دليل لاختيار مواد المحامل الشائعة

اختيار مواد المحامل يؤثر بشكل مباشر على موثوقية وعمر الخدمة للأنظمة الميكانيكية ، مما يتطلب محاذاة ظروف التشغيل (الحمل والسرعة والبيئة).يتم تصنيف مواد المحامل الرئيسية إلى ثلاثة أنواع: المواد المعدنية وغير المعدنية والمواد المعدنية المسامية. فيما يلي تحليل فني لخصائصها وسيناريوهات التطبيق.

المواد المعدنية: الاختيار الرئيسي لحمل الحمولة عالية القوة

1سبائك المحامل (سبائك بابيت/المعادن البيضاء)

• التكوين والهيكل: سبائك المصفوفة الناعمة مع القصدير أو الرصاص كقاعدة، تحتوي على حبوب صلبة من الأنتيمون القصدير (Sb-Sn) والنحاس القصدير (Cu-Sn).
• المزايا الرئيسية:
  • المصفوفة الناعمة توفر مرونة عالية وموافقة، في حين أن الحبوب الصلبة تعزز مقاومة الارتداء.
  • قابلية الاندماج الاستثنائية (تسمح لجسيمات الشوائب بالاندماج ، مما يمنع خدوش المجلة) وخصائص الارتداء المضادة لللصق.
  • التوصيل الحراري الجيد (يقلل من تراكم الحرارة عن طريق الاحتكاك) وامتصاص الزيت (يحسن التشحيم).
• القيود:
  ▪ القوة المنخفضة، والتي تتطلب استخدامها كطلاء رقيق (0.5-5 ملم) على قذائف البرونز أو الصلب أو الحديد الزهري.
  ▪ تكلفة مرتفعة، مناسبة للتطبيقات ذات الحمل الثقيل والسرعات المتوسطة مع متطلبات التشحيم الصارمة (على سبيل المثال، توربينات البخار، المحركات الداخلية).

2سبائك النحاس

• الأنواع النموذجية:
  ▶الحديد البرونزي: خصائص ممتازة لمكافحة الاحتكاك ، تستخدم في سيناريوهات الحمل الثقيل المتوسط السرعة (على سبيل المثال ، محامل عمود المروحة البحرية) ، ولكن مع توافق أقل مع سبائك المحامل.
  ▶الرصاص البرونز: القدرة العالية على مكافحة النوبات، مناسبة للحمولات الثقيلة عالية السرعة (على سبيل المثال، محركات محرك الطائرات) ؛
  ▶الألومنيوم البرونز: قوة عالية وقسوة ، ضعف مضاد للنوبات ، تستخدم في الأحمال الثقيلة منخفضة السرعة (على سبيل المثال ، محامل آلات التعدين).
• المزايا المشتركة: أعلى صلابة وقدرة تحميل من سبائك المحامل ، مما يوفر كفاءة أفضل من حيث التكلفة.

3سبائك ألومنيوم

• الخصائص التقنية:
  • كثافة منخفضة (حوالي 1/3 من سبائك النحاس) ، مقاومة قوية للتآكل، وقوة عالية على التعب.
  • يمكن تصنيعها كمكونات أحادية المعادن أو هياكل ثنائية المعادن (غلاف على أساس الألومنيوم + دعم فولاذي) ، لتحل محل بعض سبائك المحامل والبرونز.
• التطبيقات: محركات السيارات، محركات الضغط في سيناريوهات الحمل المتوسط عالية السرعة.

4الحديد الزهري (الحديد الزهري الرمادي/الحديد الزهري المقاوم للاستعمال)

• آلية تعزيز: تتشكل رقائق الجرافيت (اللاميلورية أو العقدية) طبقة تزيين صلبة ، وتمتص المزلقات لتحسين التزين الحدودي.
• القيود:
  ▪ هشة مع ضعف قابلية التكيف ، مناسبة فقط للتطبيقات ذات الحمل الخفيف منخفض السرعة (على سبيل المثال ، الآلات الزراعية ، محامل الأدوات اليدوية) ؛
  ▪ يتطلب التشحيم، غير مناسب لبيئات الحمل الصدمة.

المواد غير المعدنية: حلول للبيئات الخاصة

1مواد البوليمر (البلاستيك)

• الأنواع الشائعة:
  ▶ الراتنج الفينوليكي: مقاوم لدرجات الحرارة العالية (150 درجة مئوية) ، وقوة عالية، يستخدم في محامل علبة التروس.
  ▶ النيلون (PA): التشحيم الذاتي الجيد ، امتصاص الصدمات ، مناسبة للبيئات الغبارية ؛
  ▶ البوليتيترافلور إيثيلين (PTFE): معدل الاحتكاك المنخفض للغاية (0.04) ، مقاومة للتآكل، قابلة للتشغيل دون تزيين.
• قيود التطبيق:
  ▪ سوء التوصيل الحراري (1/200 من الصلب) ، مما يتطلب التحكم في سرعة التشغيل (≤0.5m/s) والضغط (≤3MPa) ؛
  ▪ معدل التوسع الخطي العالي (10 أضعاف من الفولاذ) ، مما يتطلب مساحات مناسبة أكبر بـ 2 ٪ 3 أضعاف من المحامل المعدنية
  ▪ قوة منخفضة وسهلة الزحف، غير مناسبة لحاملات الحرارة الدقيقة.

2مواد الكربون والجرافيت

• مزايا الأداء:
  • التشحيم الذاتي يعتمد على بخار الماء الممتص والمواد التشحيمية المغطاة (مثل المعادن، PTFE، disulfide molybdenum) ؛
  • مقاومة لدرجات الحرارة العالية (أكثر من 600 درجة مئوية) ، مقاومة للتآكل، مناسبة للفراغ أو البيئات القوية للتآكل (مثل محامل المضخات الكيميائية).
• الممتلكات المادية: يؤدي ارتفاع محتوى الجرافيت إلى انخفاض صلابة ومعامل الاحتكاك الأصغر (منخفضة تصل إلى 0.08).

3المطاط والخشب

• المطاط: مرونة عالية ، امتصاص الشوائب ، تستخدم في البيئات المزودة بالماء أو الملوثة (مثل محامل معدات معالجة مياه الصرف الصحي) ؛
• الخشب: هيكل مسام للزيت، مناسبة للبيئات الغبارية (على سبيل المثال، الآلات النسيجية، محامل الآلات الزراعية) ، والتي تتطلب معالجة السطح لتحسين مقاومة الارتداء.

المواد المعدنية المسامية: الأمثل لسيناريوهات التشحيم الذاتي

1المبدأ المادي

• عملية التصنيع: يتم ضغط المسحوقات المعدنية (أساسا الحديد / البرونز) وتخزينها إلى بنية مسامية (مسامية 10٪ ~ 35٪) ، مشبعة بالزيت قبل استخدامها لتشكيل محامل مغطاة بالزيت.
• آلية التشحيم:
  ▶ أثناء التشغيل: دوران المجلة وارتفاع درجة الحرارة يطلقون الزيت من المسام إلى سطح الاحتكاك.
  ▶ أثناء إيقاف التشغيل: يؤدي عمل الشعيرات الدموية إلى سحب الزيت إلى الداخل، مما يتيح التشحيم الذاتي الدوري.

2المواد النموذجية والتطبيقات

• الحديد المسام: قوة أعلى ، تستخدم في سيناريوهات الحمل المتوسط منخفضة السرعة مثل غطاء الطاحونة ، محركات الاحتراق الداخلي محامل عمود الكم ؛
• البرونز المسام: مقاومة جيدة للاستعمال، مناسبة للمروحة الكهربائية، الآلات النسيجية، ومحامل مولدات السيارات (حمل ≤10MPa، سرعة ≤2m/s).
• توصيات الاستخدام: إعادة ملء الزيت بانتظام لتحقيق أداء مثالي، غير مناسبة لأحمال الصدمة أو السرعات العالية (> 3m / s).

مرجع قرار الاختيار

الاستنتاج

1. الحمل الثقيل والسرعة العالية: إعطاء الأولوية للسبائك المحملة أو البرونز الرصاص مع أنظمة التشحيم القسري
2. البيئات السامة/الخالية من الزيت: استخدام البلاستيكات PTFE أو مواد الكربون الجرافيت، وتبادل بعض القدرة على الحمل للتكيف مع البيئة.