Materiali di attrito: scelta, requisiti

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Le moderne apparecchiature di produzione hanno un design piuttosto complesso. I meccanismi di attrito trasmettono il movimento con l'aiuto della forza di attrito. Questi possono essere frizioni, morsetti, divaricatori e freni.

Affinché le apparecchiature siano durevoli, funzionino senza tempi di fermo, sono previsti requisiti speciali per i suoi materiali. Sono in costante crescita. Dopotutto, la tecnologia e le attrezzature vengono costantemente migliorate. Le loro capacità, velocità operative e carichi sono in aumento. Pertanto, nel processo del loro funzionamento, vengono utilizzati vari materiali di attrito. L'affidabilità e la durata delle apparecchiature dipendono dalla loro qualità. In alcuni casi, la sicurezza e la vita delle persone dipendono da questi elementi del sistema.

Caratteristiche generali

I materiali di attrito sono elementi integranti di assiemi e meccanismi che hanno la capacità di assorbire l'energia meccanica e di dissiparla nell'ambiente. Allo stesso tempo, tutti gli elementi strutturali non dovrebbero consumarsi rapidamente. Per fare ciò, i materiali presentati hanno determinate proprietà.

Coefficiente di attrito dei materiali di attritodovrebbe essere stabile e alto. L'indice di resistenza all'usura deve soddisfare anche i requisiti operativi. Tali materiali hanno una buona resistenza al calore e non sono soggetti a sollecitazioni meccaniche.

Affinché la sostanza che svolge funzioni di attrito non aderisca alle superfici di lavoro, sia dotata di sufficienti qualità adesive. La combinazione di queste proprietà garantisce il normale funzionamento di apparecchiature e sistemi.

Proprietà del materiale

I materiali di attrito hanno un certo insieme di proprietà. I principali sono stati elencati sopra. Queste sono qualità di servizio. Determinano le caratteristiche di prestazione di ciascuna sostanza.

Ma tutte le caratteristiche del servizio sono determinate da una serie di indicatori fisico-meccanici e termostatici. Questi parametri cambiano durante il funzionamento del materiale. Ma il loro valore limite viene preso in considerazione nel processo di scelta di una sostanza di attrito.

C'è una divisione delle proprietà in indicatori statici, dinamici e sperimentali. Il primo gruppo di parametri include il limite di compressione, forza, flessione e allungamento. Comprende anche la capacità termica, la conducibilità termica e l'espansione lineare del materiale.

Gli indicatori determinati in condizioni dinamiche includono stabilità termica, resistenza al calore. Il coefficiente di attrito, la resistenza all'usura e la stabilità sono stabiliti nell'ambiente sperimentale.

Tipi di materiali

I materiali di attrito dei sistemi di freno e frizione sono spesso realizzati su base di rame o ferro. Secondo grupposostanze viene utilizzato in condizioni di carico elevato, in particolare con attrito a secco. I materiali in rame sono utilizzati per carichi medi e leggeri. Inoltre, sono adatti sia per l'attrito a secco che per l'uso di fluidi lubrificanti.

Nelle moderne condizioni di produzione, i materiali a base di gomma e resina sono ampiamente utilizzati. È inoltre possibile utilizzare vari riempitivi da componenti metallici e non metallici.

Ambito di applicazione

Esiste una classificazione dei materiali di attrito a seconda della loro area di applicazione. Il primo grande gruppo comprende dispositivi di trasmissione. Si tratta di meccanismi a carico medio e leggero che funzionano senza lubrificazione.

I prossimi sono i materiali di attrito dell'impianto frenante, progettati per meccanismi medi e pesanti. Queste unità non sono lubrificate.

Il terzo gruppo comprende le sostanze utilizzate negli accoppiamenti di unità medie e pesanti. Contengono olio.

Inoltre, i materiali per freni contenenti lubrificante liquido sono anche distinti come un gruppo separato. I parametri principali dei meccanismi determinano la scelta dei materiali di attrito.

Nella frizione, il carico agisce sugli elementi del sistema per circa 1 s e nel freno - fino a 30 s. Questo indicatore determina le caratteristiche dei materiali dei nodi.

Materiali metallici

Come accennato in precedenza, i principali materiali di attrito in metallo del sistema di frizione, i freni sono il ferro erame. Acciaio e ghisa sono molto popolari oggi.

Sono applicabili in diversi meccanismi. Ad esempio, nei sistemi ferroviari vengono spesso utilizzati materiali di attrito per ganasce dei freni che contengono ghisa. Non si deforma, ma perde bruscamente le sue qualità di scorrimento a temperature superiori a 400 °C.

Materiali non metallici

Anche i materiali di attrito per frizioni o freni sono realizzati con sostanze non metalliche. Sono realizzati principalmente su base di amianto (resina, gomma fungono da leganti).

Il coefficiente di attrito rimane piuttosto elevato fino a una temperatura di 220 °C. Se il legante è resina, il materiale è altamente resistente all'usura. Ma il loro coefficiente di attrito è leggermente inferiore rispetto ad altri materiali simili. Un materiale plastico popolare su questa base è il retinax. Contiene resina fenolo-formaldeide, amianto, barite e altri componenti. Questa sostanza è applicabile per unità e meccanismi di frenatura con condizioni operative gravose. Mantiene le sue qualità anche se riscaldato a 1000 °C. Pertanto, retinax è applicabile anche nei sistemi di frenatura degli aerei.

I materiali di amianto sono realizzati creando l'omonimo tessuto. Viene impregnato con asf alto, gomma o bachelite e pressato ad alte temperature. Le fibre corte di amianto possono anche formare fodere in tessuto non tessuto. Aggiungono piccolo metallotrucioli. A volte viene introdotto del filo di ottone per aumentarne la resistenza.

Materiali sinterizzati

Viene presentata un' altra varietà di componenti di sistema. Questi sono materiali di attrito sinterizzati dell'impianto frenante. Che questa sia una varietà diventerà più chiaro dal modo in cui sono fatti. Sono spesso realizzati su base d'acciaio. Nel processo di saldatura, altri componenti che compongono la composizione vengono sinterizzati con esso. I grezzi precompressi costituiti da miscele di polveri sono sottoposti a riscaldamento ad alta temperatura.

Tali materiali sono usati più spesso in frizioni e sistemi frenanti sottoposti a carichi pesanti. Le loro elevate prestazioni durante il funzionamento sono determinate da due gruppi di componenti che compongono la composizione. I primi materiali forniscono un buon coefficiente di attrito e resistenza all'usura, mentre i secondi forniscono stabilità e un livello sufficiente di adesione.

Materiali a base di acciaio per attrito a secco

La scelta del materiale per i vari sistemi si basa sulla fattibilità economica e tecnica della sua fabbricazione e del suo funzionamento. Diversi decenni fa, erano richiesti materiali a base di ferro come FMK-8, MKV-50A e SMK. I materiali di attrito per le pastiglie dei freni che funzionavano in sistemi con carichi pesanti sono stati successivamente realizzati da FMK-11.

MKV-50A è un design più recente. Viene utilizzato nella produzione di guarnizioni per freni a disco. Ha un vantaggio rispetto al gruppo PMK in termini di indicatori di stabilità,resistenza all'usura.

Nella produzione moderna, materiali come SMK sono diventati più diffusi. Hanno un alto contenuto di manganese. Sono inclusi anche carburo e nitruro di boro, bisolfuro di molibdeno e carburo di silicio.

Materiali a base di bronzo per attrito a secco

I materiali a base di bronzo allo stagno si sono dimostrati efficaci nei sistemi di trasmissione e frenante per vari scopi. Indossano molto meno parti di accoppiamento in ferro o acciaio rispetto ai materiali di attrito a base di ferro.

La varietà di materiali presentata viene utilizzata anche nell'industria aeronautica. Per condizioni operative speciali, lo stagno può essere sostituito da sostanze come titanio, silicio, vanadio, arsenico. Ciò impedisce la formazione di corrosione intergranulare.

I materiali a base di bronzo allo stagno sono ampiamente utilizzati nell'industria automobilistica e nella produzione di macchine agricole. Resistono a carichi pesanti. Il 5-10% di stagno incluso nella lega fornisce una maggiore resistenza. Piombo e grafite agiscono come lubrificanti solidi, mentre il biossido di silicio o il silicio aumentano il coefficiente di attrito.

Funzionamento in condizioni di lubrificazione a liquido

I materiali utilizzati nei sistemi a secco presentano uno svantaggio significativo. Sono soggetti a rapida usura. Quando il grasso li penetra dai nodi vicini, la loro efficienza diminuisce drasticamente. Pertanto, recentemente, sono diventati più diffusi i materiali progettati per funzionare in olio liquido.

Tali apparecchiature si accendono senza intoppi, sono caratterizzate da altilivello di resistenza all'usura. Si raffredda facilmente e sigilla semplicemente.

Nella pratica straniera, i volumi di produzione di un prodotto come il materiale di attrito a base di amianto per freni, frizioni e altri meccanismi sono recentemente aumentati. È impregnato di resina. Formulato con modanature ad alto riempimento di metallo.

I materiali sinterizzati a base di rame sono spesso usati come mezzo lubrificante. I componenti solidi non metallici vengono introdotti nella composizione per migliorare le caratteristiche di attrito.

Migliora le proprietà

Prima di tutto, il miglioramento richiede la resistenza all'usura, che hanno i materiali di attrito. Da ciò dipende la fattibilità economica e operativa delle componenti presentate. In questo caso, i tecnologi stanno sviluppando modi per eliminare il riscaldamento eccessivo sulle superfici di sfregamento. Per fare ciò, migliorano le proprietà del materiale di attrito stesso, il design del dispositivo e regolano anche le condizioni operative.

Quando i materiali vengono utilizzati in condizioni di attrito secco, viene prestata particolare attenzione alla loro resistenza al calore e alla resistenza all'ossidazione. Tali sostanze sono meno suscettibili all'usura di tipo abrasivo. Ma per i sistemi lubrificati, la resistenza al calore non è così importante. Pertanto, viene prestata maggiore attenzione alla loro forza.

Inoltre, quando si migliora la qualità dei materiali di attrito, i tecnici prestano attenzione al loro grado di ossidazione. Più è piccolo, più durevoli sono i componenti dei meccanismi. Un' altra direzione è ridurre la porosità del materiale.

Modernola produzione dovrebbe migliorare i materiali aggiuntivi utilizzati nel processo di fabbricazione di vari dispositivi mobili di trasmissione. Ciò soddisferà i crescenti requisiti dei consumatori e delle prestazioni per i materiali di attrito.