Bahan anti-gesekan: ikhtisar, properti, aplikasi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Proses pengoperasian unit teknis, mesin, dan kelompok elemen individu peralatan pasti disertai dengan keausan. Dampak mekanis timbal balik dari bagian satu sama lain dengan berbagai tingkat intensitas menyebabkan abrasi permukaannya dan penghancuran struktur internal. Selain itu, lingkungan sering memiliki efek serupa dalam bentuk erosi dan kavitasi. Akibatnya, terjadi penurunan kinerja peralatan atau setidaknya penurunan sifat operasional. Ulasan berikut tentang bahan gesekan bubuk dan anti-gesekan akan membantu Anda memahami cara meminimalkan gesekan yang tidak diinginkan. Bahan tersebut direkomendasikan untuk digunakan pada peralatan industri dan peralatan rumah tangga, serta untuk peralatan konstruksi.

Perbedaan antara bahan gesekan dan anti-gesekan

Pertimbangan bahan-bahan ini dalam satu konteks disebabkan oleh fakta bahwa fungsinya terkait dengan karakteristik umum pengoperasian mekanisme - koefisien gesekan. Tetapi jika elemen dan aditif anti-gesekan bertanggung jawab untuk menurunkan nilai ini, maka elemen gesekan, sebaliknya, meningkatkannya. Dalam hal ini, misalnya, paduan bubuk dengan peningkatankoefisien gesekan memberikan ketahanan aus dan kekuatan mekanik kelompok kerja target. Untuk mencapai kualitas seperti itu, oksida tahan api, boron, silikon karbida, dll dimasukkan ke dalam komposisi bahan baku gesekan. Tidak seperti elemen anti-gesekan, elemen gesekan sering mewakili organ fungsional yang lengkap dalam mekanisme. Ini, khususnya, dapat berupa rem dan kopling.

Menyediakan tugas meningkatkan gesekan, mereka secara bersamaan melakukan tugas teknis tertentu. Pada saat yang sama, bahan gesekan dan anti-gesekan menjalani pengujian laboratorium yang ketat sebelum digunakan. Paduan yang sama untuk rem menjalani uji skala penuh dan bangku, di mana kelayakan penerapannya dalam praktik ditentukan. Bahan gesekan paling berteknologi maju dari polimer saat ini diproduksi dengan berbagai metode. Jadi, untuk mekanisme kelompok rem, teknik pengepresan digunakan - balok, pelat, dan sektor dibuat pada formulir. Bahan pita diproduksi menggunakan teknik tenun, dan lapisan luar diproduksi dengan cara digulung.

Sifat bahan antifriksi

Suku cadang dengan fungsi anti-gesekan harus memenuhi berbagai persyaratan yang menentukan kinerja dasarnya. Pertama-tama, bahan harus kompatibel dengan bagian kawin dan lingkungan kerja. Di bawah kondisi kompatibilitas sebelum dan sesudah berjalan, material memberikan tingkat pengurangan gesekan yang diperlukan. Di sini perlu dicatat running-in seperti itu. Properti ini mendefinisikan kemampuan elemen untuk menyesuaikan geometri permukaan secara alami.di bawah bentuk optimal, yang cocok untuk tempat operasi tertentu. Dengan kata lain, struktur ekstra dengan kekasaran mikro dihapus dari bagian tersebut, setelah itu running-in akan memberikan kondisi kerja dengan beban minimal.

Ketahanan aus juga merupakan properti penting yang dimiliki oleh bahan-bahan ini. Elemen anti gesekan harus memiliki struktur yang memberikan ketahanan terhadap berbagai jenis keausan. Pada saat yang sama, bagian tersebut tidak boleh terlalu kaku dan keras, karena hal ini akan meningkatkan risiko keausan, yang tidak diinginkan untuk bahan anti-gesekan. Selain itu, para ahli teknologi memilih sifat seperti penyerapan partikel padat. Faktanya adalah bahwa gesekan pada berbagai tingkat dapat berkontribusi pada pelepasan elemen kecil - seringkali logam. Pada gilirannya, permukaan anti-gesekan memiliki kemampuan untuk "menekan" partikel tersebut ke dalam dirinya sendiri, menghilangkannya dari area kerja.

Bahan anti-gesekan logam

Produk berbahan dasar logam membentuk rentang elemen paling luas dari kelompok antigesekan. Kebanyakan dari mereka berfokus pada operasi dalam mode gesekan fluida, yaitu, dalam kondisi ketika bantalan dipisahkan dari poros oleh lapisan oli tipis. Namun, ketika unit dihentikan dan mulai, apa yang disebut mode gesekan batas pasti terjadi, di mana film oli dapat dihancurkan di bawah pengaruh suhu tinggi. Bagian logam yang digunakan dalam kelompok bantalan dapat dibagi menjadi dua jenis: elemen dengan lunakstruktur dan sisipan dan paduan padat dengan alas kaku dan sisipan lunak. Jika kita berbicara tentang kelompok pertama, maka babbit, paduan kuningan dan perunggu dapat digunakan sebagai bahan anti-gesekan. Karena strukturnya yang lembut, mereka berjalan dengan cepat dan mempertahankan karakteristik lapisan olinya untuk waktu yang lama. Di sisi lain, inklusi padat menyebabkan peningkatan ketahanan aus pada kontak mekanis dengan elemen yang berdekatan - misalnya, dengan poros yang sama.

Babbit adalah paduan berbahan dasar timah atau timah. Juga, untuk meningkatkan kualitas individu, paduan paduan dapat ditambahkan ke struktur. Di antara sifat yang ditingkatkan, ketahanan korosi, kekerasan, ketangguhan dan kekuatan dapat dicatat. Perubahan dalam satu atau karakteristik lain ditentukan oleh bahan paduan apa yang digunakan. Babbit anti-gesekan dapat dimodifikasi dengan kadmium, nikel, tembaga, antimon, dll. Misalnya, babbit standar mengandung sekitar 80% timah atau timbal, 10% antimon, dan sisanya adalah tembaga dan kadmium.

Paduan timbal sebagai alat untuk meminimalkan gesekan

Level awal paduan anti-gesekan adalah babbit timbal. Keterjangkauan menentukan spesifikasi pengoperasian bahan ini - dalam fungsi kerja yang paling tidak kritis. Basis timah, dibandingkan dengan timah, memberikan ketahanan mekanis yang lebih rendah kepada babbit dan perlindungan korosi yang rendah. Benar, bahkan dalam paduan seperti itu tidak dapat dilakukan tanpa timah - isinya dapatmencapai 18%. Selain itu, komponen tembaga juga ditambahkan ke komposisi, yang mencegah proses pemisahan - distribusi logam yang tidak merata dari massa yang berbeda dalam volume produk.

Bahan timbal paling sederhana dengan sifat anti-gesekan dicirikan oleh tingkat kerapuhan yang tinggi, sehingga digunakan dalam kondisi dengan beban dinamis yang berkurang. Secara khusus, bantalan untuk mesin lintasan, lokomotif diesel, dan komponen teknik berat adalah ceruk target di mana bahan tersebut digunakan. Paduan anti gesekan yang menggunakan kalsium dapat disebut sebagai modifikasi dari paduan timbal. Dalam hal ini, kualitas seperti kepadatan tinggi dan konduktivitas termal rendah dicatat. Basisnya juga timbal, tetapi dalam proporsi yang signifikan juga dilengkapi dengan inklusi natrium, kalsium, dan antimon. Adapun titik lemah dari bahan ini termasuk oksidasi, oleh karena itu, tidak disarankan untuk menggunakannya di lingkungan yang aktif secara kimia.

Berbicara secara umum tentang babbit, kita dapat menyatakan bahwa ini jauh dari solusi paling efektif untuk meminimalkan gesekan, tetapi dalam hal kombinasi kualitasnya, ternyata bermanfaat dari sudut pandang operasi. Ini adalah bahan yang sifat anti-gesekannya dapat diratakan dengan mengurangi ketahanan lelah, yang memperburuk kinerja elemen. Namun, dalam beberapa kasus, kurangnya kekuatan dikompensasi dengan dimasukkannya lambung baja atau besi tuang ke dalam desain.

Fitur paduan anti-gesekan perunggu

Sifat fisika dan kimia perunggusecara organik dikombinasikan dengan persyaratan untuk paduan anti-gesekan. Logam ini, khususnya, memberikan indikator tekanan spesifik yang cukup, kemampuan untuk beroperasi di bawah beban kejut, kecepatan putaran bantalan yang tinggi, dll. Tetapi juga pilihan perunggu untuk fungsi tertentu akan tergantung pada mereknya. Format yang sama untuk pengoperasian liner di bawah beban kejut dapat diterima untuk merek BrOS30, tetapi tidak direkomendasikan untuk BrAZh. Ada juga perbedaan kelas bahan perunggu dalam hal sifat mekanik. Kelompok kualitas ini akan tergantung pada sifat antarmuka dengan poros yang diperkeras dan pada penggunaan trunnion, yang mungkin memiliki pengerasan tambahan. Dan sekali lagi, tidak mungkin untuk berbicara tentang soliditas struktur paduan.

Item perunggu juga dapat mencakup timah, kuningan, timah. Pada saat yang sama, jika semua logam yang terdaftar dapat digunakan sebagai dasar babbitt, bahan anti-gesekan berbasis tembaga sangat jarang digunakan. Dalam hal ini, komponen tembaga sering bertindak sebagai aditif yang sama dengan rasio konten 2-3%. Kombinasi inklusi timah-timbal dianggap optimal. Mereka memberikan kinerja paduan yang cukup sebagai komponen anti-gesekan, meskipun mereka kalah dengan komposisi lain dalam hal kekuatan mekanik. Gabungan bahan perunggu digunakan dalam pembuatan bantalan padat untuk motor listrik, turbin, unit kompresor dan unit lain yang beroperasi pada tekanan tinggi dan kecepatan geser rendah.

Bubukbahan gesekan

Bahan tersebut digunakan dalam komposisi yang ditujukan untuk unit transmisi dan rem kendaraan ulat, mobil, peralatan mesin, mekanisme bangunan, dll. Produk jadi berdasarkan komponen bubuk diproduksi dalam bentuk pelapis sektor, cakram, dan bantalan. Pada saat yang sama, bahan awal untuk jenis paduan bubuk anti-gesekan dibentuk dengan nomenklatur yang sama seperti dalam kasus komponen gesekan - besi dan tembaga paling sering digunakan, tetapi kombinasi lain ada.

Misalnya, bahan yang terbuat dari aluminium dan perunggu timah, yang meliputi grafit dan timah, secara efektif muncul dalam kondisi gesekan pada kecepatan geser bagian dengan orde 50 m/s. Omong-omong, ketika bantalan beroperasi pada kecepatan 5 m/s, produk serbuk logam dapat diganti dengan bahan baku logam-plastik. Ini sudah merupakan bahan komposit anti-gesekan dengan struktur kerja yang fleksibel dan kekuatan yang berkurang. Yang paling menguntungkan dalam hal penggunaan dalam kondisi peningkatan beban adalah bahan yang terbuat dari besi dan tembaga. Grafit, silikon oksida atau barium digunakan sebagai aditif. Pengoperasian elemen ini dimungkinkan pada tekanan 300 MPa dan kecepatan geser hingga 60 m/s.

Bahan anti-gesekan bubuk

Produk anti friksi juga diproduksi dari bahan baku bubuk. Mereka dicirikan oleh ketahanan aus yang tinggi, koefisien gesekan yang rendah dan kemampuan untuk dengan cepat masuk ke poros. Juga, bahan bubuk anti-gesekan memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan dengan paduan yang meminimalkan gesekan. Cukuplah untuk mengatakan bahwa ketahanan aus mereka rata-rata lebih tinggi daripada babbit yang sama. Struktur berpori yang dibentuk oleh bubuk logam memungkinkan impregnasi yang efektif dengan pelumas.

Produsen memiliki kesempatan untuk membentuk produk akhir dalam berbagai bentuk. Ini dapat berupa bagian bingkai atau matriks dengan rongga perantara yang diisi dengan bahan mentah lunak lainnya. Dan, sebaliknya, di beberapa daerah, bahan bedak antifriction dengan basis rangka yang lembut lebih diminati. Dalam sarang lebah khusus, inklusi padat dari berbagai tingkat dispersi disediakan. Kualitas ini sangat penting justru dari sudut pandang kemungkinan pengaturan parameter yang menentukan intensitas gesekan bagian.

Bahan polimer anti-gesekan

Bahan baku polimer modern memungkinkan untuk memperoleh kualitas teknis dan operasional baru untuk suku cadang yang mengurangi gesekan. Paduan komposit dan bubuk logam-plastik dapat digunakan sebagai dasar. Salah satu sifat pembeda utama dari bahan tersebut adalah kemampuan untuk mendistribusikan aditif secara merata ke seluruh struktur, yang nantinya akan menjalankan fungsi pelumas padat. Grafit, sulfida, plastik dan senyawa lainnya dicatat dalam daftar zat tersebut. Sifat kerja bahan polimer dan anti gesekan sebagian besar menyatu pada tingkat dasar tanpa menggunakan pengubah: ini adalah koefisien gesekan yang rendah, dan ketahanan terhadap media yang aktif secara kimia, dankemungkinan operasi di lingkungan perairan. Berbicara tentang kualitas unik, polimer dapat melakukan tugasnya bahkan tanpa penguatan dengan pelumas khusus.

Aplikasi bahan anti gesekan

Sebagian besar elemen anti-gesekan awalnya dirancang untuk digunakan dalam grup bantalan. Diantaranya adalah bagian yang dirancang untuk meningkatkan ketahanan aus, dan komponen yang meningkatkan geser. Dalam teknik mesin dan pembuatan peralatan mesin, produk tersebut digunakan dalam pembuatan mesin, piston, unit kopling, turbin, dll. Di sini, bahan habis pakai adalah bahan antifriction dari bantalan biasa, yang dimasukkan ke dalam struktur berjalan dan stasioner peralatan.

Industri konstruksi juga tidak dapat melakukannya tanpa fungsi anti-gesekan. Dengan bantuan bagian-bagian tersebut, struktur teknik, struktur pemasangan, dan material pasangan bata diperkuat. Dalam konstruksi perkeretaapian, mereka digunakan dalam pemasangan elemen struktural rolling stock. Penggunaan bahan anti-gesekan berbasis polimer juga tersebar luas, yang menemukan tempatnya, misalnya, sebagai struktur penghubung puli, roda gigi, penggerak sabuk, dll.

Kesimpulan

Tugas mengurangi gesekan hanya pada pandangan pertama mungkin tampak sekunder dan seringkali opsional. Peningkatan cairan pelumas benar-benar memungkinkan untuk menghilangkan beberapa mekanisme dari elemen teknis tambahan yang mengurangi keausan kelompok kerja utama. Tautan transisi dari klasikbabbitt ke pelumas kinerja tinggi yang dimodifikasi dapat disebut bahan polimer anti-gesekan, yang dicirikan oleh struktur yang lebih lembut dan keserbagunaan dalam hal kondisi kerja. Namun, pengoperasian bagian logam di bawah tekanan tinggi dan benturan fisik masih memerlukan penyertaan lapisan anti-gesekan solid state. Selain itu, kelas material ini tidak hanya tidak menjadi sesuatu dari masa lalu, tetapi juga berkembang dengan meningkatkan karakteristik kekuatan, kekerasan dan stabilitas mekanik.