A súrlódó anyagok kutatásának főbb irányai

A súrlódó anyagok kutatásának főbb irányai
A gépipar fejlődéséhez való alkalmazkodás érdekében új súrlódó anyagok finomítása, feltárása, a következő szempontokra fókuszálva: az anyag kopásállóságának javítása, amely meghatározza a fékberendezés élettartamát; kellően magas és stabil súrlódási tényező elérése a fék- és erőátviteli berendezések megbízhatóságának és zökkenőmentességének biztosítása érdekében.
A súrlódó anyagok hőállóságát alapvetően két mutató jellemzi: a magas hőmérsékleten történő oxidációval szembeni ellenállás és az anyag alapjául szolgáló fémmátrix azon képessége, hogy megfelelő mechanikai szilárdságot tartson fenn. A magasabb üzemi hőmérséklet elérése érdekében áttértek a tűzállóbb fémekre és bonyolultabb ötvözésre. Ilyen például a nehéz terhelés több vasalapú anyagnál a bronz alapú anyagok helyett: a rézalapú anyagok munkahőmérsékletének és mechanikai szilárdsági határának javítása érdekében ón helyett alumíniumot rézötvözet készítésére; vas alapú anyagok nikkel, kobalt, króm, mangán, volfrám, molibdén és egyéb elemek hozzáadásával a vas ötvözővé tételéhez, a vasalapú súrlódó anyagok hőstabilitásának és mechanikai szilárdságának további javítása érdekében.
Vas alapú súrlódó anyagok, amelyek magas hőmérsékleten vassal érintkeznek. Az instabil grafitot is egyre inkább inert beragadásgátló szerekkel (például bór-nitriddel) váltják fel. Nagy terhelés esetén nikkel- és volfrámalapú porkohászati ​​súrlódó anyagokat javasolnak. Oxidációs ellenállásuk javítására rozsdamentes acél szálakon alapuló súrlódó anyagokat javasolnak. A kopásállóság érdekében ugyanazt a többszörös ötvözetet alkalmazzák a súrlódó anyag fémmátrixának szilárdságának növelésére.
A súrlódási együttható javítása és stabilizálása érdekében rengeteg kutatómunka folyt új súrlódó szerek és beragadásgátló szerek feltárása terén. A vasalapú súrlódó anyagok súrlódási együtthatójának javítása érdekében olyan vegyületeket adtak hozzá, mint a bór-karbid, szilícium-karbid, cirkónium-karbid, bór-nitrid stb. Nagy terhelésű munkákhoz szilícium-dioxid súrlódó anyagaként karbiddal, ill. nitrid pótlására.
A réz alapú anyagokban a szilícium-dioxid, az azbeszt, a mullit és az alumínium-oxid hatékonyan alkalmazzák súrlódási tényezőként a súrlódási együttható javítását. A molibdén-diszulfidot, a volfrám-diszulfidot és a bór-nitridet széles körben használják vasalapú anyagokban a súrlódási együttható beállítására és a kopásgátló tulajdonságok javítására. Az olvadó fém ólom, ón, bizmut, antimon, kadmium és egyéb adalékok jobban odafigyelnek, a hőmérséklet növekedése miatt a súrlódásban vannak és folyadékká alakulnak, megakadályozzák a tapadási jelenség kialakulását, stabilizálják az együtthatót a súrlódás előnyös. A súrlódó anyag hozzáadásához, mint a tiszta karbid vagy tiszta nitrid stabilabb, nagyobb szilárdságú összetett vegyület sok munkát végzett. Vas- és rézalapú anyagok szilárd oldatban, titán vagy cirkónium oxigén, szén, nitrogénvegyületek TiO-TiN-TiC vagy Zr-ZrO-ZrN, ennek az anyagnak a súrlódási együtthatója 0.55 , kopásállósága több mint 9-szeresére növelhető.
40 ml/s súrlódási sebességnél a vas- és rézalapú anyagokban több mint 2% titán-oxidot és 3-10% szilícium-, alumínium-, cirkónium-, magnézium-, berillium-, kalcium- és króm-oxidot tartalmazó súrlódó anyagokat ajánlott.
A javasolt új irányok egyike, hogy az előszinterezett fémmátrix pórusaiba finomra őrölt üvegpor kerüljön, amit lebegő üvegszemcséket tartalmazó szilikongyantával történő impregnálással, majd kiegészítő hőkezeléssel végeznek.
Ha korábban a porkohászati ​​súrlódó anyagok gyártása főként gyakorlati tapasztalatokon alapult, a jövőben a fő figyelmet a súrlódási pár működése során fellépő súrlódási és kopási mechanizmusok tanulmányozására fordítják, ami tudományosan megalapozza a szükséges tulajdonságokkal rendelkező súrlódó anyagok tervezésének alapja.