שימוש בטיפוחים מתקדמים כדי להפחית הזית וההתלבשה בטיפוחים

האתגר של פרידה ולבוש ב- Fastener

חוטים מהירים הם הגיבורים הלא-מרוסיים של אסיפות מכניות, נושאים עומסים ושמירה על שלמות משותפת בתנאים קיצוניים, אך פני השטח המדויקים האלה חשופים כל הזמן לחיכוך במהלך ההתקנה והעומסים המחזוריים שגורמים ללבוש.לאורך זמן, השפלה זו עלולה לגרום לגרד, לסיומם ולאובדן של עומס טרום-הפועלים קטסטרופליים של חוטים היא לכן קריטיים עבור מהנדסים, תעשיות אנרגיה כבדות, וכבדות, כלי רכב.

פריצה באנרגיות מרופדות נובעת ממגע של אספרטי בין משטחים מטבוליים תחת לחץ מגע גבוה, לעתים קרובות מעל כוח התשואות של החומרים.מגע זה מייצר חום, מקדם עונד דבקים דביקים, ויכול לגרום לתנודות קר.האפקט של חיכוך (μ) ב- ISO 898-1 שולט כוח clampion תחת ניתוק; חיכוך מופרז, בעוד חיכוך לא מספיק פשרות, כולל מנגנוני ריכוז.

ציפויים מתקדמים הופיעו כפתרון טרנספורמטיבי לאתגרים אלה.על ידי שילוב של סרט נמוך-שביר, עמיד בין משטחים מחוסנים, ציפויים להפחית את התקני החיכוך, למנוע מגע מתכתי-למטרי ישיר, ולספק הגנה מפני סביבות קורוזיות.היתרונות המשתרעים מעבר לציפוי פשוט - ציפויים מודרניים יכולים להיות מונדסים לפעול בטמפרטורות Cryogenic, בעומסים, תחת טמפרטורות ריק, תחת חריפות כבדה, והגדרות כימיות אגרסיביות.

מדע הפחתת הפריון וההגנה על לבישת

הבנה של פריצה ב-Sles

כאשר מדקדקדק מואץ, ה- torque מיושם חייב להתגבר על חיכוך בשלוש ממשקים: מתחת לאגוז או ראש מחץ על פני השטח, בתוך החוטים, ולפעמים בממשק עם ה-Aher.TheFLT:0threadחיכוך חיכוך חיכוך FLT 1 בדרך כלל חשבונות עבור 30-50% של ה-torque זה מאפשר המרה יעילה יותר של לעומס, מתפזר באופן איטי יותר, ובכך מאפשר לחץ פלסטיק נמוך יותר, ובכך להפחית את הלחץ הנוכחי.

גם מקלות על ללבוש באמצעות כמה מנגנונים. ציפויים גבוהים כמו פחמן דמוי יהלום (DLC) להתנגד ללבוש חודרי על ידי מתנהג כמו שריון מגן נגד חלקיקים קשים. סולידריות lubricant ציפוי כמו molybdenum disulfide (MoS2) טופס סרט העברה על פני השטח המנוגד, שמירה על סיכה אפילו לאחר ללבוש רגיל.

מפתח לובש מכניזם

(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0) ,בישים מובנים (ב) משפעים קשים או מקהלות, או מדבקים, מונעים על ידי ציפויים קשים וחלקיים, אשר מתנגדים לחדירה.
(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ניתן להפחית את הציפוי (ב) ב[[1924]], ב[[1924]], ב[[1924]], ב[[1924]], ב[[1924]], [[1924]], [[1924]],]], ב[[1924]], [[1924]], [[1924]]

סוגים של התאמות מתקדמות עבור Fastener

בחירת הציפוי תלויה בעומס, טמפרטורה, סביבה, ומגבלות עלות. להלן הן הטכנולוגיות הבולטות ביותר בשימוש תעשייתי נוכחי.

פלדה דמוי פחמן (DLC)

ציפוי DLC הם סרטי פחמן אמורפיים עם שיעור גבוה של אג"ח sp3 (כמו דימונד), המציע קשיחות בטווח של 10-30 GPa ו coefficient של חיכוך נמוך כמו 0.04-0.08 כאשר lubricated.הם מספקים יישומים ללבוש יוצאי דופן, חיכוך נמוך פלזמה או אינרציה כימית משמש נרחב רכיבי רכב (רכבת, piston) וביצועים גבוהים יותר מאשר DLCDLCD מושבעים (D) הוא נמוך יותר.

PTFE (Polytetrafluoroethylene)

PTFE, הידוע מסחרית כמו Teflon, מספק תווך נמוך מאוד של חיכוך (0.04-0.1) והתנגדות כימית מעולה.זה משמש לעתים קרובות כציפוי מחובר עם ראש הממשלה וטופקואט. FE הוא לא קשה כמו DLC, כך ללבוש חיים יכול להיות מוגבל תחת עומסים גבוהים או תנאי אברה.

Molybdenum Disulfide (MoS2) מסטיק

MoS2 יש מבנה גבישי שכבתי המאפשר ל Shear קלה לאורך מטוסים ביים, מה שהופך אותו סיכה מוצק מעולה תחת עומס גבוה תנאי ואקום. MoS2 ציפויים מוחלים על ידי שריפת, ריסוס, או PVD. החיכוך שלהם coefficient בדרך כלל נע בין 0.05 ל 0.15, בהתאם לחות (הם degrade בלחות גבוהות) ועומס הם בשימוש נרחב ביישומים, עבור מנגנונים מהירים יותר, הוא לעתים קרובות לשחיקה.

טיטניום נילד (TiN) ו Ceramics אחרים

TiN הוא ציפוי PVD בצבע זהב עם קשיחות סביב 20-25 GPa, בעוד ידוע בעיקר ציפוי כלי, הוא משמש גם חוטים מהירים עבור התנגדות ללבוש והקטנת תכונות גליה. TiN מספק מחסום נגד ללבוש דבק דבקים דבקים דביק אבל לא מציע חיכוך נמוך חד-משמעי - זה מסתמך על פני השטח.

Znc-Nickel ואלקטרו-plated Coatings

Zinc-nickel (עם 12-15% ניקל) הוא ציפוי הקרבי המספק הגנה על קורוזיה מעולה.למרות שלא בעיקר עבור הפחתה של חיכוך, זה יכול להיות משולב עם מעיל העליון אורגני או סיכה כדי להשיג גם חיכוך נמוך.זה נפוץ ב carrosion תחת קצבת שיער ורכיבים מעווטים חשופים למלחים.

Ceramic ו-Hyndings

טכנולוגיות מתפתחות כוללות ציפויים קרמיקה סולמות (למשל, סיליקה או אלומיניום) המציעים קשיחות גבוהה ויציבות תרמית. ציפויים היברידיים משלבים שכבות קשות עם סיכה מוצקה (למשל, DLC /PTFE רב שכבתיים) כדי לייעל הן ללבוש התנגדות וחיכוך נמוך. חלק מהמוצרים עכשיו משלבים חלקיקים או חלקיקים יהלום כדי לשפר את הביצועים.

שיטות יישום ושיקולי תהליכים

החלת ציפוי חוט הוא יותר מאתגר מאשר ציפוי משטח שטוח כי הגיאומטריה יוצרת וריאציות צליות עומק. שיטות נפוצות כוללות:

(FLT:0) Physical Vapor Deposition (PVDir): 1 המשמש DLC ו- TiN. דורש תא ריק, קו-of-sight deposition עבור חוטים פנימיים; תיקון מיוחד יכול לשפר את הכיסוי.
(FLT:0Chemical Vapor Deposition (CVDigue): טוב לציפוי אחיד על צורות מורכבות, אך טמפרטורות גבוהות (400-1000 מעלות צלזיוס) עלולות להשפיע על תכונות חומריות מהירות.
(FLT:0)Spraying: FLT 1 Common for PTFE, MoS2, וציפוי עשירי אבץ. Air-spray או אלקטרוסטטי תרסיס יכול להשיג כיסוי טוב; עובי ניתן לשלוט אך אחידות עשוי להשתנות.
(ב) [15] ,0 (ד) ⁇ או צנטריפוגאל: ⁇ 1:1; ;הספק לכמויות גדולות של ממריצים קטנים.החלקים מוכים ואז נצמדים לעודף, המשמש ל-PTFE וכמה סיכה מוצקה.
(FLT:0) Electroplating: FLT:1 משמש עבור אבץ-ניקל וציפויים מתכתיים אחרים.בקרת עובי מעולה; סיכון לחיסול מימן חייב להיות מנוהל באמצעות לאחר הליבה.

טיפולים שלאחר-הגנה כגון ריפוי (עבור PTFE) או לאחר הליכת לחץ DLC) הם קריטיים.הציפוי לא חייב לשנות את מימדי חוט מעבר לדרישות הסובלנות - באופן רטי, עובי מוגדר ל- ISO 4042 או ASTM F1941 עבור ממריצים.

בדיקות ותקנות ביצועים

מפרט ציפוי דורש אימות של ביצועים.שיטות מבחן נפוצות כוללות:

(FLT:0) בדיקת כוח יעילות מדידה יעילה (FLT:1 לכל ISO 16047 (מבחן כוח מהיר / clamp) או ASTM D1894 עבור סיכה.
(FLT:0) Wear ResistanceFLT:1 באמצעות בדיקות ללבוש Reciprocating (ASTM G133) או טעינה ספציפית סימולציה מחזורית.
(FLT:0) ארסלס ריסוס התנגדות קורוזיה 1FIRLT:1 ל ASTM B117 או ISO 9227, עם דרישות אופייניות של 48-720 שעות בהתאם לציפוי.
(FLT:0) Hydrogen embrittlementbrittlemental ReLT:1) בדיקה עבור ASTM F1940 או ISO 15330 עבור חלקים מצופים חשופים לתהליכים שופעים.
(FLT:0)Galling ResistanceFLT:1 בדיקות באמצעות בדיקת צוהר-לזדור (למשל, ASTM G98 על בלוק-על-על-ידי-בטן, אך עבור חוטים לעתים קרובות מבחן ספציפי לחזרה עד התקף).

תקני תעשייה כגון SAE J429 (לבריונים) ו- ISO 898-1 כוללים לעתים קרובות דרישות הקשורות לציפוי.רבים OEM יש מפרטים קנייניים המכתיבים סוג ציפוי, עובי, טווחי חיכוך (למשל, 0.12-0.18 עבור מזרזי הרכב), ואימות ביצועים.

יישומי תעשייה ומחקרי מקרים

חללי תעופה

בחלל, מזרז חייב לעמוד בפני רטט קיצוני, ⁇ טמפרטורה, וקורוזיון. קדמיום בשפע שימש היסטורית בשימוש, אבל הוא מוטבע בשל רעילות.FLT:0DLC ו- MoS2 ציפויים למנוע sphFLT 1 הם עכשיו סטנדרטי עבור מערכות ניקוי אוויריות ו inconel מהירים יותר במנועי מטוסים ומטוסים.

רכב

יצרני רכב משתמשים במשט מצופים כדי לשפר את איכות הרכב ולהקטין את בעיות האחריות. . . Engine head bras לעתים קרובות יש שכבת אבץ-ניקל עם PTFE העליוןcoat כדי להשיג חיכוך עקבי coefficients ומניעה קורוזיה במערכת הקירור. Transmissionfasts להשתמש MoS2 או DLC כדי להפחית את החיכוך בסביבות לחץ גבוה.

מכונות כבדות ובניה

ציוד הנחשף לבוץ, מים, אבק אברהיל דורש ציפויים חזקים. .bsper Track bratbator הם לעתים קרובות מצופים עם ראש ממשלה עשיר אבץ בתוספת PTFE העליוןcoat. ציוד מיינג עבה משתמש ציפויים MoS2 על מזרזים מעוגלים המשמשים במאורות רוטטים וממחץ, שבו ללבוש מטורף הוא חמור.

נפט וגז

מזרזי צוללות עומדים בפני לחץ גבוה, טמפרטורה נמוכה, וסביבות מימן sulfide.הם לעתים קרובות מצופים עם TiN או DLC כדי למנוע sulfide לחץ סדקים ורינג. מחקר על ידי המכון הבין-לאומי Fastener הראה כי מברגים DLC ב חיבורים על עלייה offshore הציג ירידה של 60% בפיזור בהשוואה פלדת אל-דפלד.

בחירת קריטריה: בחירת הסימון הנכון

מהנדסים חייבים להעריך מספר גורמים:

(FLT:0) טמפרטורות טווח: PTFE 1 PTFE מ-260 מעלות צלזיוס; MoS2 degrads מעל 350 מעלות צלזיוס באוויר; DLC יכול לפעול עד 400-500 מעלות צלזיוס; TiN ל-600 מעלות צלזיוס.
(FLT:0)Load and Contact Pressure: FLT:1גבהים דורשים ציפויים קשים (DLC, TiN) או סיכה מוצקה עם יכולת חיפוי (MoS2) PT עשוי לבלוט תחת לחץ קיצוני.
(FLT:0) חשיפה סביבתית: 1FLT:1 סביבות ימיים לדרוש עמידות קורוזיה; ואקום / גובה גבוה זקוק לגזימה נמוכה (DLC, MoS2).
(ב) חומר:0 (ב) ,0) ,בחומר: 1FLT:1, אלומיניום ותועלת טיטניום מ DLC למניעת גילוח; פלדה פחמן עשויה לדרוש הגנה על קורוזיה קודם.
(FLT:0) Cost ונפח: FLT:1 DLC הוא בדרך כלל $ 10 $0.5 $ עבור ממריצים קטנים; PTFE ו אבץ-ניקל זולים יותר (1.02 $ 0.10) עיבוד Batch מופחת עלות.
(ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מומלץ לבצע מבחן הסמכה בקנה מידה קטן עם מפרקים נציג לפני ייצור מלא.ספק הציפוי צריך לספק נתונים על יעילות של חיכוך, עמידות, תאימות עם פלוביטרינטים (יש ציפויים מסוימים משמשים עם שמן נוסף או שעווה).

מגמות עתידיות ב- Fastener Coatings

המונחים: Atomic Layer Deposition

סגסוגת שכבת אטומית (ALD) יכולה לייצר ציפויים אולטרה-תאין (5-20 nm) על משטחים מורכבים חוטים.זה מאפשר שליטה מדויקת של תכונות חיכוך מבלי לשנות סובלנות של מגרשי חוט.מחקר באוניברסיטת אילינוי הראה סרטי ALD-deposited alumina להפחית את החיכוך על ידי 40% על חוטי פלדה.

מחיאות כפיים וחכמים

ציפויים עצמיים כוללים microcapsules המכילים lubricant או קורטוזיה מעכבים כי קרע על נזק, שחרור סוכן ריפוי. עבור ממריצים, זה יכול להאריך את החיים במפרקים בלתי נגישים. כמה ניסוחים משתמשים חלקיקים מוטבעים נודדים ללבוש מסלולים.בנוסף, ציפויים "חכמים" כי שינוי צבע כאשר הם נחקרים עבור ניטור.

חלופות ידידותיות לסביבה

עם רגולציה גוברת על פלואורופולמרים מתכות כבדות, החוקרים מפתחים lubricants מבוסס ביולוגית (למשל, ננוקריסטלים של תאוז) ו חלופות מים ילידים PTFE. אזור אחר הוא ציפויים גרפין-enhanced, שבו כמויות זעירות של גרפן יכולות להפחית באופן דרמטי את החיכוך ולשפר את תכונות המחסום.

המונחים: double-Process Coatings

ציפויים היברידיים המשלבים שכבה קשה (לעמוד מולבש) עם פסגה נמוכה (כדי להפחית חיכוך) הם צוברים מתח.לדוגמה, בסיס טיN עם שכבת MoS2 העליון מניב חיכוך coefficient של 0.04 תוך שמירה על קשיחות של 20 GPa. אלה משמשים יותר ויותר ביישומים מחזור גבוה כמו מזרז חשמל.

מסקנה

ציפויים מתקדמים שינו את הביצועים של חוטים מהירים, המאפשרים מפרקים בטוחים יותר, ארוכים יותר ביישומים התובעניים ביותר.מפחמן דמוי יהלום בחלל ל-PTFE במכוניות, כל ציפוי מציע קבוצה ייחודית של תכונות שמטפלים בחיכוך ספציפי ובאתגרים של עייפות.כפי שטכנולוגיית הציפוי ממשיכה להתפתח – לדיוק ננומטרי, יכולות של עצמו, וציות סביבתיות – גורמים אפילו יהיו מסוגלים להתאים יותר לחיקויים הנכונים, כאשר הם מסוגלים לספק את הסביבה המתאימה.

(ב) לקריאה נוספת על תקני ביצועים של ציפוי, מתייחס למשאבים מ-FLT:0 (FastenalFLT:1), ה-FLT:2ASTM F1941 סטנדרטיתFLT 3, ומדריכי התעשייה מהמכון המהירים של ה-FLT:4Industrial Fastenerators InstituteFLT:55.