površini delova nanose se čestice čvrstog maziva koje se sastoji od hlorida, metalnih oksida, fluorida, plastike. Proizvodi rade pri većim brzinama klizanja.
- Nemetalni - napravljen odplastike: termoplastične i termoreaktivne. Koristi se za ležajeve propelera, valjaonice.
- Metal-polimer - sastoji 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 nalazi svoju primenu za proizvodnju delova u skladu sa svojim anti-frikcionim svojstvima.
Legura niskog trenja
Od ovakvih legura se prave školjke tarnih ležajeva, tako da moraju imati:
- Mali koeficijent trenja u poređenju sa materijalom osovine, koji je najčešće kaljeni čelik.
- Dobra toplotna provodljivost.
- Otpornost na koroziju.
- Mala tvrdoća.
- Svojstvo koje omogućava zadržavanje masti.
Da bi se ispunila navedena svojstva, struktura legure treba da sadrži metale sa antifrikcionim svojstvima, koji imaju povećanu mekoću i duktilnost baze. I već je prošaran čvrstim česticama koje se sastoje od hemijskih jedinjenja. U tom slučaju osovina se brzo uvlači u ležaj, na njemu se pojavljuju mali žljebovi od čvrstih čestica, koje su ispunjene mašću i kroz koje se uklanjaju proizvodi habanja. Na bazi kositra, olova, bakra, kadmijuma, bizmuta,a inkluzije su napravljene od antimona i legura bakra.
Upotreba bronzanih legura u jedinicama trenja
Bronza je legura bakra sa raznim metalima, koji mogu uključivati kalaj, aluminijum, silicijum, olovo, berilijum i mnoge druge aditive. Ovisno o postotku jednog ili drugog elementa uključenog u njegov sastav, bronca se naziva kalaj, aluminij, olovo. Bronce se široko koriste u proizvodnji proizvoda koji se koriste s povećanim trenjem. Najboljim bronzama se smatraju antifrikciona svojstva, napravljena na bazi kalaja.
Tin-fosfor su se posebno dobro pokazali od kojih se izrađuju ležajevi ležaja koji rade pod značajnim opterećenjem i velikom brzinom. Jedini nedostatak je njihova visoka cijena, pa ih zamjenjuju aluminij i olovna bronca. Prilikom rada u agresivnom okruženju, aluminijska bronza se često koristi za čahure ležaja. Oni, osim otpornosti na trenje, imaju i dobru otpornost na koroziju. Olovo daje nizak koeficijent trenja. Ovi materijali se koriste za izradu školjki ležaja za rad pod visokim pritiskom i velikom brzinom.
Legura protiv trenja: sastav i svojstva
U industriji, za proizvodnju delova mehanizama za trljanje, koriste se razne legure sa malim koeficijentom trenja:
- Mesing je legura čije su glavne komponente bakar i cink. Može uključivati komponente u oblikualuminijum, kalaj, olovo, mangan i drugi elementi. U pogledu čvrstoće i niskog koeficijenta trenja, inferioran je od bronze i koristi se u proizvodnji kliznih ležajeva koji rade pri malim brzinama.
- Babit su složene legure različitog sastava i fizičkih svojstava, ali se sastoje od jedne meke baze: kalaja ili olova sa tvrdim dodacima legura alkalnih metala, bakra ili antimona. Zbog meke podloge, ležajevi su dobro uhodani u osovinu, a tvrdi aditivi povećavaju otpornost na habanje. Visoka svojstva babbita protiv trenja, ali niža čvrstoća od bronze i livenog gvožđa, omogućavaju njihovu upotrebu samo za nanošenje tankog sloja na površinu proizvoda.
Svojstva ulja
Da bi se garantovala pouzdanost i efikasnost delova koji trljaju, smanjujući trenje klizanja, koriste se ulja za podmazivanje. Svi su klasifikovani prema:
- porijeklo;
- metoda prijema;
- dodijeljeno.
Ulja za podmazivanje obavljaju sljedeće funkcije:
- smanjite trenje između dijelova u kontaktu;
- smanjite habanje i spriječite ogrebotine;
- obezbeđuju disipaciju toplote iz delova 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 kvaliteta ulja, raznaantifrikcioni aditivi za povećanje snage, produženje rada jedinice, smanjenje opterećenja. Poboljšavaju svojstva ulja, povećavajući vrijeme zamjene sastava maziva. Antifrikcijski aditivi doprinose stvaranju zaštitnog sloja tokom interakcije dijelova, izravnavaju njihove površine i izglađuju trenje. Stvaranjem masnog, izdržljivog filma, oni smanjuju habanje dijelova.
Svojstva protiv trenja epoksidnih polimera
Epoksidni polimeri su viskozne tečnosti koje se stvrdnu kada im se dodaju različite organske supstance. Imaju visoku mehaničku čvrstoću i koriste se za lijepljenje betona, metala, stakla i drveta. Zbog ovih svojstava koriste se za proizvodnju metal-polimernih dijelova, proizvodnju čaura, valjaka, zupčanika, ležajeva i spojnica.
Punioci daju epoksi polimernim proizvodima visoke karakteristike protiv trenja. Dijelovi mogu raditi bez podmazivanja ako se koristi vlaženje vodom. Premazi su otporni na vremenske uslove i hemikalije.
Nemetalni materijali protiv trenja
Za klizne ležajeve često se koriste dvije vrste plastike:
- Termosetovanje - ovo uključuje tekstolit, koji se koristi za proizvodnju ležajeva za valjaonice, propelere i hidraulične mašine. Dijelovi su izdržljivi, podmazani vodom i hlađeni.
- Termoplast - poliamidi se široko koriste: fluoroplasti, najlon, anidi. Prednosti su velikeantifrikciona svojstva materijala, otpornost na koroziju i dobra otpornost na habanje pri velikim opterećenjima i brzinama klizanja.
Da 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 se loša disipacija topline i fluidnost pod opterećenjem smatraju nedostatkom, pa se koristi u kombinaciji s drugim materijalima.
Zaključak
Materijali protiv trenja su pogodni za proizvodnju košuljica i ležajeva, koji se lako zamjenjuju kada se istroše. Sirovina za proizvod mora imati veći koeficijent trenja, odnosno kada dijelovi dođu u kontakt, teško zamjenjivi dio mehanizma ostaje neoštećen. To se dešava samo kada je materijal vrijednog dijela obdaren odličnim svojstvima protiv trenja u odnosu na analogni.
