Matériaux de friction : choix, exigences

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Les équipements de production modernes ont une conception plutôt complexe. Les mécanismes de friction transmettent le mouvement à l'aide de la force de friction. Il peut s'agir d'embrayages, de pinces, d'épandeurs et de freins.

Pour que l'équipement soit durable, pour fonctionner sans temps d'arrêt, des exigences particulières sont mises en avant pour ses matériaux. Ils sont en croissance constante. Après tout, la technologie et l'équipement sont constamment améliorés. Leurs capacités, leurs vitesses de fonctionnement ainsi que leurs charges augmentent. Par conséquent, au cours de leur fonctionnement, divers matériaux de friction sont utilisés. La fiabilité et la durabilité des équipements dépendent de leur qualité. Dans certains cas, la sécurité et la vie des personnes dépendent de ces éléments du système.

Caractéristiques générales

Les matériaux de friction font partie intégrante des assemblages et des mécanismes qui ont la capacité d'absorber l'énergie mécanique et de la dissiper dans l'environnement. Dans le même temps, tous les éléments structurels ne doivent pas s'user rapidement. Pour ce faire, les matériaux présentés ont certaines propriétés.

Coefficient de frottement des matériaux de frictiondoit être stable et élevé. L'indice de résistance à l'usure doit également satisfaire aux exigences opérationnelles. Ces matériaux ont une bonne résistance à la chaleur et ne sont pas soumis à des contraintes mécaniques.

Pour que la substance qui remplit les fonctions de frottement ne colle pas aux surfaces de travail, elle est dotée de qualités adhésives suffisantes. La combinaison de ces propriétés assure le fonctionnement normal des équipements et des systèmes.

Propriétés des matériaux

Les matériaux de friction ont un certain ensemble de propriétés. Les principaux ont été listés ci-dessus. Ce sont des qualités de service. Ils déterminent les caractéristiques de performance de chaque substance.

Mais toutes les caractéristiques de service sont déterminées par un ensemble d'indicateurs physico-mécaniques et thermostatiques. Ces paramètres évoluent au cours du fonctionnement du matériau. Mais leur valeur limite est prise en compte dans le processus de choix d'une substance de friction.

Il existe une division des propriétés en indicateurs statiques, dynamiques et expérimentaux. Le premier groupe de paramètres comprend la limite de compression, de résistance, de flexion et d'étirement. Il comprend également la capacité calorifique, la conductivité thermique et la dilatation linéaire du matériau.

Les indicateurs déterminés dans des conditions dynamiques incluent la stabilité thermique, la résistance à la chaleur. Le coefficient de frottement, la résistance à l'usure et la stabilité sont établis dans l'environnement expérimental.

Types de matériaux

Les matériaux de friction des systèmes de freinage et d'embrayage sont le plus souvent fabriqués à base de cuivre ou de fer. Deuxième groupesubstances est utilisé dans des conditions de charge accrue, en particulier avec un frottement sec. Les matériaux en cuivre sont utilisés pour les charges moyennes et légères. De plus, ils conviennent aussi bien au frottement à sec qu'à l'utilisation de fluides lubrifiants.

Dans les conditions de production modernes, les matériaux à base de caoutchouc et de résine sont largement utilisés. Diverses charges de composants métalliques et non métalliques peuvent également être utilisées.

Champ d'application

Il existe une classification des matériaux de friction en fonction de leur domaine d'application. Le premier grand groupe comprend les dispositifs de transmission. Ce sont des mécanismes à charge moyenne et légère qui fonctionnent sans lubrification.

Vient ensuite les matériaux de friction du système de freinage, conçus pour les mécanismes moyens et lourds. Ces unités ne sont pas lubrifiées.

Le troisième groupe comprend les substances utilisées dans les accouplements d'unités moyennes et lourdes. Ils contiennent de l'huile.

En outre, les matériaux de frein contenant du lubrifiant liquide sont également distingués en tant que groupe distinct. Les principaux paramètres des mécanismes déterminent le choix des matériaux de friction.

Dans l'embrayage, la charge agit sur les éléments du système pendant environ 1 s, et dans le frein - jusqu'à 30 s. Cet indicateur détermine les caractéristiques des matériaux des nœuds.

Matériaux métalliques

Comme mentionné ci-dessus, les principaux matériaux de friction métalliques du système d'embrayage, les freins sont en fer etcuivre. L'acier et la fonte sont très populaires aujourd'hui.

Ils sont applicables dans différents mécanismes. Par exemple, les matériaux de friction pour les mâchoires de frein qui contiennent de la fonte sont souvent utilisés dans les systèmes ferroviaires. Il ne se déforme pas, mais perd fortement ses qualités de glissement à des températures supérieures à 400 °C.

Matériaux non métalliques

Les matériaux de friction pour les embrayages ou les freins sont également fabriqués à partir de substances non métalliques. Ils sont créés principalement à base d'amiante (résine, caoutchouc faisant office de liants).

Le coefficient de frottement reste assez élevé jusqu'à une température de 220 °C. Si le liant est de la résine, le matériau est très résistant à l'usure. Mais leur coefficient de frottement est quelque peu inférieur par rapport à d'autres matériaux similaires. Une matière plastique populaire sur cette base est le rétinax. Il contient de la résine phénol-formaldéhyde, de l'amiante, de la barytine et d'autres composants. Cette substance est applicable pour les unités et les mécanismes de freinage soumis à des conditions de fonctionnement sévères. Il conserve ses qualités même lorsqu'il est chauffé à 1000 °C. Par conséquent, le retinax est applicable même dans les systèmes de freinage des avions.

Les matériaux en amiante sont fabriqués en créant le tissu du même nom. Il est imprégné d'asph alte, de caoutchouc ou de bakélite et pressé à haute température. Les fibres courtes d'amiante peuvent également former des doublures non tissées. Ils ajoutent du petit métalcopeaux. Parfois, du fil de laiton y est introduit pour augmenter la résistance.

Matériaux frittés

Il existe une autre variété de composants système présentés. Ce sont des matériaux de friction frittés du système de freinage. Qu'il s'agisse d'une variété deviendra plus clair à partir de la façon dont ils sont fabriqués. Ils sont le plus souvent fabriqués à base d'acier. Lors du soudage, d'autres composants qui composent la composition sont frittés avec celle-ci. Les ébauches précomprimées constituées de mélanges de poudres sont soumises à un chauffage à haute température.

Ces matériaux sont le plus souvent utilisés dans les systèmes d'embrayage et de freinage fortement sollicités. Leur haute performance pendant le fonctionnement est déterminée par deux groupes de composants qui composent la composition. Les premiers matériaux offrent un bon coefficient de frottement et de résistance à l'usure, tandis que les seconds offrent une stabilité et un niveau d'adhérence suffisant.

Matériaux à base d'acier pour frottement à sec

Le choix du matériau pour les différents systèmes est basé sur la faisabilité économique et technique de sa fabrication et de son fonctionnement. Il y a plusieurs décennies, les matériaux à base de fer tels que FMK-8, MKV-50A et SMK étaient en demande. Les matériaux de friction pour les plaquettes de frein qui fonctionnaient dans des systèmes fortement chargés ont ensuite été fabriqués à partir de FMK-11.

MKV-50A est une conception plus récente. Il est utilisé dans la fabrication de garnitures pour freins à disque. Il a un avantage sur le groupe PMK en termes d'indicateurs de stabilité,résistance à l'usure.

Dans la production moderne, les matériaux tels que le SMK se sont répandus. Ils ont une forte teneur en manganèse. Sont également inclus le carbure et le nitrure de bore, le bisulfure de molybdène et le carbure de silicium.

Matériaux à base de bronze pour frottement à sec

Les matériaux à base de bronze étain ont fait leurs preuves dans les systèmes de transmission et de freinage à diverses fins. Ils usent beaucoup moins de pièces d'accouplement en fer ou en acier que les matériaux de friction à base de fer.

La variété de matériaux présentée est utilisée même dans l'industrie aéronautique. Pour des conditions de fonctionnement particulières, l'étain peut être remplacé par des substances telles que le titane, le silicium, le vanadium, l'arsenic. Cela empêche la formation de corrosion intergranulaire.

Les matériaux à base de bronze à l'étain sont largement utilisés dans l'industrie automobile, ainsi que dans la fabrication de machines agricoles. Ils supportent de lourdes charges. L'étain 5-10% inclus dans l'alliage offre une résistance accrue. Le plomb et le graphite agissent comme un lubrifiant solide, tandis que le dioxyde de silicium ou le silicium augmentent le coefficient de frottement.

Fonctionnement dans des conditions de lubrification liquide

Les matériaux utilisés dans les systèmes secs présentent un inconvénient majeur. Ils sont sujets à une usure rapide. Lorsque de la graisse y pénètre à partir de nœuds voisins, leur efficacité diminue fortement. Par conséquent, récemment, les matériaux conçus pour fonctionner dans l'huile liquide se sont répandus.

Un tel équipement s'allume en douceur, se caractérise par une hauteniveau de résistance à l'usure. Il se refroidit facilement et se scelle simplement.

Dans la pratique étrangère, les volumes de production d'un produit tel que le matériau de friction à base d'amiante pour les freins, les embrayages et d'autres mécanismes ont récemment augmenté. Il est imprégné de résine. Formulé avec des moulures à haute teneur en métal.

Les matériaux frittés à base de cuivre sont le plus souvent utilisés comme moyen de lubrification. Des composants solides non métalliques sont introduits dans la composition pour améliorer les caractéristiques de frottement.

Améliorer les propriétés

Tout d'abord, l'amélioration nécessite une résistance à l'usure, que possèdent les matériaux de friction. La faisabilité économique et opérationnelle des composants présentés en dépend. Dans ce cas, les technologues développent des moyens d'éliminer le chauffage excessif sur les surfaces de frottement. Pour ce faire, ils améliorent les propriétés du matériau de friction lui-même, la conception de l'appareil et régulent également les conditions de fonctionnement.

Lorsque les matériaux sont utilisés dans des conditions de frottement à sec, une attention particulière est portée à leur résistance à la chaleur et à leur résistance à l'oxydation. Ces substances sont moins sensibles à l'usure de type abrasif. Mais pour les systèmes lubrifiés, la résistance à la chaleur n'est pas si importante. Par conséquent, une plus grande attention est accordée à leur force.

De plus, lors de l'amélioration de la qualité des matériaux de friction, les technologues font attention à leur degré d'oxydation. Plus il est petit, plus les composants des mécanismes sont durables. Une autre direction consiste à réduire la porosité du matériau.

ModerneLa production devrait améliorer les matériaux supplémentaires utilisés dans le processus de fabrication de divers dispositifs de transmission mobiles. Cela répondra aux exigences croissantes des consommateurs et des performances des matériaux de friction.