ما هي المواد المركب المعدني تزييت الذات؟

المواد المعدنية المركب للمعادن الذاتية هي مواد هندسية متقدمة مصممة لتقليل الاحتكاك والارتداء دون الاعتماد على مواد التشحيم السائلة الخارجية مثل الزيت أو الشحوم. هذه المواد ضرورية في التطبيقات التي تكون فيها الصيانة صعبة ، وظروف التشغيل متطرفة (درجة حرارة عالية ، فراغ ، أو بيئات تآكل) ، أو حيث يجب تجنب التلوث من مواد التشحيم التقليدية. يتم تحقيق وظيفة التشحيم الذاتي من خلال مجموعة هندسية بعناية من المواد. فيما يلي المكونات الأساسية والمواد المستخدمة في أنظمة التشتري الذاتي المعدنية المركبة ، المقدمة بتنسيق منظم ، نقطة تلو الأخرى.

1. مصفوفة معدنية (مادة أساسية)
توفر المصفوفة المعدنية قوة ميكانيكية ، وسعة الحمل ، والتوصيل الحراري ، والسلامة الهيكلية. تشمل مواد المصفوفة الشائعة:

البرونز (سبائك CU-SN): الأكثر استخدامًا على نطاق واسع بسبب مقاومة التآكل الممتازة ، وقابلية الآلات الجيدة ، والقدرة على الاحتفاظ بمواد التشحيم الصلبة. غالبًا ما يتم استخدام البرونز المسامي كسقالة لتسلل زيوت التشحيم.
الصلب (الكربون أو الفولاذ المقاوم للصدأ): يستخدم في التطبيقات عالية القوة. غالبًا ما تكون المركبات القائمة على الصلب مغلفة أو مشربة بمواد التشحيم.
سبائك النحاس والنحاس: توفر الموصلية الحرارية والكهربائية عالية ، مناسبة لاتصالات الانزلاق الكهربائية.
سبائك الألومنيوم: خفيفة الوزن ومقاومة للتآكل ، وتستخدم في تطبيقات الفضاء والسيارات حيث يكون الحد من الوزن أمرًا بالغ الأهمية.
السبائك القائمة على الحديد: فعالة من حيث التكلفة وقوية ، وغالبًا ما تستخدم في البطانات والمحامل الصناعية.
عادة ما يتم تصنيع المصفوفة باستخدام تقنيات المعادن للمسحوق - مع خلط مساحيق معدنية ، وضغطها تحت الضغط ، والتلبية في درجات حرارة عالية لتشكيل بنية مسامية أو كثيفة.

2. مواد التشحيم الصلبة (عوامل تقليل الاحتكاك الأولية)
يتم تضمينها داخل المصفوفة المعدنية ويتم إصدارها تدريجياً على السطح أثناء التشغيل ، مما يشكل فيلمًا منخفض القص الذي يقلل من الاحتكاك. تشمل مواد التشحيم الصلبة الرئيسية:

الجرافيت: زيوت التشحيم القائمة على الكربون فعالة في البيئات المؤكسدة وفي درجات حرارة مرتفعة (حتى 400 درجة مئوية في الهواء). إنه يعمل بشكل جيد في الظروف الرطبة حيث يساعد بخار الماء في تكوين أفلام تشحيم. غالبًا ما تستخدم في المركبات النحاسية أو الحديد.
Molybdenum Disulfide (MOS₂): المعروف عن بنية بلورية الصفائح ، يوفر Mos₂ تزييتًا ممتازًا تحت الأحمال العالية وفي البيئات الفراغية أو الجافة. إنه مستقر حتى 350 درجة مئوية في الهواء ويستخدم على نطاق واسع في تطبيقات الفضاء والدفاع.
polytetrafluoroethylene (PTFE): فلور الاصطناعي مع واحد من أدنى معاملات الاحتكاك. إنه ناعم وفعال في درجات حرارة منخفضة إلى معتدلة (حتى 260 درجة مئوية). غالبًا ما يتم مزج PTFE مع مواد التشحيم الأخرى لتعزيز الأداء.
ثاني كبريتيد التنغستن (WS₂): على غرار MOS₂ ولكن مع ثبات حراري أعلى وأداء أفضل في الظروف القاسية. أقل شيوعا بسبب ارتفاع التكلفة.
نيتريد البورون السداسي (H-BN): المعروف باسم "الجرافيت الأبيض" ، ويوفر تزييت في درجات حرارة عالية وفي البيئات الخاملة.
يتم تشتت مواد التشحيم هذه في جميع أنحاء المصفوفة أثناء التصنيع ويتم تعرضها تدريجياً مع ارتداء السطح ، مما يضمن تزييت طويل الأجل.

3. إضافات وعناصر صناعة السبائك
لتعزيز الأداء ، يتم دمج مواد إضافية في المركب:

الرصاص (PB): تاريخيا تستخدم لنعومة وتضمينها وقدرتها على تشكيل فيلم تشحيم. ومع ذلك ، بسبب المخاوف البيئية والصحية (الامتثال ROHS) ، يتم الآن تفضيل البدائل الخالية من الرصاص.
القصدير (SN): يحسن مقاومة التآكل والتوافق مع مواد العمود. في كثير من الأحيان يضاف إلى السبائك البرونزية.
الزنك (Zn) والنيكل (NI): تعزيز قوة ومقاومة التآكل في المركبات القائمة على الحديد.
كربيد السيليكون (SIC) أو أكسيد الألومنيوم (al₂o₃): تعزيزات السيراميك التي تزيد من الصلابة ، ومقاومة التآكل ، والاستقرار الحراري ، وخاصة في التطبيقات عالية التحميل.

4. طرق التصنيع التي تؤثر على تكوين المواد
تؤثر طريقة الإنتاج على بنية المواد والأداء النهائي:

مسحوق المعادن: الطريقة الأكثر شيوعا. يتم خلط المساحيق المعدنية مع مواد التشحيم الصلبة والإضافات ، وضغطها في الشكل ، وتلبس. هذا يخلق توزيعًا موحدًا لمواد التشحيم داخل بنية معدنية مسامية أو كثيفة.
التسلل: يتم تسلل التشكيلات المعدنية التي يسهل اختراقها (على سبيل المثال ، البرونز الملبد) مع مواد التشحيم المنصهرة أو سبائك نقاط النقطة المنخفضة (على سبيل المثال ، الرصاص) لملء المسام وتعزيز التشحيم.
رش البلازما أو الرش الحراري: يستخدم لإيداع الطلاءات ذات التشحيم الذاتي على الأسطح المعدنية ، والجمع بين المعادن ومواد التشحيم في الهياكل ذات الطبقات.
التصنيع الإضافي (الطباعة ثلاثية الأبعاد): التقنية الناشئة التي تسمح بالتحكم الدقيق في توزيع المواد والهندسة المعقدة.

5. التطبيقات ومزايا الأداء
يتم استخدام مواد التشحيم المعدنية المركبة في:

المحامل والبطانات في محركات السيارات والنقل
مكونات الانزلاق في البناء والآلات الزراعية
آليات الطيران (على سبيل المثال ، معدات الهبوط ، أنظمة التحكم)
الأتمتة الصناعية والروبوتات
المعدات البحرية والبحرية المعرضة للرطوبة والملح
تشمل المزايا:

انخفاض الصيانة والتعطل
التشغيل في درجات الحرارة والبيئات القصوى
مقاومة القضايا التلوث وختم
خدمة الخدمة الطويلة في ظل ظروف انزلاقية مستمرة

المواد المعدنية المعدنية ذاتية التشحيم هي أنظمة معقدة تجمع بين مصفوفة معدنية قوية (البرونز ، الصلب ، النحاس ، إلخ) ، مواد التشحيم الصلبة (الجرافيت ، MOS₂ ، PTFE) ، والمضافات التي تعزز الأداء. من خلال التصنيع المتقدم ، توفر هذه المواد عملية موثوقة وخالية من الصيانة في التطبيقات الصعبة. مع انتقال الصناعات نحو التقنيات الأكثر خضرة وأكثر كفاءة ، يستمر تطوير المركبات الخالية من الرصاص وعالية الأداء في النمو ، مما يضمن دورها الحاسم في الهندسة الميكانيكية الحديثة.