Glavni pravci istraživanja tarnih materijala

Glavni pravci istraživanja tarnih materijala
Kako bi se prilagodili razvoju strojne industrije, usavršavanje i istraživanje novih tarnih materijala, s fokusom na sljedeće aspekte: poboljšati otpornost materijala na habanje, što određuje životni vijek uređaja za kočenje; kako bi se dobio dovoljno visok i stabilan koeficijent trenja koji osigurava pouzdanost i glatkoću rada uređaja za kočenje i prijenos.
Toplinsku otpornost tarnih materijala u osnovi karakteriziraju dva pokazatelja: otpornost na oksidaciju pri visokim temperaturama i sposobnost metalne matrice na kojoj se materijal temelji da zadrži dovoljnu mehaničku čvrstoću. Da bi se postigle više radne temperature, priješlo se na vatrostalnije metale i složenije legiranje. Kao što je teško opterećenje pod više materijala na bazi željeza umjesto materijala na bazi bronce: kako bi se poboljšala radna temperatura i granica mehaničke čvrstoće materijala na bazi bakra, aluminij umjesto kositra za legiranje bakra; materijali na bazi željeza uz dodatak nikla, kobalta, kroma, mangana, volframa, molibdena i drugih elemenata za izradu legure željeza, kako bi se dodatno poboljšala toplinska stabilnost i mehanička čvrstoća tarnog materijala na bazi željeza.
Frikcijski materijali na bazi željeza u kontaktu sa željezom na visokim temperaturama. Nestabilni grafit također se sve više nastoji zamijeniti inertnim sredstvima protiv zapinjanja (kao što je borov nitrid). Pod teškim opterećenjima predlažu se praškasti metalurški frikcijski materijali na bazi nikla i volframa. Kako bi se poboljšala njihova otpornost na oksidaciju, predlažu se tarni materijali na bazi vlakana od nehrđajućeg čelika. Za otpornost na habanje koristi se isto višestruko legiranje za povećanje čvrstoće metalne matrice tarnog materijala.
Kako bi se poboljšao i stabilizirao koeficijent trenja, provedeno je mnogo istraživanja u istraživanju novih sredstava za trenje i sredstava protiv zapinjanja. Kako bi se poboljšao koeficijent trenja tarnim materijalima na bazi željeza dodani su takvi spojevi: kao što su bor karbid, silicij karbid, cirkonij karbid, bor nitrid, itd. Za rad s velikim opterećenjem, kao sredstvo trenja silicijev dioksid s karbidom i nitrid zamijeniti.
U materijalima na bazi bakra, silicij, azbest, mulit i aluminijev oksid učinkovito se koriste kao sredstva za trenje za poboljšanje koeficijenta trenja. Molibden disulfid, volfram disulfid i bor nitrid naširoko se koriste u materijalima na bazi željeza za podešavanje koeficijenta trenja i poboljšanje svojstava protiv habanja. Topljivi metalni olovo, kositar, bizmut, antimon, kadmij i drugi aditivi obraćaju više pozornosti, oni su u trenju zbog povećanja temperature i pretvaraju se u tekućinu, kako bi se spriječila proizvodnja fenomena klizanja, kako bi se stabilizirao koeficijent trenja je prednost. U tarni materijal dodati od čistog karbida ili čistog nitrida stabilniji, veća čvrstoća složenog spoja učinio je puno posla. Materijali na bazi željeza i bakra u čvrstoj otopini tipa titana ili cirkonija kisika, ugljika, dušikovih spojeva TiO-TiN-TiC ili Zr-ZrO-ZrN, koeficijent trenja ovog materijala je 0.55 , otpornost na habanje može se povećati za više od 9 puta.
Pri brzini trenja od 40 ml/s, tarni materijali s više od 2% titanovog oksida i 3% do 10% oksida silicija, aluminija, cirkonija, magnezija, berilija, kalcija i kroma u materijalima na bazi željeza i bakra su preporučeno.
Jedan od predloženih novih smjerova je da se u pore prethodno sinterirane metalne matrice ugradi fino mljeveni stakleni prah, što se postiže impregniranjem silikonskom smolom koja sadrži suspendirane čestice stakla, nakon čega slijedi dodatna toplinska obrada.
Ako se u prošlosti proizvodnja praškastih metalurških tarnih materijala uglavnom temeljila na praktičnom iskustvu, u budućnosti će se glavna pažnja posvetiti proučavanju mehanizma trenja i trošenja tijekom rada tarnog para, što će omogućiti znanstveno istraživanje osnova za projektiranje tarnih materijala sa traženim svojstvima.