Cilvēku darbībās bieži tiek izmantotas mehāniskas ierīces. Kustīgo daļu uzticamība jebkurā mehānismā tiek nodrošināta, samazinot berzi un deformāciju. Šim nolūkam tiek izmantoti īpaši materiāli, ko sauc par antifrikciju. To galvenais mērķis ir samazināt berzes koeficientu, atvieglojot mehānismu kustīgo virsmu slīdēšanu. Šajā rakstā tiks aplūkotas dažādu šiem nolūkiem izmantoto materiālu pretberzes īpašības.
Berzes veidi
Berze rodas, pārvietojoties ķermeņiem, kas saskaras viens ar otru. Ir divi galvenie veidi:
- Sauss - cieto vielu virsmas ir tiešā saskarē. To novēro siksnu un berzes piedziņās.
- Šķidrums - kad starp mehānismu daļām ir šķidruma eļļas slānis un korpusi nesaskaras. Atrasts vilces gultņos, gultņos.
Un arī atšķirtvidējie berzes veidi: pussausa un pusšķidra.
Attiecībā uz ķermeņu kustību tiek atzīmēti šādi berzes veidi:
- atpūta - rodas, kad relatīvā atpūta;
- slīdēšana - izpaužas ar mehānismu relatīvu kustību;
- ripošana - ārējā berze, ripojot ķermeņus.
Atkarībā no berzes veida ķermeņu virsmām tiek izvēlēts materiāls ar noteiktām pretberzes īpašībām.
Materiālu veidi, ko izmanto, lai samazinātu berzi
Visi pretberzes materiāli, kas nodrošina zemu berzes koeficientu, ir sadalīti:
- Metāls - tiek izmantoti trīs metālu sakausējumi, kuru sastāvā ir varš (babīti). Paredzēts darbam šķidruma berzes režīmā.
- Pulveris – uz dzelzs un vara bāzes, pievienojot grafītu un sulfīdus. Izmanto slīdgultņos.
- Pašeļļojošs saķepināts - ražošanā tiek izmantoti dažādu dzelzs un grafīta, vara un bronzas kombināciju materiāli. Tos izmanto slīdgultņu ražošanai pie maziem apgriezieniem un bez trieciena slodzes. Labas pretberzes īpašības ļauj tos uzstādīt vietās, kur ir apgrūtināta eļļošana.
- Ar cietām eļļošanas sastāvdaļām - kā plāns slānis uz detaļu virsmas tiek uzklātas cietās smērvielas daļiņas, kas sastāv no hlorīdiem, metālu oksīdiem, fluorīdiem, plastmasām. Produkti darbojas ar lielāku slīdēšanas ātrumu.
- Nemetāla - izgatavots noplastmasa: termoplastiska un termoreaktīva. Izmanto dzenskrūves gultņiem, velmētavām.
- Metāla polimērs - sastāv no neviendabīgām sastāvdaļām. Tie ir sadalīti matricās, izkliedētās un slāņveida. Izmanto slīdgultņu, zobratu un ķēdes ratu ražošanai.
- Minerālvielas - izmantojiet dabiskos (ahātu) un mākslīgos (korunds). Tie ražo mazus nodilumizturīgus gultņus tahometriem, pulksteņiem, žiroskopiem.
Katram materiālam ir pielietojums, lai ražotu detaļas atbilstoši tā pretberzes īpašībām.
Zemas berzes sakausējumi
No šādiem sakausējumiem tiek izgatavoti berzes gultņu apvalki, tāpēc tiem jābūt:
- Zems berzes koeficients salīdzinājumā ar vārpstas materiālu, kas visbiežāk ir rūdīts tērauds.
- Laba siltumvadītspēja.
- Izturība pret koroziju.
- Maza cietība.
- Īpašums, kas ļauj saglabāt smērvielu.
Lai atbilstu uzskaitītajām īpašībām, sakausējuma struktūrā jāiekļauj metāli ar pretberzes īpašībām, kuriem ir palielināts pamatnes mīkstums un elastība. Un tas jau ir mijas ar cietām daļiņām, kas sastāv no ķīmiskiem savienojumiem. Šajā gadījumā vārpsta tiek ātri iebraukta gultnī, no cietajām daļiņām uz tās parādās nelielas rievas, kuras ir piepildītas ar smērvielu un caur kurām tiek noņemti nodiluma produkti. Pamatojoties uz alvu, svinu, varu, kadmiju, bismutu,un ieslēgumi ir izgatavoti no antimona un vara sakausējumiem.
Bronzas sakausējumu izmantošana berzes vienībās
Bronza ir vara sakausējums ar dažādiem metāliem, kas var ietvert alvu, alumīniju, silīciju, svinu, beriliju un daudzas citas piedevas. Atkarībā no viena vai otra elementa procentuālā daudzuma tā sastāvā bronzu sauc par alvu, alumīniju, svinu. Bronzu plaši izmanto tādu izstrādājumu ražošanā, kurus izmanto ar paaugstinātu berzi. Labākās bronzas tiek uzskatītas par pretberzes īpašībām, izgatavotas uz alvas bāzes.
Īpaši labi sevi parādījis alvas-fosfors, no kura tiek izgatavoti gultņu gultņi, kas darbojas ar ievērojamu slodzi un lielu ātrumu. Vienīgais trūkums ir to augstās izmaksas, tāpēc tās tiek aizstātas ar alumīnija un svina bronzām. Strādājot agresīvā vidē, alumīnija bronzu bieži izmanto gultņu buksēs. Tiem papildus izturībai pret berzi ir laba izturība pret koroziju. Svins nodrošina zemu berzes koeficientu. Šos materiālus izmanto, lai izgatavotu gultņu apvalkus augsta spiediena un liela ātruma darbībai.
Pretberzes sakausējumi: sastāvs un īpašības
Rūpniecībā mehānismu berzes daļu ražošanai izmanto dažādus sakausējumus ar nelielu berzes koeficientu:
- Misiņš ir sakausējums, kura galvenās sastāvdaļas ir varš un cinks. Tas var ietvert veidlapas sastāvdaļasalumīnijs, alva, svins, mangāns un citi elementi. Izturības un zemā berzes koeficienta ziņā tas ir zemāks par bronzu un tiek izmantots slīdgultņu ražošanā, kas darbojas ar mazu ātrumu.
- Babbit ir sarežģīti sakausējumi ar atšķirīgu sastāvu un fizikālajām īpašībām, bet sastāv no vienas mīkstas bāzes: alvas vai svina ar cietām sārmu metālu sakausējumu, vara vai antimona piedevām. Pateicoties mīkstajai pamatnei, gultņi labi iekļūst vārpstā, un cietās piedevas palielina nodilumizturību. Babbitas augstās pretberzes īpašības, bet mazāka izturība nekā bronzai un čugunam, ļauj tos izmantot tikai plāna slāņa uzklāšanai uz izstrādājumu virsmas.
Eļļu īpašības
Lai garantētu berzes detaļu uzticamību un efektivitāti, samazinot slīdēšanas berzi, tiek izmantotas smēreļļas. Tie visi ir klasificēti pēc:
- izcelsme;
- saņemšanas veids;
- piešķirts.
Smēreļļas veic šādas funkcijas:
- samazināt berzi starp saskarē esošajām daļām;
- samazina nodilumu un novērš noberšanos;
- nodrošina siltuma izkliedi no berzējošām daļām;
- aizsargāt pret koroziju.
Eļļu pretberzes īpašības slēpjas to spējā samazināt berzes enerģijas daudzumu. Viskozitāte ir galvenais šo īpašību rādītājs, un to nosaka oglekļa un frakcionētais sastāvs. Eļļu kvalitātes uzlabošanai dažādasantifrikcijas piedevas, lai palielinātu jaudu, pagarinātu iekārtas darbību, samazinātu slodzi. Tie uzlabo eļļu īpašības, palielinot smērvielas sastāva nomaiņas laiku. Antifrikcijas piedevas detaļu mijiedarbības laikā veicina aizsargslāņa veidošanos, izlīdzina to virsmas un izlīdzina berzi. Izveidojot taukainu, izturīgu plēvi, tie samazina detaļu nodilumu.
Epoksīda polimēru pretberzes īpašības
Epoksīda polimēri ir viskozi šķidrumi, kas sacietē, pievienojot tiem dažādas organiskas vielas. Tiem ir augsta mehāniskā izturība, un tos izmanto betona, metāla, stikla un koka savienošanai. Pateicoties šīm īpašībām, tos izmanto metāla-polimēru detaļu ražošanai, ražojot bukses, veltņus, zobratus, gultņus un savienojumus.
Pildvielas nodrošina epoksīda polimēru izstrādājumiem augstas pretberzes īpašības. Detaļas var darboties bez eļļošanas, ja tiek izmantota ūdens mitrināšana. Pārklājumi ir izturīgi pret laikapstākļiem un ķīmiskām vielām.
Nemetāliski pretberzes materiāli
Slīdgultņiem bieži izmanto divu veidu plastmasu:
- Termosacietēšana - tajā ietilpst tekstolīts, ko izmanto velmētavu, dzenskrūvju un hidraulisko iekārtu gultņu ražošanai. Detaļas ir izturīgas, ar ūdeni ieeļļotas un atdzesētas.
- Termoplastika - plaši tiek izmantoti poliamīdi: fluoroplastika, neilons, anīds. Ieguvumi ir augstiMateriālu pretberzes īpašības, izturība pret koroziju un laba nodilumizturība pie lielām slodzēm un slīdēšanas ātrumiem.
Lai samazinātu berzi starp detaļām, tiek ieviesti dažādi pildvielas cieto smērvielu veidā, kuras, lietojot uz virsmas, veido šķidro kristālu struktūru. Ir vērts atzīmēt, ka fluoroplastam ir ļoti zems berzes koeficients, taču slikta siltuma izkliede un plūstamība zem slodzes tiek uzskatīti par trūkumiem, tāpēc to izmanto kopā ar citiem materiāliem.
Secinājums
Pretberzes materiāli ir piemēroti uzliku un gultņu ražošanai, kas nodiluši ir viegli nomaināmi. Izejmateriālam izstrādājumam jābūt ar lielāku berzes koeficientu, t.i., detaļām saskaroties, grūti nomaināmā mehānisma daļa paliek nesabojāta. Tas notiek tikai tad, ja vērtīgās daļas materiāls ir apveltīts ar izcilām pretberzes īpašībām salīdzinājumā ar analogu.
