Реферат износостойкие материалы фрикционные

Обновлено: 04.07.2024

Фрикционные материалы - это материалы, которые в контакте с металлической поверхностью имеют высокий, более или менее стабильный коэффициент трения. Материалы разделяются на органические (дерево, пробка, войлок), металлические (чугун, тали У6, У7, марганцевая сталь и др.), асбестокаучуковые, пластмассовые (текстолит, асбестотекстолит, фибра), спеченные из медной и железных основах.

Фрикционные материалы - это широкий класс материалов, предназначенный для изготовления тормозных элементов накладок муфт сцепления, фрикционных вкладышей и демпферов, применяемых в мобильных машинах, подвижном составе, самолетостроении, в технических обустройствах нефтегазодобывающих комплексов, железных дорог, транспортных систем и технологическом оборудовании для передачи или рассеивания кинетической энергии. В качестве основного наполнителя для фрикционных полимерных композиций и некоторых типов спеченных фрикционных материалов за весь более чем 80-летний период развития фрикционного материаловедения использовался асбест. Однако многочисленными исследованиями было установлено, что волокнистые частицы асбеста, являются биологически активными веществами с выраженным канцерогенным действием.

К фрикционнынным материалам предъявляются следующие требования: они должны иметь высокий коэффициент трения, обеспечивающий плавность торможения и минимальную пробуксовку и износостойкость как собственную, так и сопряженной стальной поверхности. Кроме того, они должны иметь хорошую прирабатываемость, не заедать и обладать высокой теплопроводностью. Всем этим требованиям может отвечать только порошковый сплав, представляющий целый комплекс различных материалов с различными свойствами.

По условиям эксплуатации фрикционные материалы могут работать:

1) в масляной ванне, например в автоматических коробках передач современных автомобилей с фрикционными дисками и тормозными лентами:

2) при сухом трении, например тормозные накладки фрикционных механических прессов.

Фрикционные материалы изготовляются из порошков меди, олова, железа и других, образующих металлическую их основу, куда добавляются в небольшом количестве порошки кремния, двуокиси кремния (SiO₂), асбеста и пр. для повышения коэффициента трения, а также порошка графита, талька, свинца и пр. для создания смазки на поверхностях трения,

Изменяя дозировку добавок, увеличивающих коэффициент трения и добавок, его снижающих, можно получить необходимые фрикционные свойства порошкового сплава, т. е. исключить пробуксовку обильно смазанных трущихся поверхностей при очень высокой износостойкости и фрикционного материала и сопряженной с ним стали.

Например, в автомобильной промышленности для работы в масле применяется фрикционный сплав из следующих порошков; 60% Сu, 10% Sn, 4% Fe, 7% Pb, 4% графита, 8% пульвер-бакелита и 7% асбеста.

Фрикционные сплавы отличаются невысокой прочностью, поэтому они применяются в виде тонкого слоя или на стальном диске, или на стальной ленте. Соединение их со сталью производится двумя способами: спеканием порошкового сплава под давлением со сталью или приклеиванием.

В условиях сухого трения при торможении развивается более высокая температура и поэтому приходится применять вместо медной основы железную, отличающуюся более высокой температурой плавления.

Фрикционные материалы применяют в тормозных устройствах и механизмах, передающих крутящий момент; они работают в тяжелых условиях изнашивания — при высоких давлениях (до 6 МПа), скоростях скольжения (до 40 м/с) и температуре, мгновенно возрастающей до 1000 °С. Для выполнения своих функций фрикционные материалы должны иметь высокий и стабильный в широком интервале температур коэффициент трения, минимальный износ, высокие теплопроводность и теплостойкость, хорошую прирабатываемость и достаточную прочность. Этим требованиям удовлетворяют многокомпонентные неметаллические и металлические спеченные материалы. Их производят в виде пластин или накладок, которые прикрепляют к стальным деталям, например дискам трения.

Изасбофрикционных материалов наибольшей работоспособностью обладает ретинакс (ФК-24А и ФК-16Л), который содержит 25% фенол-формальдегидной смолы, 40 % асбеста, 35 % барита, кусочки латуни и пластификатор. В паре со сталью ретинакс обеспечивает коэффициент трения 0,37-0,40. Его используют в тормозных механизмах самолетов, автомобилей и других машин.

Недостатком неметаллических материалов является невысокая теплопроводность, из-за чего возможны перегрев и разрушение материала.

Металлические спеченные материалы применяют при тяжелых режимах трения (/пред

Радуя других - ты не беднеешь, но приобретаешь еще больше радости! © Александр Дьяков ==> читать все изречения.

Фрикционные материалы на основе органических веществ

На высоких скоростях современная машина торможения повышает температуру поверхности трения до 1000 ° С, а объем пары трения до 500 … 600 ° С.

При таких высоких температурах фрикционные материалы на основе органических веществ обугливаются и теряют свои фрикционные свойства. В этих условиях компактные сплавы, которые значительно теряют свои свойства при высоких температурах, обладают плохими фрикционными свойствами.

Перспективным для таких условий является металлоксидная система.

Металлокерамические материалы широко используются в том числе: % (Вес.): 65 … 80 Cu, 7 … 10 Sn, 5 … 10 Pb, 4 … 7 Fe; 2 … 4 SiO 2; 3 … 8% графит.

При нагревании свинец плавится, поглощает тепло, уменьшает трение и предотвращает дальнейшее повышение температуры. Фрикционные материалы обычно используются в виде биметаллических элементов, состоящих из фрикционного слоя, спеченного под давлением, и основания (ленты или диска). Коэффициент трения серого чугуна с металлокерамическим материалом на основе железа составляет 0,4 ~ 0,55.

Такие материалы могут выдерживать температуру до 600 ° С в зоне трения. Коэффициент трения может быть увеличен путем добавления к керамическому материалу асбеста, карбидов и карбонитридов тугоплавких металлов, различных оксидов и оксисульфидов и других тугоплавких соединений.

Керметные фрикционные материалы используются в тормозах и сцеплениях (автомобили, самолеты).

Перспективным направлением в производстве фрикционных материалов является разработка и использование SiC-композитов. Фрикционный материал с градиентом состава.

Фрикционные материалы изготавливаются в виде дисков, колодок, накладок, лент. Они необходимы для производства автомобилей, самолетов, тракторов, тракторов, металлорежущих станков и других механизмов.

Для работы без смазки часто используются фрикционные материалы на основе железа, содержащие 15-17% Cu. 9 … 15% графита, 3 … 5% кремнезема, 3 … 6% сульфата бария и до 4% асбеста.

Наиболее используемые фрикционные материалы, полученные методом порошковой металлургии:

MKV-50A, содержание,% (мас.): 64 Fe, 10 Cu, 5 B4C, 5 SiC, 5 FeS04 и 3 асбеста;
CMR80, содержание,% (мас.): 48 Fe, 23 Cu, 6,5 Mn, 10 B2C, 6,5 BN, 3,5 SiC, 2,5 MoS2;
FMK-11, содержание,% (мас.): 64 Fe, 15 Cu, 3 SiO2, 6 BaS04, 3 асбеста, 9 графитов.

Керамические металлические материалы классифицируются следующим образом.

Антифрикционные керметные материалы содержат графит и другие ингредиенты, которые действуют как смазочные материалы. Эти материалы используются для изготовления втулок и подшипников, используемых в автомобильной, авиационной и других отраслях промышленности.

Фрикционные материалы обычно применяют

Фильтры изготавливаются из порошков таких материалов, как железо, бронза, никель и коррозионностойкая сталь. Они имеют пористость не менее 50%. Керамические металлические фильтры используются для очистки топлива, воздуха и различных жидкостей в автомобильных двигателях.

Фрикционные керметные материалы имеют сложный состав на основе меди и железа. В состав этих материалов входят компоненты, которые действуют как смазки и защищают материал от износа (свинец, графит.),

А также компоненты, придающие материалу высокие свойства трения (асбест, кварцевый песок, соединения тугоплавких металлов.)

Материалы фрикционного кермета менее хрупкие и прочные. Поэтому изделия из них обычно состоят из стальной основы с нанесенным слоем фрикционного кермета. Такие материалы используются в автомобильных сцеплениях и тормозах.

Металлокерамические материалы

Магнитные керметные материалы классифицируются следующим образом:

-Мягкий магнетизм (феррит) из порошка оксида железа.
-Твердый магнитный (постоянный магнит) керметный сплав на основе железа, легированный алюминием, никелем, медью, кобальтом и подвергнутый дополнительной термообработке.
-Магнитный диэлектрик. Состав магнитных и изоляционных материалов.

Электротехнические металлокерамические материалы изготавливаются из порошков тугоплавких металлов (Мо, Со, Ni, W) и смеси меди и серебра. Металл с высокой температурой плавления определяет механические свойства продукта, а металл с низкой температурой плавления действует как наполнитель, придавая материалу высокую электропроводность.

Керамические металлические электрические контакты используются в магнитных пускателях, тепловых реле, особенно в реле большой мощности, регуляторах напряжения, контрольном оборудовании, преобразователях тока.

Наиболее широко используемыми базовыми материалами являются медь для работы с маслом и железо для работы без смазки. Когда поверхность трения нагревается, материалы на основе меди (бронза) с относительно низкой температурой плавления имеют тенденцию затвердевать в противотоке, а частицы материала имеют тенденцию к разрыву. Следовательно, использование спеченных материалов на основе меди ограничено единицами, температура поверхности трения которых не превышает 300 ° C.

Коэффициент трения

При более высоких рабочих температурах в качестве основного материала используется железо, но температура поверхности может достигать 1000-200 ° С. При использовании металла в качестве основного материала материал обладает высокой теплопроводностью и привыканием, а соотношение коэффициента трения и прочности материала будет увеличиваться.

Износ при торможении очень важен для повышения эффективности узла трения , приведены наиболее распространенные металлокерамические фрикционные материалы на основе железа и меди, а также их свойства и характеристики.

Свинец, олово, сурьма, графит, сульфид молибдена, железо или медь, сульфат бария и железа, нитрид бора являются основными материалами, которые действуют как смазочные материалы, фрикционные материалы от чрезмерного износа и засорения узла трения. для защиты.

Фрикционный слой

Для материалов, которые работают в условиях смазывания, количество такого материала значительно меньше, чем в установках, которые работают без смазки, поскольку масло не выжимается полностью во время работы и образует тонкую пленку. вы.

В процессе трения отслаивающиеся друг от друга графитовые чешуйки покрывают поверхность трения, создавая устойчивую защитную пленку. Если содержание превышает 9%, коэффициент трения и износостойкость значительно снижаются из-за основных эффектов графита.

Реферат на тему	На заказ	Образец и пример
Фрикционные металлокерамические материалы	Медь является частью фрикционного материала на основе железа, который увеличивает теплопроводность.	Когда медь находится в жидкой фазе, их взаимное растворение влияет на сжатие и упрочнение материала во время спекания.

Кроме того, снижение прочности материала из-за увеличения неметаллических компонентов играет здесь роль. В случае черных материалов содержание графита может быть несколько выше, поскольку при взаимодействии с железом образуется цементит, который структурно не содержит перлита и нейтрализует смазочный эффект графита.

Оптимальное содержание графита для материалов на основе меди составляет 4-7%, а для материалов на основе железа — 6-12%. Свинец в структуре металлокерамики плавится из-за значительного нагрева пары трения и функционирует как своего рода неметаллическая смазка.

Увеличение его содержания приводит к снижению механических свойств, повышению износостойкости и снижению коэффициента трения. Внутри структуры свинец не взаимодействует с железом или медью, но проявляется в форме отдельных участков.

Образовательный сайт для студентов и школьников

Фрикционный материал - спекаемый материал, проявляющий высокий коэффициент трения, разработанный для использования в ситуациях возникновения притирки или фрикционного износа — например, фрикционные прокладки, тормозные ленты самолета и облицовки муфты сцепления на тракторах (тягачах), грузовиках большой грузоподъемности и землеройных и транспортных машинах. Фрикционные материалы состоят из дисперсных, способствующих трению ингредиентов в металлической матрице.

Файлы: 1 файл

Фрикционные и прокладочные материалы.doc

Фрикционные и прокладочные материалы.

В качестве облицовочных фрикционных материалов применяются изделия из асбеста. Эти материалы обладают большим коэффициентом трения (0,30— 0,40%), выдерживают высокую температуру (до 280°С), достаточно износоустойчивы и применяются для изготовления фрикционных колец и накладок на диски, колодок и лент тормозных устройств. Они могут быть ткаными, если изготовлены из тканей асбестовой ленты, или формованными, или прессованными. Тканая асбестовая лента представляет собой многослойную ткань с включением в нее латунной проволоки сечением 0,16— 0,18 мм, пропитанную смоляными, каучуковыми составами или маслами и термически обработанную. Фрикционные кольца, прессованные и формованные, изготовляют из асбофрикционных материалов КФ-1, КФ-2, КФ-3, КФ-4.

Эти материалы служат для создания герметичности с целью предохранения от вытекания масла, горючего, воды, тазов, а иногда с целью предохранения от попадания пыли и грязи к трущимся поверхностям. К прокладочным материалам относятся кожа, фибра, войлок, картон, паротит, клингерит, резина, из которых изготовляют прокладки, сальники и манжеты.

Техническая кожа применяется для изготовления манжет и уплотнительных прокладок колец для прессов, компрессоров, насосов при температурах до 40°С при работе с кратковременным воздействием температуры до 70°С, а также при сильном давлении рабочей среды — до 1 МН/м2 (10кгс/см2).

В качестве заменителя кожи применяют фибру.

Фибра прокладочная марки ФТ является масло- и бензостойким материалом, хорошо механически обрабатывается, поддается штамповке (вырубке), склеиванию, склепыванию и служит для изготовления уплотнительных прокладок и шайб в машиностроении. Фибра изготавливается из сильнопористой бумаги (типа фильтровальной), предварительно обработанной раствором хлористого цинка.

Войлок изготовляют способом уплотнения шерсти. Он имеет высокие теплоизоляционные свойства. В автомобильной и тракторной промышленности и в сельскохозяйственном машиностроении применяется войлок технический грубошерстный и полугрубошерстный для изготовления сальников и прокладок.

Паронит — листовой уплотнительный материал, изготовленный из асбеста, каучука и наполнителей. Применяется в виде прокладок для уплотнения мест соединений в моторах, паропроводах, гидравлических установках и других механизмах, работающих при температуре до 450°С и давлениях до 7,5 МН/м2 (75 кгс/см2).

Клингерит — листовой материал, изготавливаемый из асбеста, смешанного с графитом, суриком, окисью железа и каучуком. Прокладки из клингерита могут ставиться в соединениях машин, работающих при температуре 180—2О0 С и давлениях до 1,2 МН/м2 (12 кгс/см2).

Асбометаллические прокладки и кольца применяются для уплотнения мест соединений металлических поверхностей с нагревом до 350°С и давлением до 10 МН/м2 (100 кгс/см2) в среде воды, масла и горячих газов (например, прокладки головки блока в двигателях внутреннего сгорания). Они состоят из двух листов фольги, меди, латуни или алюминия и заключенного между ними асбестового картона или из двух листов латексной бумаги, соединенных перфорированным стальным каркасом.

Резина техническая предназначена для производства деталей, применяемых в авто- и тракторостроении. Уплотнительные прокладки изготовляют из мягких резин или средней и повышенной твердости, работающих в среде воды и воздуха, и из резин, стойких к маслу и топливу.

Уплотнительные манжеты и сальники изготовляют маслобензостойких резин № 3465,3834,4410 (морозостойкая) и др., обеспечивающих работу узла уплотнения в интервале температур от +80°С и до —45°С при повышенном давлении.

Промышленность всех отраслей неуклонно развивается, и для создания многих современных механизмов требуется не просто металл или древесина, а материал, способный благодаря своему высокому коэффициенту трения выдерживать влияние сопряженной с ним поверхности. Такой вид материалов называется фрикционным.

Разновидности материалов

В современной промышленности все фрикционные материалы обладают рядом свойств:

фрикционная теплостойкость,
теплопроводность
теплоемкость.

Но помимо общих свойств, у каждой разновидности материала присутствуют собственные особенности, которые делают ее востребованной в определенных сферах. Отдельную группу составляют фрикционные материалы, которые используются не в жестком виде, а способны работать в разном изогнутом состоянии. Например, нанесенные на резиновый баллон, такие материалы увеличивают трение его оболочки со смежными поверхностями. При нагнетании баллона воздухом, он будет приобретать любую форму окружающего рельефа и надежно фиксироваться. Это достигается путем нанесения металлических частиц равномерным слоем на поверхность резиновой основы с дальнейшей вулканизацией резинового изделия.
По составу фрикционные материалы делятся:

органические,
металлические,
асбесто-каучуковые,
пластмассовые,
спеченные.

Металлические или как их иначе называют Феродо фрикционные материалы включают в себя чугун и еще некоторые разновидности стали. Так как чугун не подвергается короблению, температура при его использовании не должна превышать 600°С. При высоком показателе температуры коэффициент трения чугуна сильно падает, что пагубно сказывается на механизмах.

Органические фрикционные материалы, к которым относятся дерево, войлок и пробка, применяются в самых легких тормозных приспособлениях. Фрикционная органика имеет очень низкий показатель коэффициента трения, но используется благодаря своей доступности.

Спеченными фрикционные материалы называются так, потому что при их создании используется несколько разновидностей сырья. Благодаря своему составу многие спеченные материалы могут похвастаться отличной износоустойчивостью и высокими показателями теплоемкости, теплопроводности и коэффициента трения. Такой вид материалов используется в самых тяжелых условиях, когда показатель температуры при трении поверхности, достигает 1200°С. Наиболее приемлемым сырьем, для изготовления такого материала, становятся карбиды и оксиды металлов, которые обладают свойством сопротивления теплу и определенным коэффициентом трения. Они вступают в соединение с теми веществами, которые препятствуют появлению схватывания с поверхностью, например, с графитом, дисульфидом молибдена, асбестом, баритом и прочими. Основой для создания спеченных фрикционных материалов нередко становятся медь, железо или сталь.

Порошковые фрикционные материалы создаются на основе оловянистых и алюминиевых бронз. Связующим веществом для них становится графит, железо и некоторые металлы. Фрикционные порошки применяются в механизмах, поверхность которых является среднеуглеродистой сталью. Нередко порошковые материалы применяются вместо литых и асбофрикционных, так как имеют более высокие показатели коэффициента трения, надежности при работе, сопротивлению механическому и термальному воздействий.

Применение

Разнообразие видов фрикционных материалов позволяет использовать сырье, имеющее различные показатели, в подходящих ситуациях и условиях. Применяются фрикционные составы в большинстве сфер транспортной промышленности, к которым относится автомобильная, железнодорожная и авиационная.

Автомобильный тормоз и кольца сцепления обязательно должны быть сделаны из устойчивого к трению материала. Коэффициент трения в таких механизмах достигает планки в 200-250°С, поэтому производители авто используют для их создания фрикционную пластмассу. Асбестовая основа состава материала, соединяясь с каучуком или смолой, обеспечивает нужный показатель. Такой материал при своей доступности имеет довольно высокую износостойкость, именно поэтому тормоза и сцепление автомобиля меньше подвержены поломкам.

Органические фрикционные материалы применяются для создания облицовки и муфт в тормозах любых видов транспорта. Такие составы должны выдерживать многократные динамические нагрузки и постоянную высокую температуру. Чтобы фрикционная органика лучше противостояла этим условиям, при ее создании часто используют асбестовые вещества, добавляющие материалу износоустойчивости и позволяющие долго сохранять свои рабочие характеристики.

Для самолетного транспорта, естественно, нужен материал с гораздо более высоким коэффициентом трения. При торможении, температура нагрева тормозной системы может достигать 1000°С и нередко превышает это число. Для тормозов самолета тоже часто используется фрикционные пластмассовые материалы, в которых связующим веществом для асбеста служит смесь фенолоформальдегидной смолы, барита и других компонентов. Это одна из прочнейших разновидностей фрикционной пластмассы, используемая наряду с металлами и сплавами.

При создании гусеничных транспортных средств производители отдают предпочтение металлическим фрикционным материалам, основой для которых становятся пары трения из стальноосновных металлов. Но в наши дни фрикционный металл активно заменяется пластмассовыми материалами, ведь они более приспособлены к условиям высоких температур и механическому воздействию.

Помимо транспортной отрасли, фрикционные материалы часто используются в других областях промышленности, например, при создании прессов. При изготовлении тормоза для механического пресса используются фрикционные составы. Эксплуатация тормозной системы пресса предусматривает сухое трение, которое материал стойко переносит.

Преимущества и недостатки

Крайне актуальные в наше время фрикционные материалы являются одним из незаменимых элементов при самых разных промышленных работах. Среди всех свойств фрикционных составов, выделяется ряд главных преимуществ:

Среди всех этих полезных свойств материалов имеются и недостатки, способные доставить неудобства при эксплуатации фрикционных составов:

Вместе с фрикционными материалами чаще всего необходимо использовать прижимную конструкцию, которая хоть и обеспечит более стабильную работу механизму, но значительно усложнит его конструкцию.
Во время работы фрикционные элементы нередко подвергаются буксованию, последствием которого может стать адгезия. За деталями из такого материала постоянно нужно наблюдать, тратя усилия на осмотр механизма.
Фрикционная передача в устройствах принуждает установить усиленные опоры и подшипники, которые значительно уменьшают мощность приспособления.

Фрикционные материалы являются наилучшим решением для создания технологических устройств, требующих высокую сопротивляемость тепловому воздействию и силе трения. Использование фрикционных составов обеспечивает бесперебойную работу таких приспособлений, как тормозные системы, где износостойкость и надежность являются главными требуемыми параметрами.

Современная промышленность активно использует преимущества фрикционных материалов, создавая технику, по максимуму использующую их возможности. Технический прогресс неуклонно развивается, но фрикционные материалы еще много лет будут верой и правдой служить человечеству.

Читайте также: