Friction ve Fastener Threads'te Giyinme ve Giyinme Meydanları
Hızlı iplikler mekanik meclislerin rakip kahramanlarıdır, yükler taşıyan ve aşırı koşullar altında ortak bütünlüğü sürdürmektir. Ancak bu hassas yüzeyler sürekli olarak aşınmaya ve yüksek zaman içinde aşınmaya çalışan döngü yükleri için de geçerlidir.Bu nedenle, bu bozulmaya neden olabilir, önceden yük kaybı - yıkıcı başarısızlıklara yol açıyor.
Bu kontakt taşıyıcılar yüksek temas baskıları altında mating yüzeyler arasında asperity temasından doğarlar, genellikle malzemelerin verim gücünü aşıyorlar. Bu kontakt ısı yaratır, yapıştırıcı aşınmasını teşvik eder ve soğuk kaynak oluşturmaz.
Gelişmiş kaplamalar bu zorluklara dönüştürücü bir çözüm olarak ortaya çıktı. Düşük bir işitme cihazı, sürüklenme katları arasında dayanıklı bir film, doğrudan metal-metal bağlantısını önler ve korroive ortamlara karşı bariyer koruma sağlar.
Friction Azımının Bilimi ve Korumak
Thread'de Friction in Threads
Bir taşıyıcı sıkılandığında, tork üç arayüzde sürtünmeye geçmelidir: bu sürtünmenin altında, iplikler içinde ve bazen bir ortak davranışı ile arayüzde.Ücretsiz kaplamalar bunu elde etmek için elde eder:0) Yaygın olarak yük altında 30-50 $ değerindeki yüksek çözünürlükte, sabit iletişim alanını azaltır ve daha düşük maliyetli bir şekilde basınç sağlar.
Kaplamalar ayrıca birkaç mekanizmayla aşınmayı azaltır. Yüksek çözünürlükte elmas benzeri karbon gibi kaplamalar (DLC) sert partiküllere karşı koruyucu bir zırh olarak giymeye karşı koruyucu bir zırh olarak aşınmaya karşı dayanıklıdır. Katı yağ kaplamalar molybdenum disulfide (MoS2), normal aşınmadan sonra bile yağdırır. Bazı kaplamalar yağlayıcı tabakaları baskı altında yavaş yavaş koruma sağlar.
Anahtar Giyim Mekanizmaları Adresed
- [FONT:0)Adhesive aşınma[[DÜDÜT:1) Yerelleştirilmiş asperities kaynağı meydana geldiğinde, düşük yüzey enerjisi ile kaplamalar yapıştırıcı kuvvetlerini azaltır.
- [FONT:0]Abrasive aşınma[[Döntgenler) sert bir enkaz veya kirleticilerden kaynaklanan yumuşak kaplamalar, penetrasyona karşı direnen pürüzsüz kaplamalar ile karşılanır.
- [FONT:0)Corrosive aşınma[[DÜDÜT:1) Deniz veya kimyasal ortamlarda bozulmayı hızlandırır; bariyer kaplamaları substratı korur.
- [FONT:0]Fretting wear[[DÜDÜT:1] mikro ölçekli osilasyonlarda, galon olmadan göreceli hareket sağlayan kaplamalar tarafından azaltılabilir.
Hızlı Konular için Gelişmiş Kaplamalar Türleri
Bir kaplama seçimi yük, sıcaklık, çevre ve maliyet kısıtlamalarına bağlıdır. Aşağıda mevcut endüstriyel kullanımda en belirgin teknolojilerdir.
Elmas benzeri karbon (DLC) Kaplamalar
DLC kaplamaları, yüksek oranda sp3 (diamond-like) tahvilleri ile morfize karbon filmleri ve 10-30 GPa aralığında sertleştirici ve 0.04-0.08. kadar yüksek çözünürlükte (fırıklanmış) ve diğer kaplamalar için yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte kullanım sağlar.
Filtre (Polytetrafluoroetilen) Kaplamalar
Paint olarak bilinen, ETF olarak bilinen, çok düşük bir sürtünme katsayısı sunar (0.04-0.1) ve mükemmel kimyasal direnç. Genellikle bir astar ve üst perde ile bir bağlanmış kaplama olarak uygulanır.Pazarlamalar, böylece aşınma hayatı yüksek yükler veya aşındırıcı koşullar altında sınırlı değildir. ancak, gıda işleme ekipmanları, tıbbi cihazlar ve düşük kapaklı kaplamalar gibi kuru yağdırıcılar gibi uygulamalarda başarır.
Molybdenum Disulfide (MoS2) Kaplamalar
MoS2, sabit uçaklar boyunca kolay hear sağlar, yüksek yük ve vakum koşulları altında mükemmel bir sağlam yağlayıcı yapar. MoS2 kaplamalar, sprey veya PVD. onların sürtünme aralığı genellikle 0.05 ila 0.15 arasında birleştirilir, nem (yüksek nemde bozulur) ve yük. Uydu dağıtım mekanizmaları için taşıyıcılar ve yüksek basınçlı hidrolik kondüktörler için.
Titanyum nitride (TiN) ve Diğer Sert Seramikler
TiN, 20-25 GPa'nın üzerinde sertliği olan altın renkli bir PVD kaplamadır. öncelikle araç kaplamaları için bilinen iken, titanyum karbonitride (TiCN), ve alüminyum nitride (AlTiN), her biri yapıştırıcı aşınmasına karşı bir bariyer sunar, ancak düşüklüğü teklif etmez ve oxidasyon direncine bağlıdır.
Çinko-Nickel ve Diğer Elektro Kaplamalar
Çinko-nickel (% 12-15 ile% 0.0) mükemmel korozyon koruması sağlayan bir çuval kaplamadır.Öncelikle sürtünme azaltımı için değil, organik bir üst kat veya yağlayıcı ile da düşük sürtünme elde etmek için birleştirilebilir.O, alt üst düzey takma bileşenlerde yaygındır ve yol tuzlara maruz kalan parçalarda yaygındır.
Seramik ve Hibrit Kaplamalar
Gelişen teknolojiler, yüksek sert ve termal istikrar sunan sol kaplamaları (örneğin, DLC /PTFE multikatmanları) hem aşınma direncini ve düşük sürtünmeyi optimize etmek için sol kaplamaları veya elmasları birleştirir.
Uygulama Yöntemleri ve Süreçleri
Bir iplike bir kaplama yapmak düz bir yüzey kaplamaktan daha zor çünkü geometri gölge ve derinlik varyasyonları yaratır: Ortak yöntemler şunları içerir:
- [FONT:0)Physical Vapor Deposition (PVD): [D: DLC ve TiN için kullanılan vakum odası, line-of-sight deposition. Kompleksi iç iplikler için karmaşık; özel düzeltmeler kapsama alanı artırabilir.
- [FONT:0)Chemical Vapor Deposition (CVD):[DÜDÜT:1) Komplek kaplamalar için iyi, ancak yüksek sıcaklıklar (400-1000°C) sabit malzeme özelliklerini etkileyebilir.
- [FONT:0]Spraying: [Dönetici için Ortak, MoS2 ve çinko-zengin kaplamalar. Air-spray veya estatik sprey iyi kapsama ulaşabilir; kalınlık kontrol edilebilir ancak üniforma değişebilir.
- [[Dip-spin veya sentrifugal uygulama: [DFLT:1] Küçük taşıyıcıların büyük hacimleri için verimlidir. parçalar daha sonra fazla kaldırmak için alınır ve sonra da, File ve bazı sağlam yağlar için kullanılır.
- [FONT:0)Electroplating: [Döntme: [Döntgenlik:0][Dönekli:0) çinko-nickel ve diğer metal kaplamalar için kullanılır. Mükemmel kalınlık kontrolü; hidrojen embrittlement riski post-baking yoluyla yönetilmelidir.
Tedavi (örneğin,) veya post-baking (Abraham stres rahatlaması için) gibi tedavi sonrası tedaviler kritiktir. kaplama, tolerans gereksinimlerinin ötesindeki boyutlarını değiştirmemelidir -tip olarak, kaplama kalınlıkları ISO 4042 veya ASTM F1941'de belirteçler için belirtilmiştir.
Test ve Performans Standartları
Bir kaplamayı belirtiniz performans doğrulama gerektirir. Ortak test yöntemleri şunları içerir:
- [FONT=0)Friction kat ölçümü [FONTT:1] ISO 16047 (fastener tok /clamp kuvveti testi) veya ASTM D1894 lubricity için.
- [FONT:0) Wear direniş[[[Dönetici: 1), yeniden kullanılan aşınma testleri (ASTM G133) veya bağlantılı döngü yüklemesi ile.
- [[0)Salt sprey korozyon direnci[[Dönetici: 1 ) ASTM B117 veya ISO 9227, kaplamaya bağlı olarak 48-720 saat tipik gereksinimleri ile.
- [FONT:0]Hydrogen Embrittlement[DÜT:1), ASTM F1940 veya ISO 15330'da kaplama işlemlerine maruz kalan parçalar için test.
- [FONT=0)Galling direniş[[Dönetici:0) Bir ipli bir bağlantı testi kullanarak test (örneğin, ASTM G98 blok açmada, ancak iplikler için genellikle belirli bir ton-dönüş testi için nöbet testi).
SAE J429 (kırklar için) ve ISO 898-1 gibi endüstri standartları genellikle kaplama ile ilgili gereklilikleri içerir. Birçok OEMs kaplama tipi, kalınlığı, sürtünme kat aralıkları (örneğin, 0.12-0.18) ve performans geçerliliği için özel özellikler içerir.
Endüstri Uygulamaları ve Vaka Çalışmaları
Havacılık Uzay Uzay Uzay Uzay
Uzayda, taşıyıcılar aşırı titreşime, sıcaklık gradientlere ve korozyona dayanmalıdır. Cadmium kaplaması tarihsel olarak kullanılıyordu, ancak toksisite nedeniyle faza kaldırıldı.TELS:0ContDLC ve MoS2 kaplamalar) artık standarttır.Inconel taşıyıcılar ve uçaktaki takma dişliler için standarttır. Örneğin, Airbus A350, motor pylon yapısında, saç sürtünmeyi azaltıp daha tutarlı bir önyükleme sağlar.
Otomotiv Otomotiv Otomotiv Otomotiv
Automakers montaj kalitesini artırmak ve garanti sorunlarını azaltmak için kapaklı kılavuzlar kullanır. Motor kafalı cıvatalar genellikle bir şişeyi kurtarmak için bir şişeye sahip bir deterjanla alüminyum-nickel katmanına sahiptir ve soğutma sistemi olmadan korozyonu önlemek için kritiktir.
Ağır Makine ve İnşaat
Kad, su ve aşındırıcı tozlara maruz kalan ekipman, sağlam kaplamalar gerektirir.Çalışan parçaları genellikle çinko-zengin bir astar ile kaplıdır ve maden ekipmanları, MoS2 kaplamalarını vibrating konveyörler ve ezers'da kullanılan iplikler üzerinde kullanır.Bu kaplamalar disassembly toktur ve saha koşullarında daha kolay bakım sağlar.
Petrol ve Gaz
Subsea taşıyıcılar yüksek baskı, düşük sıcaklık ve hidrojen sulfid ortamları ile sık sık sık TiN veya DLC ile kırık stres ve galing önlemek için kaplıdır. Uluslararası Hızlı Enstitüsü tarafından yapılan bir çalışma, DLC destekli cıvataların, metal olmayan 316 paslanmaz çelikle kıyasla yüzde 60 oranında azaldığını gösterdi.
Seçim Kriterleri: Doğru Kaplamayı Seç
Mühendisler çeşitli faktörleri değerlendirmelidir:
- [FONT=0) Sıcaklık aralığı: [Dönemli: [DüzgT:1] Filtreler 260°C'nin üzerindedir; MoS2 havadaki 350°C'nin üzerindeki notlar; DLC 400-500°C'ye çalışabilir; TiN'ye 600 °C'ye kadar çalışabilir.
- [FONT:0)Load ve iletişim basıncı: [DLCT:1] Yüksek yükler sert kaplamalar gerektirir (DLC, TiN) veya yük araç kapasitesi ile sağlam yağlar (MoS2).
- [FONT:0)Environmental maruz kalma: [DFLT:1] Deniz ortamları korozyon direnci talep eder; vakum/yüksek irtifa düşük gazlara ihtiyaç duyar (DLC, MoS2).
- [FONT:0)Substrate materyali: [Döntilmiş: [Döntilmiş: 1) 444'den alüminyum ve titanyum, galonları önlemek için faydalanabilir; karbon çelik ilk önce korozyon koruması gerektirebilir.
- [FONT=0]Cost ve hacim: [Dönetici:[Dönetici:0)) ) DLC genellikle küçük bağlantıcılar için bir parçası başına 0,5 $ 'dır; Filtre ve çinko-nickel daha ucuzdur (0.02-$0.10). Batch işleme maliyeti azaltır.
- [FONT:0)Yönergesel uyumluluk: [Dönerge: [Dönerge: 0,0)[Dönergesel uyumluluk:[Dönerge: [Döner:0)[Döner: [Döner: [Döner: 13/T: 13/01/T) ve ELV yönergeler belirli maddeleri kısıtlar (örneğin, hexavalent Kromium, kamyum).
Tam üretimden önce temsilci eklemlerle küçük ölçekli bir nitelik testi yapmak tavsiye edilir. kaplama tedarikçisi, sürtünme, dayanıklılık ve montaj yağları ile uyumluluk (bazı kaplamalar ek petrol veya balmumu ile kullanılır).
Fastener Kaplamalarda Future Trends
Nanocoatings ve Atom Katmanı Depozisyon
Atom tabakası ayrıştırma (ALD) ultra-thin (5-20 nm) karmaşık iplik yüzeylerde uygun kaplamalar üretebilir. Bu, Illinois Üniversitesi'nde yapılan çekim toleransları değiştirmeden sürtünme özelliklerini kesin kontrol sağlar.
Kendi kendini kınayan ve Akıllı Kaplamalar
Kendi kendine özgü kaplamalar, yağlayıcı veya korozyon inhibitörleri içeren mikrokapları içerir, hasar üzerine çöktüğünde, şifalı bir ajan serbest bırakabilir.ForConnecters, bu, ulaşılamaz eklemlerde yaşamı uzatabilir. Bazı formülasyonlar, gömülü nanoparçacıkları kullanarak, "akıllı" kaplamaları, koşul izleme için araştırıldığında renk değiştirir.
Çevre dostu Alternatifler
Kompoidler ve ağır metaller üzerinde artan düzenlemelerle, araştırmacılar biyo bazlı yağlayıcılar geliştiriyorlar (örneğin, hücre nano kristaller) ve su ile gelen Filtre alternatifleri. Başka bir alan grafiken-enhanced kaplamalar, küçük miktarlar grafikten dramatik bir şekilde azaltılabilir ve bariyer özelliklerini artırabilir.
Çift-Process Kaplamalar
Örneğin, bir MoS2 üst tabakanın sertliğini korurken, düşük çözünürlükte üst sıralı uygulamaları azaltır. Örneğin, bir TiN üssü, 20 GPa'nın sertliğini korurken, bir TiN üssü daha fazla yüksek döngüsü uygulamaları kullanır.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Gelişmiş kaplamalar, belirli bir sürtünme ve aşınma zorluklarını ele alan özel bir özellik sunuyor. kaplama teknolojisi geliştikçe, daha güvenli, daha uzun süreli ortaklar ve otomotivdeki elmas benzeri karbonlardan, otomotivdeki deterjanlara kadar, her kaplama, belirli bir sürtünme ve aşınmaya yönelik özellikleri eşsiz bir dizi sunuyor.
Yüzey performansı standartlarının üzerinde daha fazla okuma için, kaynaktan kaynak bakınız:0)Fastenal[Dönem:2) .Ücretsiz F1941 standardı) ve endüstri rehberleri [DDDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜDÜSÜDÜSÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN