המפרקים המכניים הם אבני הבניין היסודיים של כמעט כל המכונות, מהפיטונים ו- crankshafts של מנועי הבעירה הפנימית ועד למאפיינים המדויקים של הנשק הרובוטי.האינטראקציה החלקה של המפרקים האלה מכתיבת יעילות מערכתית כוללת, צריכת אנרגיה ותוחלת חיים תפעולית: לעתים קרובות הכרחי עבור מתפתל או מתפתל, היא אויב עיקרי בתנועות: אנרגיה, מייצרת חום, מאיץ, ומזרזת את הלחצים, אך ורק על פני השטח המהירים, אך ורק על ידי יצירתם של חומרים אלה היא קריטית, אך ורק על פני השטח.

מה זה סרטים מלוכלכים?

סרט גבול הוא שכבת חלקיקים מיקרומטר-מול-מיקרומטר של חומר שמפריד פיזית שני משטחים מוצקים בתנועה יחסית כאשר הסרט לובריקט קונבנציונלי הוא דק מדי כדי לספק הפרדה מלאה.בניגוד לסרטים העצומים, המבוססים על נוזל שנמצאו בתרכובות הידרודינמיות, סרטי גבול פועלים במשטר שבו פני השטח כמו יצירת קשר ישיר.

משטרי הלובריות והחשיבות של סרטי Boundary

(ב) להבין את התפקיד של סרטי גבול, יש קודם כל לתפוס את משטרי סיכה שונים (הקומת סטריבק) מסתמך על שלוש משטרים עיקריים: הידרודינמיקה, מעורבב וגבול.ב-FLT:0hydroדינמית סיכה או פליטה של כדור הארץ, אך הסרט התלוי באופן משמעותי מדי, אינו כולל לחץ דם גבוה, אלא גם עם מספר עצום של תמונות של חומר מתכתי, אם כן, אם כן, הוא בעל משקל גבוה מדי, אם כן, הוא בעל משקל גבוה, אם כן, הוא בעל משקל גבוה יותר מדי, או יותר מדי, אם כן, הוא בעל משקל גבוה יותר מדי, הוא בעל משקל גבוה יותר מדי, אם כן, אם כן, הוא מכיל מספר 2.

מכניזם של יצירת סרטים

סרטים דחוסים נוצרים באמצעות מספר מנגנונים פיזיים וכימיקליים נפרדים, אשר לעתים קרובות פועלים בסינרגיה.הבנת המנגנונים האלה היא המפתח להנדסה יעילה יותר של סיכה וציפויים.

מודעות פיזית

בפרסומות פיזיות, מולקולות מחבילת lubricant או תוסף לדבוק משטח המתכת באמצעות כוחות ואן דר Waals.תהליך זה הוא הפיכה ועצמאי טמפרטורה; בטמפרטורות גבוהות, שכבת המודעות עשויה desorb. חומצות שומן לונג-שרשרת ו esters הם דוגמאות קלאסיות של מודעות פיזית מוסתרות גבולות. הם יוצרים מונוlayer קרוב כי להפחית את העוצמה של הטמפרטורות קלות, בעוד שלעתים קרובות יכול להיות לקויות, כמו מודעות פיזיות, כמו גם לא מספיק.

⁇

צ'מרסורט כוללת היווצרות של קשר כימי בין המודעות לבין משטח המתכת.בניגוד למודעות פיזיות, chemisorption הוא בדרך כלל בלתי הפיך בטווח הטמפרטורה התפעולית.לדוגמה, חומצה קדמית מגיבה עם oxideic על פני משטחים פלדה כדי ליצור סבון מתכת (מצטבר ברזל) שכבה זו היא קשר כימי יקר ערך, מתן יציבות רבה יותר ועקשנות מתמשכת.

תגובה טריבוכימית

תחת מגע מלוטש, הלחץ המקומי הגבוה, הטמפרטורות, והלחצים של ה-Shear יכולים לעורר תגובות כימיות בין מולקולות התוסף lubricant לבין פני השטח.זהו המנגנון העיקרי ליצירת סרטים אנטי-נשופים קיצוניים מדכאים.הדוגמה המלומדת ביותר היא פעולה דינמית:0ZDDPFLT:1, אשר מסתכם במגעים חמים כמודלפקעת זכוכית, כמו גם סוג של סרט קצר-מפוספס (Fvmecteromated) עם 3DDPDDPFLT 1, אשר יכול להיות מטבולי) באופן קבוע.

תגית: Wear Debris

במערכות מסוימות, ללבוש פסולת או חלקיקים מן הסביבה יכול קומפקטי על פני השטח כדי ליצור סרט גבול.מנגנון זה הוא פחות ממוקד אבל עדיין יכול לספק קצת הגנה. לדוגמה, חלקיקים גרפיטי מ סיכה מוצק יכול להיות נשרף על פני השטח במהלך מזחלות, יצירת סרט העברה באופן דומה, במערכות מחוספות שמן, ללבוש חלקיקים דקים עלולים להטמיע משטח רך יותר ולתרום לכדי גבול לא רצוי, כי הוא כבר היה כרוך על ידי כך ללבוש סרט העברה.

חומרים ותוספות שמרכיבים סרטי Boundary יעילים

בחירת חומרי צילום גבולות תלויה בסביבת התפעול, הטמפרטורה, העומס, והתאמה עם רכיבים אחרים. להלן הם החומרים הנפוצים ביותר וסוגי התוסף.

  • (FLT:0)Molybdenum Disulfide (MoS2)rea: FLT:1 A מוצק סיכה עם מבנה גבישי שכבתי. MoS2 יוצר סרט קצר בשל חיבור בין-שכבות חלשות.זה מבצע טוב במיוחד בוולקום ובסביבות עתירה גבוהה, מה שהופך אותו נפוץ בחלל וביישומים חלליים חלשים.
  • (FLT:0)Graphite: 1FLT:1 עוד סיכה מוצקה הדורש לחות או מודעות או אדים מעומקים כדי להשיג חיכוך נמוך.
  • (FLT:0)Polytetrafluoroethylenelene (PTFE): A פולימר עם אנרגיה על פני השטח נמוכה מאוד, PTFE מעביר על משטחים מנוגדים במהלך מזחלות, יצירת סרט דק ונמוך.זה משמש ב greases וציפויים עבור יישומים הדורשים חיכוך נמוך על פני טווח טמפרטורה רחב.
  • (FLT:0) ZDDP Dialkyldithiopu (ZDDP): FLT:1 The Most ubiquitous Anti-wear-wear בשמן מנועים. ZDDP Decompose Decomposes ב asperities ליצירת משולש זכוכית פוספט המונע מגע מתכת-to-metal ומפחית את ללבוש.
  • (FLT:0)Molybdenum Dialkyldithiocarbamate (MoDTC): אנדרט 1 תרכובת molybdenum אורגני כי צורות 3bochemically מ"ס2" על פני השטח. MoDTC הוא מתווך חיכוך חזק, לעתים קרובות בשימוש בשמן דלק יעיל.זה עובד סינרגי עם ZDDP.
  • (FLT:0 Organo פוספטs ו- Sulfur-based Additives:FreaLT:1 Compounds כמו tricresyl phopt (TCP) ו- sulfides מנגן עם משטחים מתכת כדי ליצור phosphide או sulfide סרטים המספקים הגנה בלחץ קיצוני.
  • (FLT:0) נוזלים חשמליים: 1FLT: שיעור חדש יותר של lubricants שיכול ליצור סרטים חזקים גבולות באמצעות physisorption ו- tribochemical תגובות.
  • (FLT:0) Nanoparticle Additives: סגסוגת מתכת 1 , פחמן מבוסס (למשל, גרפן, מלא יותרנים), וננו-חלקיקי מתכת שהופקדו על פני השטח במהלך סלד יכול לפעול כמו סרטים שופעים מוצק או אלמנטים מתגלגלים על פני השטח שלהם ומותאמים מציעים הזדמנויות כימיה חדשות עבור גבולות הנדסה.

גורמים המשפיעים על יצירת סרטים וביצועים

יעילותו של סרט גבול אינה רק נקבעת על ידי הכימיה שלו; פרמטרים תפעוליים ממלאים תפקיד מכריע.

טמפרטורה

הטמפרטורה שולטת בשיעורי הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הטמפרטורות הכימיות, ולהוביל לסרטים רכים, קלים מסרטים מרומזים, בטמפרטורות גבוהות, סרטים מחוסנים פיזית desorb, בעוד סרטים chemisorbed עשויים להפוך לערעורים מדי או decom נניח. ZDDP tribofilms מעדיפים, למשל, ליצור אופטימלי בין 100 ל-150 מעלות צלזיוס; מעל 200 מעלות צלזיוס יכולים להפוך ל-S-s-remps-remps-remp2s-remp.

לחץ מגע

לחץ מגע גבוה מקדם עיוות אספרטי, מיקרו-מגום, ותגובות טריבוכיניות מואצות.בעוד שזה יכול לשפר את היווצרות הסרט (למשל, צמיחת סרטי ZDDP היא לחץ מופעל לחץ), לחץ מוגזם יכול גם לגרום קרע הסרט או ספיעה.קיבולת העומס של סרט גבול מוגבלת על ידי עובי וחוזקה.

מהירות סליידי

במהירויות נמוכות מאוד (למשל, הפסקה), הזמן הזמין להיווצרות סרטים מופחת, ושחיקה מכנית יכולה לשבש סרטים נוסנט.מהירויות גבוהות יותר יכול לייצר חום חיכוך יותר, עלייה בתגובות כימיות אבל גם פוטנציאל מוביל לירידה תרמית או שריפת סרט.

משטח

פני השטח של סאמא נוטים לקדם יותר סרטים אחידים גבולות, שכן יש פחות שיאים אספרטיים שיכולים לחדור ולשבש את הסרט.עם זאת, כמה מרקם משטח יכול לעזור לשמור סיכה והריסות לתרום להיווצרות הסרט. בפועל, סוף משטח מתון הוא לעתים קרובות אופטימלי; משטחים גסים מאוד להוביל ללחץ מגע מקומי גבוה כי לשבור סרטים, בעוד פני השטח מראות עלולים להיות חסר מאגרים עבור חידוש.

כימיה Lubricant ופורמולציה

מולטי שמן הבסיס וקוטביות משפיעים על התחבורה והפרסום של תוספים.פול פולר מניות (למשל, esters) יכול לשפר את ה-physisorption.התוסף חייב להיות מאוזן - יותר מדי מגורם חיכוך יכול להתחרות עם תוספים אנטי-מליים ולהקטין עובי הסרט.

היתרונות של סרטים ב- מכניים

סרטי גבול מעוצבים כראוי מניבים יתרונות תפעוליים רבים מעבר להפחתה פשוטה של חיכוך.

  • (FLT:0) ,Reduced Friction Coefficient:FreaLT:1) סרטי Boundary יכולים להוריד משככי חיכוך מערכים אופייניים למתכת-on-metal (0.5-1.0) ל- מתחת ל-0, שיפור ישיר ביעילות המכנית וצמצום צריכת האנרגיה.
  • (FLT:0) Wear Protection:FLT:1 על ידי מניעת מגע מתכתי ישיר ופעולה כשכבה מקרית, סרטים גבולות להפחית באופן דרמטי את ללבוש דבק, שחיקה ועייפות פני השטח.
  • (FLT:0) שינוי פני השטח: 1FLT:1; הרבה טריבופילים חלק באופן פעיל את השפע באמצעות מלוטש מתון, צמצום העפרות פני השטח לאורך זמן ויצירת משטחים נוחים יותר.
  • (FLT:0Corrosion ו-Oxidation Prevention: VisofLT:1) אדמירטות יכולות לפעול כחסמים לחמצן ולמין קורוזי, להגן על המתכת הבסיסית מפני התקפה כימית.
  • (FLT:0) Noise and Vibration Damping:03FLT:1) סרטי כוח נמוכים יכולים לחסן את הרטט בממשק, להפחית רעש ביישומים כגון ערכות מתגלגלות ומליצים.
  • (FLT:0)Start-Up Protection:FLT:1 במהלך התחלה קרה או idling, כאשר סרטים הידרודינמיקה נעדרים, סרטים גבולות מספקים הגנה מיידית, מניעת נפיחות והתקפים.

יישומים במערכות הנדסה

(ב) סרטים גמישים הם הכרחיים במגוון רחב של מערכות מכניות.InFve:0 (internal combustion Engines) ו-MoDcin (מעודכן) של מנועי ריצוף (מפרקים) ו-MoDMC) מונעים מסרטים של מחסנים ו-MoDTC, מתכתב, במיוחד עם מגבלות של תזמון וכישלון גבול.

אתגרים וכישלון של סרטי Boundary

למרות חשיבותם, לסרטי גבולות יש מגבלות ויכולים להיכשל בתנאים מסוימים.הבנת מצבי הכישלון הללו היא קריטית לאמינות עיצוב.

  • (FLT:0) Thermal Degradation: FLT:1 חום מופרז יכול לגרום להפחתה, מחיקה כימית או התכה של סרטים אורגניים.זהו גורם מוביל לכישלון של שמן מנוע בשירות חמור.
  • (FLT:0) התפוצצות מכנית: FLT:1 תחת עומסים קיצוניים או מתח חוזר, סרטי גבול יכולים לפצח, לספא, או להיות משוחקים במהירות מכנית מאשר הם יכולים רפורמה.
  • (FLT:0)Starvation: FLT:1 אם אספקת הלובריקט היא לסירוגין או נעדר, סרטים גבולות אינם מרוסנים ובסופו של דבר נכשלים.
  • (FLT:0)Contamination: 1 Particles או מים ingress יכול abrade או לתקוף באופן כימי סרטי גבול.
  • (FLT:0Corrosive Wear:FLT:1 Some Add כימאים, במיוחד תוספים בלחץ קיצוני מבוסס sulfur, יכול להיות אגרסיבי מבחינה כימית ולגרום לבקורוזי על מתכות מסוימות (למשל, ⁇ נחושת).
  • (FLT:0) אי-אפשרות עם מקלות: ריצוף 1 (מודרני) ציפוי פני השטח כמו פחמן דמוי יהלום (DLC) לא יכול ליצור סרטים גבולות יעילים עם תוספים לובריקאטים קונבנציונליים.זה הוביל לפיתוח של סיכה ייעודית עבור רכיבים מצופים.

כיוונים עתידיים וטכנולוגיות קולנוע מתקדמות

(המחקר המתמשך דוחף את הגבולות של אילו סרטים בגבול יכולים להשיג.0) ,(Nanoparticle Supplements FLT:1) הם אזור פעיל; לדוגמה, מטבוליזם גרפן ופירוק של חלקיקים מחוסנים יכול להפקיד על פני השטח ולספק הפחתה משמעותית של חיכוך אווירי חשמל וקיבולת ניקוי גבוהה של אנרגיה.

מסקנה

סרטים מטושטשים הם אבן הפינה של טריבולוגיה מודרנית, המאפשרים מפרקים מכניים לפעול עם חיכוך נמוך ומינימום ללבוש בתנאים שבהם סרטים מסורתיים של נוזל לא יכולים לשרוד.היווצרות שלהם באמצעות מודעות, ⁇ , תגובות טריבוכימיות, ו deposition הוא משחק מורכב של כימיה, פיזיקה, מכניקה.

(בקריאה נוספת, נא להתייעץ עם המשאבים הבאים: האגודה של טריבולוגים ומהנדסי לובריון (STLE) סקירה על FLT:0boundary lubricationmentFLT:1, מאמר ויקיפדיה מקיף על FLT:2boundary lubricationmental FigFLT 3: ומאמר תעשייתי מ- Machinery Lubricationcationcationcationcationcationcationcationcationcationcationcation על בניית סרטים עמוקים של 5Fal:2R:2vation in the Research in the International Research in the International Research in the International Research in the International Data, and a International Research in the Artivation of the Art to the Art, and a 7.