I dispositivi meccanici sono spesso usati nelle attività umane. L'affidabilità delle parti mobili in qualsiasi meccanismo è assicurata riducendo l'attrito e la deformazione. Per questo vengono utilizzati materiali speciali chiamati antifrizione. Il loro scopo principale è quello di ridurre il coefficiente di attrito, facilitando lo scorrimento delle superfici mobili dei meccanismi. Questo articolo discuterà le proprietà anti-attrito dei vari materiali utilizzati per questi scopi.
Tipi di attrito
L'attrito si verifica quando i corpi si muovono in contatto tra loro. Ci sono due tipi principali:
- Secco - le superfici dei solidi sono a diretto contatto. Si osserva nelle trasmissioni a cinghia e ad attrito.
- Liquido - quando c'è uno strato di liquido oleoso tra le parti dei meccanismi e i corpi non si toccano. Trovato nei cuscinetti reggispinta, cuscinetti.
E anche distingueretipi intermedi di attrito: semisecco e semiliquido.
Per quanto riguarda il movimento dei corpi, si notano i seguenti tipi di attrito:
- riposo - si verifica quando il resto relativo dei corpi;
- slittamento - si manifesta con il movimento relativo dei meccanismi;
- rolling - attrito esterno durante il rotolamento dei corpi.
A seconda del tipo di attrito, per le superfici dei corpi viene selezionato un materiale con determinate proprietà antifrizione.
Tipi di materiali utilizzati per ridurre l'attrito
Tutti i materiali antifrizione a basso coefficiente di attrito sono suddivisi in:
- Metallo: vengono utilizzate leghe a tre metalli, che contengono rame (babbit). Progettato per funzionare in modalità attrito liquido.
- Polvere - a base di ferro e rame con aggiunta di grafite e solfuri. Utilizzato nei cuscinetti a strisciamento.
- Sinterizzato autolubrificante: per la produzione vengono utilizzati materiali di varie combinazioni di ferro con grafite, rame e bronzo. Sono utilizzati per la produzione di cuscinetti a strisciamento a basse velocità e in assenza di carichi d'urto. Buone proprietà antifrizione ne consentono l'installazione in luoghi in cui la lubrificazione è difficile.
- Con componenti lubrificanti solidi - come uno strato sottile sulla superficie delle parti, vengono applicate particelle di un lubrificante solido costituito da cloruri, ossidi metallici, fluoruri, plastica. I prodotti funzionano a velocità di scorrimento più elevate.
- Non metallico - realizzato inmaterie plastiche: termoplastiche e termoindurenti. Usato per cuscinetti dell'elica, laminatoi.
- Metallo-polimero - costituito da componenti eterogenei. Sono divisi in matrice, dispersi e stratificati. Utilizzato per la produzione di cuscinetti a strisciamento, ingranaggi e ruote dentate.
- Minerali: utilizzare naturali (agata) e artificiali (corindone). Producono piccoli cuscinetti resistenti all'usura per tachimetri, orologi, giroscopi.
Ogni materiale trova la sua applicazione per produrre parti in base alle sue proprietà antifrizione.
Leghe a basso attrito
Da tali leghe vengono realizzati gusci dei cuscinetti di attrito, quindi devono avere:
- Coefficiente di attrito basso rispetto al materiale dell'albero, che nella maggior parte dei casi è acciaio temprato.
- Buona conducibilità termica.
- Resistenza alla corrosione.
- Piccola durezza.
- Proprietà che permette di trattenere il grasso.
Per soddisfare le proprietà elencate, la struttura della lega dovrebbe includere metalli con proprietà antifrizione, che hanno una maggiore morbidezza e duttilità della base. Ed è già intervallato da particelle solide costituite da composti chimici. In questo caso, l'albero viene rapidamente inserito nel cuscinetto, su di esso compaiono piccole scanalature da particelle solide, che vengono riempite di grasso e attraverso le quali vengono rimossi i prodotti di usura. A base di stagno, piombo, rame, cadmio, bismuto,e le inclusioni sono fatte di antimonio e leghe di rame.
Uso di leghe di bronzo nelle unità di attrito
Il bronzo è una lega di rame con vari metalli, che possono includere stagno, alluminio, silicio, piombo, berillio e molti altri additivi. A seconda della percentuale dell'uno o dell' altro elemento incluso nella sua composizione, il bronzo è chiamato stagno, alluminio, piombo. I bronzi sono ampiamente utilizzati nella fabbricazione di prodotti che vengono utilizzati con maggiore attrito. I migliori bronzi sono considerati proprietà antifrizione, realizzati a base di stagno.
Lo stagno-fosforo si è dimostrato particolarmente efficace, da cui sono realizzati i cuscinetti dei cuscinetti, operando sotto carico significativo e ad alta velocità. L'unico inconveniente è il loro alto costo, quindi vengono sostituiti da alluminio e bronzo al piombo. Quando si lavora in un ambiente aggressivo, il bronzo alluminio viene spesso utilizzato per le boccole dei cuscinetti. Loro, oltre alla resistenza all'attrito, hanno una buona resistenza alla corrosione. Il piombo fornisce un basso coefficiente di attrito. Questi materiali vengono utilizzati per realizzare gusci di cuscinetti per operazioni ad alta pressione e ad alta velocità.
Leghe antifrizione: composizione e proprietà
Nell'industria, per la fabbricazione di parti di sfregamento dei meccanismi, vengono utilizzate varie leghe con un piccolo coefficiente di attrito:
- L'ottone è una lega i cui componenti principali sono rame e zinco. Può includere componenti nel moduloalluminio, stagno, piombo, manganese e altri elementi. In termini di resistenza e basso coefficiente di attrito, è inferiore al bronzo e viene utilizzato nella produzione di cuscinetti a strisciamento funzionanti a basse velocità.
- Babbit sono leghe complesse con diversa composizione e proprietà fisiche, ma costituite da un'unica base morbida: stagno o piombo con aggiunte dure di leghe di metalli alcalini, rame o antimonio. Grazie alla base morbida, i cuscinetti sono ben inseriti nell'albero e gli additivi duri aumentano la resistenza all'usura. Le elevate qualità antifrizione del babbitt, ma una resistenza inferiore rispetto al bronzo e alla ghisa, ne consente l'utilizzo solo per l'applicazione di uno strato sottile sulla superficie dei prodotti.
Proprietà degli oli
Per garantire l'affidabilità e l'efficienza delle parti di sfregamento, riducendo l'attrito radente, vengono utilizzati oli lubrificanti. Sono tutti classificati per:
- origine;
- metodo di ricezione;
- assegnato.
Gli oli lubrificanti svolgono le seguenti funzioni:
- ridurre l'attrito tra le parti a contatto;
- ridurre l'usura e prevenire l'abrasione;
- fornire dissipazione del calore dalle parti in sfregamento;
- proteggere dalla corrosione.
Le proprietà antifrizione degli oli risiedono nella loro capacità di ridurre la quantità di energia per l'attrito. La viscosità è l'indicatore principale di queste proprietà ed è determinata dal carbonio e dalla composizione frazionaria. Per migliorare la qualità degli oli, variadditivi antifrizione per aumentare la potenza, prolungare il funzionamento dell'unità, ridurre i carichi. Migliorano le proprietà degli oli, aumentando i tempi di sostituzione della composizione lubrificante. Gli additivi antifrizione contribuiscono alla creazione di uno strato protettivo durante l'interazione delle parti, livellano le loro superfici e levigano l'attrito. Creando una pellicola oleosa e durevole, riducono l'usura delle parti.
Proprietà antifrizione dei polimeri epossidici
I polimeri epossidici sono liquidi viscosi che si induriscono quando vengono aggiunte varie sostanze organiche. Hanno un'elevata resistenza meccanica e vengono utilizzati per incollare cemento, metallo, vetro e legno. Grazie a queste proprietà, vengono utilizzati per la produzione di parti in metallo-polimero, producendo boccole, rulli, ingranaggi, cuscinetti e giunti.
I riempitivi conferiscono ai prodotti in polimero epossidico elevate caratteristiche antifrizione. Le parti possono funzionare senza lubrificazione se viene utilizzata la bagnatura dell'acqua. I rivestimenti sono resistenti agli agenti atmosferici e agli agenti chimici.
Materiali antifrizione non metallici
Per i cuscinetti a strisciamento, vengono spesso utilizzati due tipi di plastica:
- Termoindurente - questi includono textolite, che viene utilizzata per produrre cuscinetti per laminatoi, eliche e macchine idrauliche. Le parti sono resistenti, lubrificate ad acqua e raffreddate.
- Termoplastica - Le poliammidi sono ampiamente utilizzate: fluoroplastiche, nylon, anid. I vantaggi sono altiproprietà antifrizione dei materiali, resistenza alla corrosione e buona resistenza all'usura sotto carichi e velocità di scorrimento elevati.
Per ridurre l'attrito tra le parti, vengono introdotti vari riempitivi sotto forma di lubrificanti solidi che, se utilizzati in superficie, creano una struttura di cristalli liquidi. Vale la pena notare che il fluoroplasto ha un coefficiente di attrito molto basso, ma la scarsa dissipazione del calore e la fluidità sotto carico sono considerate uno svantaggio, quindi viene utilizzato insieme ad altri materiali.
Conclusione
I materiali antifrizione sono adatti per la produzione di camicie e cuscinetti, che sono facilmente sostituibili quando usurati. La materia prima per il prodotto deve avere un coefficiente di attrito maggiore, ovvero quando le parti entrano in contatto, la parte del meccanismo di difficile sostituzione rimane intatta. Questo accade solo quando il materiale della parte pregiata è dotato di ottime proprietà antifrizione rispetto all'analogo.
