ضریب اصطکاک بوش های گرافیتی کربن در مقابل سایر مواد

بوش های گرافیتی کربن به دلیل ترکیب متمایز از اصطکاک کم ، پایداری حرارتی عالی و مقاومت شیمیایی به طور گسترده ای به عنوان یک انتخاب مواد پیشرفته در زمینه تریبولوژی در نظر گرفته می شوند. این خصوصیات باعث می شود که بوش های گرافیتی کربن در برنامه های مختلف از ماشین آلات سنگین و اجزای خودرو گرفته تا تجهیزات هوافضا و پردازش شیمیایی بسیار ارزشمند باشد. درک کاملی از چگونگی مقایسه ضریب اصطکاک بوش های گرافیتی کربن با سایر مواد بوشینگ رایج مانند برنز ، فولاد و پلیمرها در هر دو شرایط خشک و روان برای انتخاب مواد و عملکرد بهینه ضروری است.

عملکرد وضعیت خشک
در شرایط خشک در حال اجرا ، بوش های گرافیتی کربن اغلب با حفظ ضریب اصطکاک به طور قابل توجهی پایین تر از بوش های فلزی سنتی بهتر عمل می کنند. نکته اصلی این مزیت در ساختار اتمی منحصر به فرد گرافیت نهفته است: یک شبکه لایه ای شش ضلعی که در آن نیروهای ضعیف ون der Waals به لایه ها اجازه می دهند به راحتی بر روی یکدیگر حرکت کنند. این مکانیسم برشی داخلی ، روانکاری ذاتی را فراهم می کند ، که معمولاً به عنوان خودآزمایی گفته می شود. در نتیجه ، بوش های گرافیت کربن بسته به بار و سرعت می توانند با ضرایب اصطکاک به حداقل 0.1 تا 0.15 در شرایط خشک عمل کنند.

در مقابل ، بوش های فلزی مشترک مانند برنز یا فولاد ضرایب اصطکاک بسیار بالاتری را در شرایط خشک نشان می دهند ، که اغلب از 0.3 تا 0.5 یا بیشتر است. بدون روانکاری کافی ، این فلزات باعث افزایش سایش سطح ، گرمایش اصطکاک و تشنج نهایی می شوند. بوش های پلیمری نیز به دلیل سطوح اصطکاک کم ممکن است خشک عمل کنند ، اما به طور معمول ظرفیت بار کمتری دارند و در مقایسه با گرافیت کربن مقاومت حرارتی کمتری دارند.

عملکرد شرایط روغنکاری
هنگام استفاده از روغن کاری ، ضرایب اصطکاک کلیه مواد بوشینگ کاهش می یابد. با این حال ، بوش های گرافیتی کربن از نظر کاهش اصطکاک ثابت و ثبات ، عملکرد خود را حفظ می کنند. ساختار متخلخل گرافیت کربن به آن اجازه می دهد تا روان کننده ها را جذب و حفظ کند و یک مخزن را در درون مواد بوشینگ تشکیل می دهد. این مکانیسم روغن کاری داخلی حتی اگر روغن کاری خارجی متناوب یا ناکافی باشد ، به حفظ اصطکاک کم کمک می کند.

در محیط های روغن کاری شده ، بوش های گرافیتی کربن به طور معمول به ضرایب اصطکاک در محدوده 0.05 تا 0.1 دست یابید که با بوش های برنز روغن کاری شده یا بهتر است. بوش های برنز به شدت به یک فیلم روغن کاری مداوم برای جدا کردن سطوح کشویی متکی هستند و ضرایب اصطکاک آنها بسته به کیفیت روغن کاری و شرایط عملیاتی ممکن است متفاوت باشد. بوش های فولادی ، در حالی که قوی هستند ، معمولاً به روغن کاری دقیق نیاز دارند و در صورت خراب شدن روغن کاری ممکن است از اصطکاک بالاتر و سایش رنج ببرند.

مزایای زیست محیطی و عملیاتی
بوش های گرافیتی کربن به ویژه در محیط های چالش برانگیز که روش های روغن کاری سنتی محدود یا غیرممکن است ، سودمند هستند. به عنوان مثال ، در برنامه های درجه حرارت بالا بیش از 400 درجه سانتیگراد ، بسیاری از روان کننده ها تخریب یا تبخیر می شوند و اثربخشی بوش های فلزی را کاهش می دهند. با این حال ، بوش های گرافیتی کربن به دلیل ماهیت ذاتی خود که از نظر ماهیت و پایداری حرارتی بالا هستند ، اصطکاک و سایش کم را حفظ می کنند.

به طور مشابه ، در محیط های شیمیایی تهاجمی ، گرافیت کربن در برابر خوردگی و حمله شیمیایی بهتر از بسیاری از فلزات و پلیمرها مقاومت می کند و عملکرد اصطکاک کم را حفظ می کند. در محیط های خلاء یا فشار کم که از روان کننده های مایع به طور مؤثر استفاده نمی شود ، بوش های گرافیتی کربن اغلب انتخاب ارجح هستند.

ظرفیت بار و مقاومت در برابر سایش
علاوه بر اصطکاک کم ، بوش های گرافیتی کربن از ظرفیت حمل بار خوب و مقاومت در برابر سایش برخوردار هستند و آنها را برای کاربردهای سنگین مناسب می کند. سختی و یکپارچگی ساختاری آنها را قادر می سازد ضمن حفظ ضریب اصطکاک پایدار در دوره های طولانی مدت ، در برابر فشارهای مکانیکی مقاومت کنند. همراه با رفتار خودآزمایی آنها ، این منجر به کاهش چرخه نگهداری و عمر طولانی تر در مقایسه با مواد بوشینگ معمولی می شود.

ضریب اصطکاک بوش های گرافیتی کربن به طور کلی پایین تر از بوش های سنتی فلز یا پلیمری در هر دو شرایط خشک و روان است. خودآزمایی طبیعی آنها باعث کاهش سایش و گرما می شود ، در حالی که توانایی آنها در حفظ روان کننده ها باعث افزایش ثبات عملکرد می شود. بوش های گرافیتی کربن به ویژه در محیط های سخت مانند درجه حرارت بالا ، قرار گرفتن در معرض شیمیایی و شرایط خلاء که در آن مواد دیگر برای حفظ اصطکاک کم تلاش می کنند ، مؤثر هستند.

این خصوصیات ، بوش های گرافیتی کربن را به عنوان یک گزینه ایده آل برای برنامه هایی که خواستار قابلیت اطمینان ، کاهش نگهداری و استفاده از انرژی کارآمد هستند ، می کند. در هنگام انتخاب بوش ، مهندسان باید ویژگی های برتر اصطکاک گرافیت کربن را به عنوان یک عامل اصلی برای بهینه سازی عملکرد و دوام در نظر بگیرند .