Les appareils mécaniques sont souvent utilisés dans les activités humaines. La fiabilité des pièces mobiles de tout mécanisme est assurée par la réduction des frottements et des déformations. Pour cela, des matériaux spéciaux appelés antifriction sont utilisés. Leur objectif principal est de réduire le coefficient de frottement, facilitant le glissement des surfaces mobiles des mécanismes. Cet article discutera des propriétés anti-friction de divers matériaux utilisés à ces fins.
Types de friction
La friction se produit lorsque des corps en contact les uns avec les autres bougent. Il existe deux types principaux:
- Sec - les surfaces des solides sont en contact direct. On l'observe dans les entraînements par courroie et par friction.
- Liquid - lorsqu'il y a une couche d'huile de liquide entre les parties des mécanismes et les corps ne se touchent pas. Trouvé dans les paliers de butée, les roulements.
Et aussi distinguerfrictions intermédiaires: semi-sèches et semi-liquides.
Concernant le mouvement des corps, on note les types de frottement suivants:
- rest - se produit lorsque le repos relatif des corps;
- slip - se manifeste par le mouvement relatif des mécanismes;
- roulement - frottement externe lors du roulement des corps.
Selon le type de frottement, un matériau doté de certaines propriétés antifriction est sélectionné pour les surfaces des corps.
Types de matériaux utilisés pour réduire la friction
Tous les matériaux anti-friction offrant un faible coefficient de frottement sont divisés en:
- Métal - des alliages à trois métaux sont utilisés, qui contiennent du cuivre (babbits). Conçu pour fonctionner en mode friction liquide.
- Poudre - à base de fer et de cuivre avec addition de graphite et de sulfures. Utilisé dans les paliers lisses.
- Fritté autolubrifiant - des matériaux de diverses combinaisons de fer avec du graphite, du cuivre et du bronze sont utilisés pour la fabrication. Ils sont utilisés pour la production de paliers lisses à basse vitesse et en l'absence de chocs. De bonnes propriétés anti-friction leur permettent d'être installés dans des endroits où la lubrification est difficile.
- Avec des composants lubrifiants solides - sous forme de fine couche à la surface des pièces, des particules d'un lubrifiant solide composé de chlorures, d'oxydes métalliques, de fluorures et de plastiques sont appliquées. Les produits fonctionnent à des vitesses de glissement plus élevées.
- Non métallique - fabriqué à partir deplastiques: thermoplastiques et thermodurcissables. Utilisé pour les roulements d'hélice, les laminoirs.
- Métal-polymère - composé de composants hétérogènes. Ils sont divisés en matrice, dispersés et en couches. Utilisé pour la production de paliers lisses, d'engrenages et de pignons.
- Minéraux - utiliser naturel (agate) et artificiel (corindon). Ils fabriquent de petits roulements résistants à l'usure pour les tachymètres, les horloges, les gyroscopes.
Chaque matériau trouve son application pour produire des pièces selon ses propriétés anti-friction.
Alliages à faible friction
À partir de ces alliages, les coquilles de roulement à friction sont fabriquées, elles doivent donc avoir:
- Faible coefficient de frottement par rapport au matériau de l'arbre, qui est le plus souvent de l'acier trempé.
- Bonne conductivité thermique.
- Résistance à la corrosion.
- Petite dureté.
- Propriété qui permet de retenir la graisse.
Pour répondre aux propriétés énumérées, la structure de l'alliage doit inclure des métaux dotés de propriétés antifriction, qui ont une douceur et une ductilité accrues de la base. Et il est déjà entrecoupé de particules solides constituées de composés chimiques. Dans ce cas, l'arbre est rapidement rodé dans le roulement, de petites rainures apparaissent dessus à partir de particules solides, qui sont remplies de graisse et à travers lesquelles les produits d'usure sont éliminés. A base d'étain, plomb, cuivre, cadmium, bismuth,et les inclusions sont faites d'alliages d'antimoine et de cuivre.
Utilisation d'alliages de bronze dans les unités de friction
Le bronze est un alliage de cuivre avec divers métaux, qui peuvent inclure de l'étain, de l'aluminium, du silicium, du plomb, du béryllium et de nombreux autres additifs. Selon le pourcentage de l'un ou l'autre élément entrant dans sa composition, le bronze est appelé étain, aluminium, plomb. Les bronzes sont largement utilisés dans la fabrication de produits utilisés avec une friction accrue. Les meilleurs bronzes sont considérés comme ayant des propriétés antifriction, fabriqués à base d'étain.
L'étain-phosphore s'est particulièrement bien illustré, à partir duquel sont fabriqués des roulements, fonctionnant sous une charge importante et à grande vitesse. Le seul inconvénient est leur coût élevé, ils sont donc remplacés par des bronzes d'aluminium et de plomb. Lorsque vous travaillez dans un environnement agressif, le bronze d'aluminium est souvent utilisé pour les bagues de roulement. Ils ont, en plus de la résistance au frottement, une bonne résistance à la corrosion. Le plomb offre un faible coefficient de friction. Ces matériaux sont utilisés pour fabriquer des coquilles de roulement pour un fonctionnement à haute pression et à grande vitesse.
Alliages anti-friction: composition et propriétés
Dans l'industrie, pour la fabrication des pièces frottantes des mécanismes, différents alliages sont utilisés avec un faible coefficient de frottement:
- Le laiton est un alliage dont les principaux composants sont le cuivre et le zinc. Il peut inclure des composants sous la formealuminium, étain, plomb, manganèse et autres éléments. En termes de résistance et de faible coefficient de frottement, il est inférieur au bronze et est utilisé dans la fabrication de paliers lisses fonctionnant à basse vitesse.
- Babbit sont des alliages complexes de composition et de propriétés physiques différentes, mais constitués d'une base molle: étain ou plomb avec des ajouts durs d'alliages de métaux alcalins, de cuivre ou d'antimoine. En raison de la base souple, les roulements sont bien rodés dans l'arbre et les additifs durs augmentent la résistance à l'usure. Les hautes qualités anti-friction de la régule, mais moins résistantes que le bronze et la fonte, permettent de les utiliser uniquement pour appliquer une fine couche à la surface des produits.
Propriétés des huiles
Afin de garantir la fiabilité et l'efficacité des pièces frottantes, en réduisant les frottements de glissement, des huiles lubrifiantes sont utilisées. Ils sont tous classés par:
- origine;
- méthode de réception;
- attribué.
Les huiles lubrifiantes remplissent les fonctions suivantes:
- réduit la friction entre les pièces en contact;
- réduire l'usure et éviter les éraflures;
- assurer la dissipation de la chaleur des pièces frottantes;
- protéger contre la corrosion.
Les propriétés antifriction des huiles résident dans leur capacité à réduire la quantité d'énergie nécessaire au frottement. La viscosité est le principal indicateur de ces propriétés et est déterminée par la composition en carbone et fractionnaire. Pour améliorer la qualité des huiles, diversadditifs antifriction pour augmenter la puissance, prolonger le fonctionnement de l'unité, réduire les charges. Ils améliorent les propriétés des huiles, augmentant le moment du remplacement de la composition lubrifiante. Les additifs antifriction contribuent à la création d'une couche protectrice lors de l'interaction des pièces, nivellent leurs surfaces et atténuent les frottements. En créant un film huileux et durable, ils réduisent l'usure des pièces.
Propriétés anti-friction des polymères époxy
Les polymères époxydes sont des liquides visqueux qui durcissent lorsque diverses substances organiques leur sont ajoutées. Ils ont une résistance mécanique élevée et sont utilisés pour coller le béton, le métal, le verre et le bois. En raison de ces propriétés, ils sont utilisés pour la production de pièces en métal-polymère, produisant des bagues, des rouleaux, des engrenages, des roulements et des accouplements.
Les charges confèrent aux produits polymères époxy des caractéristiques antifriction élevées. Les pièces peuvent fonctionner sans lubrification si le mouillage à l'eau est utilisé. Les revêtements sont résistants aux intempéries et aux produits chimiques.
Matériaux antifriction non métalliques
Pour les paliers lisses, deux types de plastiques sont souvent utilisés:
- Thermodurcissable - il s'agit notamment de la textolite, qui est utilisée pour fabriquer des roulements pour les laminoirs, les hélices et les machines hydrauliques. Les pièces sont robustes, lubrifiées à l'eau et refroidies.
- Thermoplastique - les polyamides sont largement utilisés: fluoroplastique, nylon, anid. Les avantages sont élevéspropriétés antifriction des matériaux, résistance à la corrosion et bonne résistance à l'usure sous des charges et des vitesses de glissement élevées.
Pour réduire les frottements entre les pièces, diverses charges sont introduites sous forme de lubrifiants solides qui, lorsqu'ils sont utilisés en surface, créent une structure de cristaux liquides. Il convient de noter que le fluoroplaste a un très faible coefficient de frottement, mais une mauvaise dissipation de la chaleur et une faible fluidité sous charge sont considérées comme un inconvénient, il est donc utilisé en conjonction avec d'autres matériaux.
Conclusion
Les matériaux anti-friction conviennent à la fabrication de chemises et de roulements, qui se remplacent facilement lorsqu'ils sont usés. La matière première du produit doit avoir un coefficient de frottement plus élevé, c'est-à-dire que lorsque les pièces entrent en contact, la partie difficile à remplacer du mécanisme reste intacte. Cela se produit uniquement lorsque le matériau de la pièce de valeur est doté d'excellentes propriétés anti-friction par rapport à l'analogue.
