Dispositivos mecânicos são frequentemente usados em atividades humanas. A confiabilidade das partes móveis em qualquer mecanismo é garantida pela redução do atrito e da deformação. Para isso, são utilizados materiais especiais chamados antifricção. Sua principal finalidade é reduzir o coeficiente de atrito, facilitando o deslizamento das superfícies móveis dos mecanismos. Este artigo discutirá as propriedades antifricção de vários materiais usados para esses fins.
Tipos de atrito
A fricção ocorre quando os corpos se movem que estão em contato uns com os outros. Existem dois tipos principais:
- Seco - as superfícies dos sólidos estão em contato direto. É observado em acionamentos por correia e fricção.
- Líquido - quando há uma camada de óleo de líquido entre as partes dos mecanismos e os corpos não se tocam. Encontrado em rolamentos axiais, rolamentos.
E também distinguirtipos intermediários de atrito: semi-seco e semi-líquido.
Em relação ao movimento dos corpos, observam-se os seguintes tipos de atrito:
- repouso - ocorre quando o repouso relativo dos corpos;
- deslizamento - manifesta-se com o movimento relativo dos mecanismos;
- rolando - atrito externo ao rolar corpos.
Dependendo do tipo de atrito, um material com certas propriedades antifricção é selecionado para as superfícies dos corpos.
Tipos de materiais usados para reduzir o atrito
Todos os materiais antifricção com baixo coeficiente de atrito são divididos em:
- Metal - são usadas ligas de três metais, que contêm cobre (babbits). Projetado para trabalhar no modo de fricção líquida.
- Pó - à base de ferro e cobre com adição de grafite e sulfetos. Usado em rolamentos lisos.
- Sinterizado autolubrificante - materiais de várias combinações de ferro com grafite, cobre e bronze são usados para fabricação. Eles são usados para a produção de mancais lisos em baixas velocidades e na ausência de cargas de choque. Boas propriedades antifricção permitem que sejam instalados em locais onde a lubrificação é difícil.
- Com componentes lubrificantes sólidos - como uma camada fina na superfície das peças, são aplicadas partículas de um lubrificante sólido composto por cloretos, óxidos metálicos, fluoretos, plásticos. Os produtos operam em velocidades de deslizamento mais altas.
- Não metálico - feito deplásticos: termoplásticos e termofixos. Usado para rolamentos de hélice, laminadores.
- Metal-polímero - consiste em componentes heterogêneos. Eles são divididos em matriz, dispersos e em camadas. Usado para a produção de mancais lisos, engrenagens e rodas dentadas.
- Minerais - use natural (ágata) e artificial (corindo). Eles fazem pequenos rolamentos resistentes ao desgaste para tacômetros, relógios, giroscópios.
Cada material encontra sua aplicação para produzir peças de acordo com suas propriedades antifricção.
Ligas de baixo atrito
A partir dessas ligas, são feitos os casquilhos de fricção, por isso devem ter:
- Baixo coeficiente de atrito em comparação com o material do eixo, que na maioria das vezes é aço temperado.
- Boa condutividade térmica.
- Resistência à corrosão.
- Pequena dureza.
- Propriedade que permite a retenção de graxa.
Para atender às propriedades listadas, a estrutura da liga deve incluir metais com propriedades antifricção, que apresentam maior maciez e ductilidade da base. E já está intercalado com partículas sólidas constituídas por compostos químicos. Nesse caso, o eixo é executado rapidamente no rolamento, pequenas ranhuras aparecem nele de partículas sólidas, que são preenchidas com graxa e através das quais os produtos de desgaste são removidos. À base de estanho, chumbo, cobre, cádmio, bismuto,e as inclusões são feitas de ligas de antimônio e cobre.
Utilização de ligas de bronze em unidades de fricção
Bronze é uma liga de cobre com vários metais, que podem incluir estanho, alumínio, silício, chumbo, berílio e muitos outros aditivos. Dependendo da porcentagem de um ou outro elemento incluído em sua composição, o bronze é chamado de estanho, alumínio, chumbo. Os bronzes são amplamente utilizados na fabricação de produtos que são utilizados com maior atrito. Os melhores bronzes são considerados propriedades antifricção, feitos à base de estanho.
Estanho-fósforo mostraram-se especialmente bem, a partir do qual os rolamentos são feitos, operando sob carga significativa e em alta velocidade. A única desvantagem é o alto custo, por isso estão sendo substituídos por alumínio e bronze de chumbo. Ao trabalhar em um ambiente agressivo, o bronze de alumínio é frequentemente usado para buchas de rolamentos. Eles, além da resistência ao atrito, possuem boa resistência à corrosão. O chumbo fornece um baixo coeficiente de atrito. Esses materiais são usados para fazer casquilhos para operação de alta pressão e alta velocidade.
Ligas antifricção: composição e propriedades
Na indústria, para a fabricação de peças de fricção de mecanismos, são utilizadas várias ligas com um pequeno coeficiente de atrito:
- O latão é uma liga cujos principais componentes são o cobre e o zinco. Pode incluir componentes na formaalumínio, estanho, chumbo, manganês e outros elementos. Em termos de resistência e baixo coeficiente de atrito, é inferior ao bronze e é utilizado na fabricação de mancais deslizantes operando em baixas velocidades.
- Babbit são ligas complexas com composição e propriedades físicas diferentes, mas constituídas por uma base mole: estanho ou chumbo com adições duras de ligas de metais alcalinos, cobre ou antimônio. Devido à base macia, os rolamentos são bem encaixados no eixo e os aditivos duros aumentam a resistência ao desgaste. As altas qualidades anti-fricção do babbitt, mas menor resistência do que o bronze e o ferro fundido, tornam possível usá-los apenas para aplicar uma camada fina na superfície dos produtos.
Propriedades dos óleos
Para garantir a confiabilidade e eficiência das peças de atrito, reduzindo o atrito de deslizamento, são utilizados óleos lubrificantes. Eles são todos classificados por:
- origem;
- modo de recebimento;
- atribuído.
Os óleos lubrificantes desempenham as seguintes funções:
- reduzir o atrito entre as partes em contato;
- reduzir o desgaste e evitar arranhões;
- fornecer dissipação de calor das peças de fricção;
- protege contra corrosão.
As propriedades antifricção dos óleos residem na sua capacidade de reduzir a quantidade de energia para a fricção. A viscosidade é o principal indicador dessas propriedades e é determinada pelo carbono e pela composição fracionária. Para melhorar a qualidade dos óleos, váriosaditivos antifricção para aumentar a potência, estender a operação da unidade, reduzir cargas. Eles melhoram as propriedades dos óleos, aumentando o tempo de substituição da composição lubrificante. Os aditivos antifricção contribuem para a criação de uma camada protetora durante a interação das peças, nivelam suas superfícies e suavizam o atrito. Ao criar uma película oleosa e durável, reduzem o desgaste das peças.
Propriedades antifricção dos polímeros epóxi
Os polímeros epóxi são líquidos viscosos que endurecem quando várias substâncias orgânicas são adicionadas a eles. Possuem alta resistência mecânica e são utilizados para unir concreto, metal, vidro e madeira. Devido a essas propriedades, são utilizados para a produção de peças de metal-polímero, produzindo buchas, roletes, engrenagens, rolamentos e acoplamentos.
Os enchimentos conferem aos produtos de polímero epóxi altas características antifricção. As peças podem funcionar sem lubrificação se for usado umedecimento com água. Os revestimentos são resistentes a intempéries e produtos químicos.
Materiais antifricção não metálicos
Para mancais lisos, dois tipos de plásticos são frequentemente usados:
- Termosendurecimento - incluem o textolite, que é utilizado na fabricação de rolamentos para laminadores, hélices e máquinas hidráulicas. As peças são resistentes, lubrificadas com água e resfriadas.
- Termoplástico - as poliamidas são amplamente utilizadas: fluoroplástico, nylon, anid. Os benefícios são altospropriedades antifricção dos materiais, resistência à corrosão e boa resistência ao desgaste sob altas cargas e velocidades de deslizamento.
Para reduzir o atrito entre as peças, são introduzidos diversos enchimentos na forma de lubrificantes sólidos, que, quando aplicados na superfície, criam uma estrutura de cristais líquidos. Vale ress altar que o fluoroplástico tem um coeficiente de atrito muito baixo, mas a má dissipação de calor e a fluidez sob carga são consideradas uma desvantagem, por isso é usado em conjunto com outros materiais.
Conclusão
Os materiais antifricção são adequados para a fabricação de camisas e rolamentos, que são facilmente substituídos quando desgastados. A matéria-prima para o produto deve ter um coeficiente de atrito maior, ou seja, quando as peças entram em contato, a parte de difícil substituição do mecanismo permanece intacta. Isso acontece apenas quando o material da peça valiosa é dotado de excelentes propriedades antifricção em relação ao análogo.
