อุปกรณ์เครื่องกลมักใช้ในกิจกรรมของมนุษย์ ความน่าเชื่อถือของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวในกลไกต่างๆ ทำได้โดยการลดแรงเสียดทานและการเสียรูป ด้วยเหตุนี้จึงใช้วัสดุพิเศษที่เรียกว่า antifriction วัตถุประสงค์หลักของพวกเขาคือการลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน อำนวยความสะดวกในการเลื่อนพื้นผิวที่เคลื่อนไหวของกลไก บทความนี้จะกล่าวถึงคุณสมบัติต้านการเสียดสีของวัสดุต่างๆ ที่ใช้สำหรับวัตถุประสงค์เหล่านี้
ประเภทของความฝืด
แรงเสียดทานเกิดขึ้นเมื่อร่างกายเคลื่อนไหวซึ่งสัมผัสกัน มีสองประเภทหลัก:
- แห้ง - พื้นผิวของของแข็งสัมผัสโดยตรง สังเกตได้จากสายพานและไดรฟ์เสียดทาน
- ของเหลว - เมื่อมีชั้นน้ำมันของของเหลวระหว่างส่วนต่าง ๆ ของกลไกและร่างกายไม่สัมผัส พบในตลับลูกปืนกันรุน, ตลับลูกปืน
และยังแยกแยะประเภทของแรงเสียดทานขั้นกลาง: กึ่งแห้งและกึ่งของเหลว
เกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของร่างกาย มีการสังเกตประเภทของแรงเสียดทานต่อไปนี้:
- rest - เกิดขึ้นเมื่อญาติส่วนที่เหลือของร่างกาย;
- สลิป - แสดงออกด้วยการเคลื่อนไหวสัมพัทธ์ของกลไก
- กลิ้ง - เสียดสีภายนอกเมื่อตัวหมุน
ขึ้นอยู่กับประเภทของแรงเสียดทาน วัสดุที่มีคุณสมบัติต้านการเสียดสีบางอย่างจะถูกเลือกสำหรับพื้นผิวของร่างกาย
ประเภทของวัสดุที่ใช้ลดแรงเสียดทาน
วัสดุกันเสียดสีที่ให้ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีต่ำแบ่งออกเป็น:
- โลหะ - ใช้โลหะผสมสามชนิดซึ่งประกอบด้วยทองแดง (บับบิต) ออกแบบมาให้ทำงานในโหมดเสียดสีของเหลว
- ผง - ขึ้นอยู่กับเหล็กและทองแดงโดยเติมกราไฟต์และซัลไฟด์ ใช้ในตลับลูกปืนธรรมดา
- ซินเตอร์แบบหล่อลื่นตัวเอง - ใช้วัสดุจากเหล็กผสมกราไฟต์ ทองแดง และบรอนซ์ที่หลากหลายสำหรับการผลิต ใช้สำหรับการผลิตตลับลูกปืนธรรมดาที่ความเร็วต่ำและไม่มีแรงกระแทก คุณสมบัติต้านการเสียดสีที่ดีช่วยให้ติดตั้งในบริเวณที่หล่อลื่นได้ยาก
- ด้วยส่วนประกอบหล่อลื่นที่เป็นของแข็ง - เป็นชั้นบาง ๆ บนพื้นผิวของชิ้นส่วน ใช้อนุภาคของสารหล่อลื่นที่เป็นของแข็งที่ประกอบด้วยคลอไรด์ โลหะออกไซด์ ฟลูออไรด์ พลาสติก ผลิตภัณฑ์ทำงานด้วยความเร็วการเลื่อนที่สูงขึ้น
- อโลหะ - ทำจากพลาสติก: เทอร์โมพลาสติกและเทอร์โมเซตติง ใช้สำหรับลูกปืนใบพัด โรงสีกลิ้ง
- โลหะ-พอลิเมอร์ - ประกอบด้วยส่วนประกอบที่ต่างกัน พวกมันถูกแบ่งออกเป็นเมทริกซ์ กระจายตัวและเรียงเป็นชั้นๆ ใช้สำหรับการผลิตตลับลูกปืนกาบ เกียร์ และเฟือง
- แร่ธาตุ - ใช้ธรรมชาติ (อาเกต) และเทียม (คอรันดัม) พวกเขาทำแบริ่งขนาดเล็กที่ทนต่อการสึกหรอสำหรับมาตรความเร็ว นาฬิกา ไจโรสโคป
วัสดุแต่ละชนิดถูกนำไปใช้ผลิตชิ้นส่วนตามคุณสมบัติต้านการเสียดสี
โลหะผสมเสียดสีต่ำ
จากโลหะผสมดังกล่าว เปลือกแบริ่งแรงเสียดทานถูกสร้างขึ้น ดังนั้นพวกเขาจึงต้องมี:
- ค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานต่ำเมื่อเทียบกับวัสดุเพลา ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเหล็กชุบแข็ง
- นำความร้อนได้ดี
- ต้านทานการกัดกร่อน
- ความแข็งเล็ก
- คุณสมบัติที่ช่วยให้เก็บไขมันได้
เพื่อให้เป็นไปตามคุณสมบัติที่ระบุไว้ โครงสร้างของโลหะผสมควรรวมโลหะที่มีคุณสมบัติต้านการเสียดสี ซึ่งเพิ่มความนุ่มนวลและความเหนียวของฐาน และกระจายตัวไปด้วยอนุภาคของแข็งที่ประกอบด้วยสารประกอบเคมี ในกรณีนี้ เพลาจะวิ่งเข้าไปในตลับลูกปืนอย่างรวดเร็ว ร่องเล็ก ๆ ปรากฏขึ้นบนมันจากอนุภาคของแข็ง ซึ่งเต็มไปด้วยจาระบีและผ่านการขจัดผลิตภัณฑ์ที่สึกหรอออก ขึ้นอยู่กับดีบุก ตะกั่ว ทองแดง แคดเมียม บิสมัทและส่วนผสมที่ทำจากพลวงและโลหะผสมทองแดง
การใช้โลหะผสมทองแดงในหน่วยแรงเสียดทาน
Bronze เป็นโลหะผสมของทองแดงกับโลหะต่างๆ ซึ่งอาจรวมถึงดีบุก อะลูมิเนียม ซิลิกอน ตะกั่ว เบริลเลียม และสารเติมแต่งอื่นๆ อีกมากมาย ทองแดงเรียกว่าดีบุกอลูมิเนียมตะกั่วทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเปอร์เซ็นต์ขององค์ประกอบหนึ่งหรือองค์ประกอบอื่นที่รวมอยู่ในองค์ประกอบของมัน บรอนซ์ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ใช้กับแรงเสียดทานที่เพิ่มขึ้น บรอนซ์ที่ดีที่สุดถือเป็นคุณสมบัติต้านการเสียดสีที่ทำขึ้นจากดีบุก
ดีบุก - ฟอสฟอรัสได้แสดงให้เห็นเป็นอย่างดีโดยเฉพาะอย่างยิ่งจากการทำแบริ่งแบริ่งซึ่งทำงานภายใต้ภาระที่สำคัญและด้วยความเร็วสูง ข้อเสียเปรียบเพียงอย่างเดียวคือค่าใช้จ่ายสูง ดังนั้นจึงถูกแทนที่ด้วยอลูมิเนียมและตะกั่วบรอนซ์ เมื่อทำงานในสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าว อะลูมิเนียมบรอนซ์มักใช้สำหรับบูชแบริ่ง นอกจากความทนทานต่อการเสียดสีแล้ว ยังมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีอีกด้วย ตะกั่วมีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ วัสดุเหล่านี้ใช้ทำเปลือกแบริ่งสำหรับแรงดันสูงและการทำงานที่ความเร็วสูง
โลหะผสมต้านการเสียดสี: องค์ประกอบและคุณสมบัติ
ในอุตสาหกรรมสำหรับการผลิตชิ้นส่วนกลไกการถู โลหะผสมต่างๆ ถูกใช้โดยมีค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีเพียงเล็กน้อย:
- ทองเหลืองเป็นโลหะผสมที่มีส่วนประกอบหลักคือทองแดงและสังกะสี อาจรวมถึงส่วนประกอบในรูปแบบอลูมิเนียม ดีบุก ตะกั่ว แมงกานีส และองค์ประกอบอื่นๆ ในแง่ของความแข็งแรงและค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ จะด้อยกว่าบรอนซ์และใช้ในการผลิตตลับลูกปืนธรรมดาที่ทำงานด้วยความเร็วต่ำ
- Babbit เป็นโลหะผสมที่ซับซ้อนซึ่งมีองค์ประกอบและคุณสมบัติทางกายภาพต่างกัน แต่ประกอบด้วยฐานที่อ่อนนุ่มหนึ่งอัน: ดีบุกหรือตะกั่วที่เติมแข็งของโลหะผสมอัลคาไล ทองแดง หรือพลวง เนื่องจากฐานที่อ่อนนุ่ม ตลับลูกปืนจึงวิ่งเข้าไปในเพลาได้ดี และสารเติมแต่งแข็งจะเพิ่มความต้านทานการสึกหรอ คุณสมบัติต้านการเสียดสีสูงของ babbitt แต่มีความแข็งแรงต่ำกว่าบรอนซ์และเหล็กหล่อ ทำให้สามารถใช้ได้เฉพาะกับพื้นผิวของผลิตภัณฑ์บางๆ เท่านั้น
คุณสมบัติของน้ำมัน
เพื่อรับประกันความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของชิ้นส่วนที่ถู ลดการเสียดสีจากการเลื่อน และใช้น้ำมันหล่อลื่น จำแนกตาม:
- ต้นกำเนิด;
- วิธีรับ;
- มอบหมายแล้ว
น้ำมันหล่อลื่นทำหน้าที่ดังต่อไปนี้:
- ลดแรงเสียดทานระหว่างส่วนที่สัมผัสกัน
- ลดการสึกหรอและป้องกันรอยขีดข่วน
- ให้การกระจายความร้อนจากชิ้นส่วนที่ถู
- ป้องกันการกัดกร่อน
คุณสมบัติต้านแรงเสียดทานของน้ำมันอยู่ที่ความสามารถในการลดปริมาณพลังงานสำหรับการเสียดสี ความหนืดเป็นตัวบ่งชี้หลักของคุณสมบัติเหล่านี้และถูกกำหนดโดยองค์ประกอบคาร์บอนและเศษส่วน เพื่อปรับปรุงคุณภาพของน้ำมันต่างๆสารกันเสียเพื่อเพิ่มพลัง ยืดอายุการทำงานของเครื่อง ลดภาระ ช่วยเพิ่มคุณสมบัติของน้ำมันเพิ่มระยะเวลาในการเปลี่ยนองค์ประกอบของน้ำมันหล่อลื่น สารป้องกันการเสียดสีมีส่วนในการสร้างชั้นป้องกันระหว่างการทำงานร่วมกันของชิ้นส่วน ปรับระดับพื้นผิวของชิ้นส่วน และทำให้แรงเสียดทานเรียบขึ้น ด้วยการสร้างฟิล์มที่มีความมันและทนทาน จึงช่วยลดการสึกหรอของชิ้นส่วน
คุณสมบัติต้านแรงเสียดทานของอีพอกซีโพลีเมอร์
อีพ็อกซี่โพลีเมอร์เป็นของเหลวหนืดที่แข็งตัวเมื่อเติมสารอินทรีย์ต่างๆ ลงไป มีความแข็งแรงเชิงกลสูงและใช้สำหรับยึดเกาะกับคอนกรีต โลหะ แก้ว และไม้ เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้ จึงใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนโลหะ-พอลิเมอร์ ผลิตบุชชิ่ง ลูกกลิ้ง เกียร์ แบริ่ง และข้อต่อ
สารเติมแต่งทำให้ผลิตภัณฑ์อีพอกซีโพลีเมอร์มีคุณสมบัติต้านการเสียดสีสูง ชิ้นส่วนสามารถทำงานได้โดยไม่ต้องหล่อลื่นหากใช้การทำให้เปียกน้ำ สารเคลือบทนต่อสภาพอากาศและสารเคมี
วัสดุกันเสียดสีที่ไม่ใช่โลหะ
สำหรับตลับลูกปืนธรรมดา มักใช้พลาสติกสองประเภท:
- Thermosetting - รวมถึง textolite ซึ่งใช้ในการผลิตตลับลูกปืนสำหรับโรงสีกลิ้ง ใบพัด และเครื่องไฮโดรลิก ชิ้นส่วนเป็นงานหนัก หล่อลื่นด้วยน้ำและระบายความร้อนด้วย
- เทอร์โมพลาสติก - โพลีเอไมด์ใช้กันอย่างแพร่หลาย: ฟลูออโรเรซิ่น, ไนลอน, แอนิด ประโยชน์สูงคุณสมบัติต้านแรงเสียดทานของวัสดุ ทนต่อการกัดกร่อน และทนต่อการสึกหรอได้ดีภายใต้การรับน้ำหนักมากและความเร็วการเลื่อน
เพื่อลดแรงเสียดทานระหว่างชิ้นส่วน สารเติมแต่งต่างๆ ถูกนำมาใช้ในรูปของสารหล่อลื่นที่เป็นของแข็ง ซึ่งเมื่อใช้บนพื้นผิวจะสร้างโครงสร้างของผลึกเหลว เป็นที่น่าสังเกตว่าฟลูออโรพลาสต์มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำมาก แต่การกระจายความร้อนที่ไม่ดีและการไหลภายใต้โหลดถือเป็นข้อเสีย ดังนั้นจึงใช้ร่วมกับวัสดุอื่นๆ
สรุป
วัสดุกันการเสียดสีเหมาะสำหรับการผลิตไลเนอร์และแบริ่ง ซึ่งเปลี่ยนได้ง่ายเมื่อสวมใส่ วัตถุดิบสำหรับผลิตภัณฑ์จะต้องมีค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีที่สูงขึ้น กล่าวคือ เมื่อชิ้นส่วนสัมผัสกัน ส่วนกลไกที่เปลี่ยนยากจะไม่เสียหาย สิ่งนี้จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อวัสดุของชิ้นส่วนที่มีค่ามีคุณสมบัติต้านการเสียดสีที่ยอดเยี่ยมเหนืออะนาล็อก