Hauptforschungsrichtungen von Reibmaterialien

Hauptforschungsrichtungen von Reibmaterialien
Um sich an die Entwicklung der Maschinenindustrie anzupassen, werden neue Reibmaterialien verfeinert und erforscht, wobei der Schwerpunkt auf folgenden Aspekten liegt: Verbesserung der Verschleißfestigkeit des Materials, die die Lebensdauer der Bremsvorrichtung bestimmt; um einen ausreichend hohen und stabilen Reibungskoeffizienten zu erhalten, um die Zuverlässigkeit und Laufruhe der Brems- und Übertragungsvorrichtungen zu gewährleisten.
Die Hitzebeständigkeit von Reibmaterialien wird im Wesentlichen durch zwei Indikatoren charakterisiert: die Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen und die Fähigkeit der dem Material zugrunde liegenden Metallmatrix, eine ausreichende mechanische Festigkeit aufrechtzuerhalten. Um höhere Betriebstemperaturen zu erreichen, erfolgte der Übergang zu höherschmelzenden Metallen und komplexeren Legierungen. Zum Beispiel bei starker Belastung unter mehr auf Eisen basierenden Materialien anstelle von auf Bronze basierenden Materialien: Um die Arbeitstemperatur und die mechanische Festigkeitsgrenze von auf Kupfer basierenden Materialien zu verbessern, wird Aluminium anstelle von Zinn verwendet, um eine Kupferlegierung herzustellen. Materialien auf Eisenbasis werden mit Nickel, Kobalt, Chrom, Mangan, Wolfram, Molybdän und anderen Elementen versetzt, um das Eisen zu legieren, um die thermische Stabilität und mechanische Festigkeit des Reibmaterials auf Eisenbasis weiter zu verbessern.
Reibmaterialien auf Eisenbasis in Kontakt mit Eisen bei hohen Temperaturen. Auch der instabile Graphit wird zunehmend durch inerte Anti-Seize-Mittel (z. B. Bornitrid) ersetzt. Für schwere Belastungen werden pulvermetallurgische Reibwerkstoffe auf Nickel- und Wolframbasis vorgeschlagen. Um ihre Oxidationsbeständigkeit zu verbessern, werden Reibmaterialien auf Basis von Edelstahlfasern vorgeschlagen. Zur Verschleißfestigkeit wird die gleiche Mehrfachlegierung verwendet, um die Festigkeit der Metallmatrix des Reibmaterials zu erhöhen.
Um den Reibungskoeffizienten zu verbessern und zu stabilisieren, wurden umfangreiche Forschungsarbeiten zur Erforschung neuer Reibungsmittel und Anti-Seize-Mittel durchgeführt. Um den Reibungskoeffizienten von Reibmaterialien auf Eisenbasis zu verbessern, werden folgende Verbindungen hinzugefügt: Borkarbid, Siliziumkarbid, Zirkoniumkarbid, Bornitrid usw Nitrid zu ersetzen.
In Materialien auf Kupferbasis werden Siliziumoxid, Asbest, Mullit und Aluminiumoxid effektiv als Reibungsmittel zur Verbesserung des Reibungskoeffizienten eingesetzt. Molybdändisulfid, Wolframdisulfid und Bornitrid werden häufig in eisenbasierten Materialien verwendet, um den Reibungskoeffizienten anzupassen und die Verschleißfestigkeit zu verbessern. Den schmelzbaren Metallen Blei, Zinn, Wismut, Antimon, Cadmium und anderen Zusätzen wird mehr Aufmerksamkeit geschenkt, sie geraten durch den Temperaturanstieg in die Reibung und werden flüssig, um die Entstehung von Stick-Slip-Phänomenen zu verhindern und den Koeffizienten zu stabilisieren Reibung ist vorteilhaft. Es hat viel Arbeit geleistet, dem Reibmaterial eine stabilere, höhere Festigkeit der komplexen Verbindung hinzuzufügen als reines Karbid oder reines Nitrid. Materialien auf Eisen- und Kupferbasis in einer festen Lösung aus Titan oder Zirkonium, Sauerstoff-, Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen TiO-TiN-TiC oder Zr-ZrO-ZrN. Der Reibungskoeffizient dieses Materials beträgt 0.55 Die Verschleißfestigkeit kann um mehr als das Neunfache erhöht werden.
Bei einer Reibungsgeschwindigkeit von 40 ml/s sind Reibungsmaterialien mit mehr als 2 % Titanoxid und 3 % bis 10 % Oxiden von Silizium, Aluminium, Zirkonium, Magnesium, Beryllium, Kalzium und Chrom in eisenbasierten und kupferbasierten Materialien vorhanden empfohlen.
Eine der neuen Vorschläge besteht darin, fein gemahlenes Glaspulver in die Poren der vorgesinterten Metallmatrix einzuarbeiten. Dies geschieht durch Imprägnieren mit einem Silikonharz, das suspendierte Glaspartikel enthält, und anschließender zusätzlicher Wärmebehandlung.
Basierte die Herstellung von pulvermetallurgischen Reibwerkstoffen in der Vergangenheit vor allem auf praktischen Erfahrungen, so wird in Zukunft das Hauptaugenmerk auf die Erforschung des Reibungs- und Verschleißmechanismus beim Betrieb des Reibpaares gelegt, um wissenschaftliche Erkenntnisse zu liefern Grundlage für die Gestaltung von Reibmaterialien mit den erforderlichen Eigenschaften.