Materiais de fricção: escolha, requisitos

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Equipamento de produção moderno tem um design bastante complexo. Mecanismos de atrito transmitem movimento com a ajuda da força de atrito. Podem ser embreagens, grampos, spreaders e freios.

Para que o equipamento seja durável, funcione sem tempo de inatividade, requisitos especiais são apresentados para seus materiais. Eles estão em constante crescimento. Afinal, a tecnologia e os equipamentos estão em constante aprimoramento. Suas capacidades, velocidades de operação e cargas estão aumentando. Portanto, no processo de seu funcionamento, vários materiais de fricção são usados. A confiabilidade e durabilidade do equipamento depende de sua qualidade. Em alguns casos, a segurança e a vida das pessoas dependem desses elementos do sistema.

Características gerais

Os materiais de fricção são elementos integrantes de montagens e mecanismos que possuem a capacidade de absorver energia mecânica e dissipá-la no ambiente. Ao mesmo tempo, todos os elementos estruturais não devem se desgastar rapidamente. Para isso, os materiais apresentados possuem certas propriedades.

Coeficiente de atrito de materiais de atritodeve ser estável e alto. O índice de resistência ao desgaste também deve atender aos requisitos operacionais. Esses materiais têm boa resistência ao calor e não estão sujeitos a estresse mecânico.

Para que a substância que desempenha funções de fricção não grude nas superfícies de trabalho, é dotada de qualidades adesivas suficientes. A combinação dessas propriedades garante o funcionamento normal dos equipamentos e sistemas.

Propriedades do material

Os materiais de fricção têm um certo conjunto de propriedades. Os principais foram listados acima. Estas são qualidades de serviço. Eles determinam as características de desempenho de cada substância.

Mas todas as características do serviço são determinadas por um conjunto de indicadores físico-mecânicos e termostáticos. Esses parâmetros mudam durante a operação do material. Mas seu valor limite é levado em consideração no processo de escolha de uma substância de atrito.

Há uma divisão das propriedades em indicadores estáticos, dinâmicos e experimentais. O primeiro grupo de parâmetros inclui o limite de compressão, força, flexão e alongamento. Também inclui capacidade de calor, condutividade térmica e expansão linear do material.

Os indicadores determinados em condições dinâmicas incluem estabilidade térmica, resistência ao calor. O coeficiente de atrito, resistência ao desgaste e estabilidade são estabelecidos no ambiente experimental.

Tipos de materiais

Os materiais de fricção dos sistemas de freio e embreagem são geralmente feitos de cobre ou ferro. Segundo gruposubstâncias é usado em condições de carga aumentada, especialmente com atrito seco. Os materiais de cobre são usados para cargas médias e leves. Além disso, são adequados tanto para fricção a seco quanto para o uso de fluidos lubrificantes.

Em condições de produção modernas, materiais à base de borracha e resina são amplamente utilizados. Vários enchimentos de componentes metálicos e não metálicos também podem ser usados.

Escopo de aplicação

Existe uma classificação dos materiais de fricção dependendo de sua área de aplicação. O primeiro grande grupo inclui dispositivos de transmissão. São mecanismos de carga média e leve que operam sem lubrificação.

A seguir estão os materiais de fricção do sistema de freio, projetados para mecanismos médios e pesados. Estas unidades não são lubrificadas.

O terceiro grupo inclui substâncias utilizadas em acoplamentos de unidades médias e pesadas. Eles contêm óleo.

Além disso, os materiais de freio que contêm lubrificante líquido também são distinguidos como um grupo separado. Os principais parâmetros dos mecanismos determinam a escolha dos materiais de fricção.

Na embreagem, a carga atua nos elementos do sistema por cerca de 1 s e no freio - até 30 s. Este indicador determina as características dos materiais dos nós.

Materiais metálicos

Como mencionado acima, os principais materiais de fricção de metal do sistema de embreagem, freios são ferro ecobre. Aço e ferro fundido são muito populares hoje em dia.

São aplicáveis em diferentes mecanismos. Por exemplo, materiais de fricção para sapatas de freio que contêm ferro fundido são frequentemente usados em sistemas ferroviários. Não deforma, mas perde drasticamente suas qualidades de deslizamento em temperaturas acima de 400 °C.

Materiais não metálicos

Os materiais de fricção para embreagens ou freios também são feitos de substâncias não metálicas. Eles são criados principalmente à base de amianto (resina, borracha atuam como aglutinantes).

O coeficiente de atrito permanece bastante alto até uma temperatura de 220 °C. Se o aglutinante for resina, o material é altamente resistente ao desgaste. Mas seu coeficiente de atrito é um pouco menor em relação a outros materiais semelhantes. Um material plástico popular nessa base é o retinax. Contém resina de fenol-formaldeído, amianto, barita e outros componentes. Esta substância é aplicável para unidades e mecanismos de freio com condições severas de operação. Ele mantém suas qualidades mesmo quando aquecido a 1000 °C. Portanto, retinax é aplicável mesmo em sistemas de frenagem de aeronaves.

Os materiais de amianto são feitos criando o tecido com o mesmo nome. É impregnado com asf alto, borracha ou baquelite e prensado a altas temperaturas. As fibras curtas de amianto também podem formar revestimentos não tecidos. Eles adicionam pequenos metaisaparas de madeira. Às vezes, o fio de latão é introduzido neles para aumentar a resistência.

Materiais Sinterizados

Há outra variedade de componentes do sistema apresentados. Estes são materiais de fricção sinterizados do sistema de freio. Que se trata de uma variedade ficará mais claro pela forma como são feitas. Eles são mais frequentemente feitos em uma base de aço. No processo de soldagem, outros componentes que compõem a composição são sinterizados com ela. Os blanks pré-comprimidos que consistem em misturas de pó são submetidos a aquecimento de alta temperatura.

Esses materiais são usados com mais frequência em embreagens e sistemas de freio com cargas pesadas. Seu alto desempenho durante a operação é determinado por dois grupos de componentes que compõem a composição. Os primeiros materiais proporcionam um bom coeficiente de atrito e resistência ao desgaste, enquanto os últimos proporcionam estabilidade e um nível suficiente de adesão.

Materiais à base de aço para fricção a seco

A escolha do material para diversos sistemas é baseada na viabilidade econômica e técnica de sua fabricação e operação. Várias décadas atrás, materiais à base de ferro como FMK-8, MKV-50A e SMK estavam em demanda. Materiais de fricção para pastilhas de freio que funcionavam em sistemas muito carregados foram posteriormente feitos de FMK-11.

MKV-50A é um design mais recente. É utilizado na fabricação de lonas para freios a disco. Tem vantagem sobre o grupo PMK em termos de indicadores de estabilidade,resistência ao desgaste.

Na produção moderna, materiais como SMK tornaram-se mais difundidos. Eles têm um alto teor de manganês. Também estão incluídos carbeto e nitreto de boro, dissulfeto de molibdênio e carbeto de silício.

Materiais à base de bronze para fricção a seco

Materiais à base de bronze-estanho provaram-se bem em sistemas de transmissão e freios para vários propósitos. Eles usam muito menos peças de contato de ferro ou aço do que materiais de fricção à base de ferro.

A variedade de materiais apresentada é utilizada até mesmo na indústria aeronáutica. Para condições operacionais especiais, o estanho pode ser substituído por substâncias como titânio, silício, vanádio, arsênico. Isso evita a formação de corrosão intergranular.

Materiais à base de bronze estanho são amplamente utilizados na indústria automotiva, bem como na fabricação de máquinas agrícolas. Suportam cargas pesadas. O estanho de 5-10% incluído na liga fornece maior resistência. Chumbo e grafite atuam como um lubrificante sólido, enquanto o dióxido de silício ou silício aumenta o coeficiente de atrito.

Operando em condições de lubrificação líquida

Materiais usados em sistemas secos têm uma desvantagem significativa. Estão sujeitos a desgaste rápido. Quando a graxa entra neles de nós próximos, sua eficiência diminui drasticamente. Portanto, recentemente, os materiais projetados para trabalhar em óleo líquido tornaram-se mais difundidos.

Tal equipamento liga suavemente, é caracterizado por altanível de resistência ao desgaste. Esfria facilmente e simplesmente veda.

Na prática estrangeira, os volumes de produção de um produto como material de fricção à base de amianto para freios, embreagens e outros mecanismos têm crescido recentemente. É impregnado com resina. Formulado com moldes de enchimento de metal alto.

Materiais sinterizados à base de cobre são os mais usados como meio lubrificante. Componentes sólidos não metálicos são introduzidos na composição para melhorar as características de atrito.

Melhorar propriedades

Em primeiro lugar, a melhoria requer resistência ao desgaste, que os materiais de fricção possuem. Disso depende a viabilidade econômica e operacional dos componentes apresentados. Nesse caso, os tecnólogos estão desenvolvendo maneiras de eliminar o aquecimento excessivo nas superfícies de atrito. Para fazer isso, eles melhoram as propriedades do próprio material de fricção, o design do dispositivo e também regulam as condições de operação.

Quando os materiais são usados em condições de atrito seco, atenção especial é dada à sua resistência ao calor e à resistência à oxidação. Tais substâncias são menos suscetíveis ao desgaste do tipo abrasivo. Mas para sistemas lubrificados, a resistência ao calor não é tão importante. Portanto, mais atenção é dada à sua força.

Além disso, ao melhorar a qualidade dos materiais de fricção, os tecnólogos prestam atenção ao seu grau de oxidação. Quanto menor, mais duráveis são os componentes dos mecanismos. Outra direção é reduzir a porosidade do material.

Modernoa produção deve melhorar os materiais adicionais utilizados no processo de fabricação de vários dispositivos móveis de transmissão. Isso atenderá aos crescentes requisitos de consumo e desempenho para materiais de fricção.