یاتاقان تری متال چیست و چه ویژگی‌هایی دارد؟
یاتاقان تری متال چه خواصی دارد؟
دستیابی به ترکیبی از استحکام و نرمی یاتاقان‌ها در شرایطی امکان پذیر است که یاتاقان ساختار کامپوزیتی داشته باشد. خواص یاتاقانهای تری متال شامل استحکام خستگی بالا نسبت به یاتاقانهای بابیتی، قابلیت تحمل فشار اعمالی زیاد، استحکام بالا و دارای دمای کاری بالا است که این خواص امکان جا دهی ذرات ناخالصی و قابلیت انطباق مورد نیاز در بسیاری از کاربردهای یاتاقان را فراهم میکند. این خواص باعث کاربرد این نوع یاتاقان جداره نازک در تجهیزات دوار، کمپرسورهای رفت و برگشتی و موتورهای دیزلی مدرن شده است. یاتاقانهای موتور از استیل بک که روی آن لایه نسبتا مستحکم مس به همراه دو لایه دیگر یا استیل بک با پوشش آلومینیوم تشکیل شده است. تمایل به کاهش ابعاد موتور در طراحی موتورهای احتراق داخلی منجر به استفاده از یاتاقانهای متراکم یاتاقان تری متال و در نتیجه تحمل نیروهای متناوب بیشتر روی آنها می‌گردد.
یاتاقانهای تری متال که به دلیل دارا بودن سه لایه، تری متال نامیده می‌شوند جز گروه یاتاقانهای پوسته نازک هستند. دستیابی به ترکیبی از استحکام و نرمی یاتاقان‌ها در شرایطی امکان پذیر است که یاتاقان ساختار کامپوزیتی داشته باشد.
یاتاقان های تری متال از چه لایه هایی تشکیل شده است:
لایه میانی:
جنس این لایه از آلیاژی با حداقل خواص ضد اصطکاکی (قابلیت سازگاری و جا دادن) اما با مقاومت خستگی بالا به منظور فراهم کردن دوام و عمر یاتاقان حین کار تحت نیروهای متناوب است.
برای جلوگیری از شکست و خرابی یاتاقان در مواقع اضطراری روغن کاری مرزی، عدم وجود روغن، نامیزانی‌های قابل توجه یا انحراف شفت مقدار معینی از خواص ضد اصطکاکی سطحی نیاز است. این لایه روی استیل بک به روش ریخته گری یا زینترینگ با ضخامت mµ ۴۰۰-۲۰۰ اعمال میشود.
لایه میانی یاتاقانهای تری متال معمولا از مس (پایه آلیاژ)، pb %۲۵-۲۲، tin %۳-۲ تشکیل شده است. سرب در مس غیر قابل حل است و به صورت جداگانه در زمینه مس توزیع میشود و مانند یک روانکار جامد عمل میکند و باعث ایجاد خواص ضد اصطکاکی میشود. قلع با مس تشکیل ترکیبات بین فلزی می‌دهد و موجب استحکام‌دهی لایه میشود.
موانع نیکل:
این لایه بین لایه میانی و پوشش overlay جهت ممانعت از مهاجرت قلع از پوشش به ماده لایه میانی مس اعمال میشود.
نفوذ اتم قلع به مس به دلیل تشکیل ترکیبات بین فلزی سبب کاهش استحکام چسبندگی لایه پوشش overlay و لایه میانی می‌گردد. علاوه براین، نفوذ اتم قلع به مس باعث کاهش میزان قلع در پوشش overlay میشود و در نتیجه تضعیف مقاومت به خوردگی پوشش آلیاژ با پایه سرب را به همراه دارد. ضخامت موانع نفوذی حدود µm ۰-۱ است. روش اعمال پوششهای پایه سرب و موانع نیکل بوسیله روش الکتروپلیتینگ انجام میشود.
استیل بک:
جنس بدنه این نوع یاتاقان از فولاد است که نقش پشتیبان ساختار یاتاقان را دارد و در شرایط کاری نیروهای متناوب در دماهای بالا را تحمل میکند. با توجه به کاربرد مورد نیاز یاتاقان نوع فولاد به کار رفته در بدنه یاتاقان تغییر میکند. به عنوان مثال از فولادهای کم کربن SAE۱۰۰۸، SAE۱۰۱۰ و SAE۱۰۲۰ به عنوان متریال استیل بک در یاتاقانهای موتور استفاده میشود.
مزایای یاتاقان های تری متال:
- استحکام خستگی بالا
- قابلیت تحمل فشار اعمالی زیاد
- دمای کارکرد بالا
- دمای محیط پایین (یاتاقان های آلومینیومی)
لایه فلش:
بالاترین لایه که از ۱۰۰% قلع با ضخامت mµ ۵-۲ تشکیل شده است و برای ممانعت از اکسیداسیون و محافظت یاتاقان از خوردگی و آلودگی در شرایط انبارداری به کار می‌رود. این لایه هنگام به کار افتادن یاتاقان کارایی ندارد.
بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که این یاتاقان‌ها به علت لایه میانی مستحکم و اثر سختی مس در لایه نسبتاً نازک overlay استحکام خستگی بالایی را بروز می‌دهند. علاوه بر این، خاصیت جادهی عالی ذرات ناخالصی خارجی و خاصیت سازگاری عالی برای نامیزانی‌های کم از دیگر ویژگی‌های یاتاقانهای تری متال است.
یاتاقانهای پایه آلومینیوم نسبت به متریال یاتاقان پایه مس ارزان‌تر هستند و ترکیبات سمی سرب در آنها وجود ندارد. یاتاقان بایمتال آلومینیومی دارای لایه اعمالی با ضخامت بیشتر است که امکان جای‌دهی بیشتری را در یاتاقان‌ها نسبت به تری متال‌ها فراهم میکند. لایه آلومینیوم یاتاقان بایمتال نسبت به متریال پایه مس/ سرب در یاتاقانهای تری متال کمتر متحمل خوردگی میشود. در حالیکه یاتاقانهای تری متال قابلیت تحمل نیروهای بالاتری حدود ۳۴ درصد بیشتر را نسبت به یاتاقانهای بایمتال آلومینیومی دارند. یاتاقانهای تری متال در کاربردهای سخت از نظر پایداری و استقامت و در مصارف دریایی عملکرد بهتری را نشان می‌دهند. یاتاقانهای تری متال دارای استحکام بالاتر، مقاومت به خستگی بیشتر و سختی بالاتر نسبت به یاتاقان بایمتال هستند.