Brąz, kompozyt czy tworzywo sztuczne? Dobór materiału tulei pod kątem nacisków powierzchniowych

Materiał tulei ślizgowej bezpośrednio wpływa na trwałość całego układu. Odpowiedni wybór w tej kwestii największe znaczenie ma przy dużym nacisku powierzchniowym. Jak podjąć właściwą decyzję w zależności od wartości tego parametru? Wyjaśniamy!

Czym jest nacisk powierzchniowy i jakie ma znaczenie

Nacisk powierzchniowy należy do podstawowych parametrów uwzględnianych przy doborze tulei ślizgowej. Określa on, jaka siła działa na powierzchnię styku elementów roboczych. Wskazuje zatem, jak mocno w danym układzie obciążona jest tuleja. Do obliczenia tego parametru stosuje się prosty wzór: 

p = F / (d × L) 

Litera F oznacza obciążenie, d średnicę wału, a L długość tulei. Wynik podaje się zwykle w MPa. Zasada doboru tulei jest prosta: im wyższy nacisk powierzchniowy, tym większa wymagana odporność materiału na odkształcenia, zużycie i przegrzewanie.

Jak zachowuje się brąz przy wysokich naciskach

Brąz bardzo dobrze znosi duże naciski powierzchniowe, obciążenia udarowe i wysoką sztywność układu. Dlatego materiał ten chętnie stosuje się w cięższych aplikacjach przemysłowych, maszynach roboczych, czy układach wolnobieżnych. Jego dużą zaletą jest także dobra przewodność cieplna, wspomagająca odprowadzanie ciepła ze strefy tarcia. Podsumowując, tuleje ślizgowe brązowe warto rozważyć tam, gdzie obciążenie jest wysokie, a ruch względnie wolny, natomiast układ musi zachować stabilność przy długiej pracy. Trzeba go jednak smarować lub wprowadzić czynnik obniżający tarcie w strukturę materiału. Czasem jest to to PTFE  lub grafit, a czasem olej. Ważna jest także technologia wykonania tulei z brązu.  Brązy lane mają o wiele większą odporność na naciski niż brązy spiekane.

Gdzie najlepiej wypada kompozyt

Kompozyty złożone z kilku różnych warstw stanowią dobry wybór w przypadku potrzeby wysokiej nośności przy jednoczesnym istotnym ograniczeniu obsługi serwisowej. Tego typu tuleje często pracują w warunkach utrudnionego lub niepożądanego smarowania. Z tego względu modele z kompozytu to najczęściej tuleje ślizgowe – https://inbear.pl/tuleje-slizgowe/ – niewymagające dodatkowego smarowania. Przy dużych naciskach powierzchniowych kompozyty często okazują się korzystnym kompromisem między wytrzymałością a niskim współczynnikiem tarcia i ceną. Sprawdzają się w wielu zastosowaniach: 

• urządzeniach przemysłowych,
• mechanizmach z ruchem wahliwym,
• wszystkich układach, w których liczy się przewidywalna, powtarzalna praca.

Kiedy wystarczy tworzywo sztuczne

Tworzywo sztuczne zwykle wybiera się do pracy z niższymi lub umiarkowanymi naciskami, tam gdzie duże znaczenie ma odporność na wilgoć, chemikalia lub korozję. Stanowi to dobre rozwiązanie dla lżejszych mechanizmów, automatyki, urządzeń pracujących w środowisku agresywnym albo tam, gdzie priorytet stanowi cicha praca. Takie tuleje ślizgowe są lekkie i w wielu przypadkach nie wymagają dodatkowego smarowania. Trzeba jednak uważać przy dużych obciążeniach.

Jak dobrać materiał do wymagań aplikacji

Wybierają materiał tulei, warto przyjąć prostą zasadę:

• Bardzo wysokie naciski i obciążenia udarowe – postaw na brąz lub inne metale
• Wysokie naciski przy ograniczonym smarowaniu – przeważnie najlepsze będą kompozyty
• Niższe i średnie naciski, wysoka wilgoć i agresywna chemia, wymagana cicha praca – odpowiedni wybór stanowią tworzywa sztuczne.

Dobór tulei warto zawsze oprzeć na rzeczywistym obciążeniu i warunkach pracy. Wtedy najłatwiej ocenić, czy lepszym rozwiązaniem będzie brąz, kompozyt, czy tworzywo sztuczne. Przede wszystkim należy postawić na jakościowe tuleje, takie jak dostępne w INBEAR łożyska ślizgowe – https://inbear.pl/. Znajdziesz tam modele z różnych materiałów, co pozwala dopasować rozwiązanie do każdego zastosowania oraz fachowe doradztwo.