در طراحی و استفاده از موتورهای ، انتخاب مواد تأثیر مهمی در مقاومت سایش و مقاومت در برابر دمای بالا دارد. از آنجا که اجزای اصلی موتورهای ون ، تیغه ها و روتورها در معرض استرس و اصطکاک مکانیکی بزرگی قرار دارند ، بنابراین کیفیت مواد آنها مستقیماً عمر خدمات و عملکرد کار موتور را تعیین می کند.
مقاومت در برابر سایش یک شاخص عملکرد مهم برای موتورهای Vane برای حفظ راندمان بالا در استفاده طولانی مدت ، به ویژه در زمان بار بالا و عملکرد پر سرعت است. سختی ، زبری سطح و مقاومت در برابر اصطکاک مواد بر مقاومت سایش موتور تأثیر می گذارد. اثرات مواد مشترک بر مقاومت در برابر سایش به شرح زیر است:
فولاد کربن بالا یا فولاد آلیاژ از سختی و استحکام بالایی برخوردار است ، می تواند در برابر بارهای بزرگ مکانیکی مقاومت کند و در برابر آسیب اصطکاک مقاومت کند. این مواد به خوبی تحت بارهای زیاد عمل می کنند ، به خصوص هنگام دویدن با سرعت زیاد ، که می تواند به طور موثری سایش را کاهش دهد.
با وجود سختی زیاد ، هنوز هم تحت تأثیر محیط با درجه حرارت بالا قرار می گیرد ، که ممکن است باعث افزایش شرارت آن شود ، بنابراین باید در دماهای پایین یا با سیستم خنک کننده مورد استفاده قرار گیرد.
فولاد ضد زنگ نه تنها از سختی خوبی برخوردار است ، بلکه از مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر سایش نیز برخوردار است و برای استفاده در محیط های مرطوب و بسیار خورنده مناسب است.
سختی آن معمولاً پایین تر از فولاد کربن بالا است و مقاومت در برابر سایش آن نسبتاً ضعیف است ، اما با بهینه سازی ترکیب آلیاژ (مانند اضافه کردن عناصری مانند مولیبدن و نیکل) می توان مقاومت سایش آن را بهبود بخشید.
آلیاژ تنگستن از سختی و مقاومت در برابر سایش بسیار بالایی برخوردار است و برای کار در شرایط شدید ، به خصوص در دمای بالا ، بار بالا و سرعت بالا مناسب است.
پردازش پر هزینه و دشوار است ، بنابراین فقط در برخی از برنامه ها که نیاز به عملکرد بالاتر دارند انتخاب می شود.
مواد سرامیکی از سختی بسیار بالایی ، مقاومت در برابر سایش خوب و مقاومت در برابر خوردگی برخوردار هستند و به ویژه برای استفاده در محیط هایی با تلفات اصطکاک بزرگ مناسب هستند.
سرامیک ها نسبتاً شکننده هستند و به راحتی تحت تأثیر بیش از حد قرار می گیرند ، بنابراین معمولاً فقط در برنامه های تحت بارهای با ضربه کم استفاده می شوند.
برخی از پلیمرها و کامپوزیت های با کارایی بالا ، مانند Polytetrafluoroethylene (PTFE) یا کامپوزیت های فیبر کربن ، از خصوصیات سایش و روغن کاری خوبی برخوردار هستند. آنها می توانند به طور موثری سایش و از دست دادن انرژی بین سطوح اصطکاک را کاهش دهند.
این مواد معمولاً از نظر سختی کم هستند و برای استفاده در سناریوهای کم بار مناسب هستند. آنها نمی توانند در برابر شوک مکانیکی شدید مقاومت کنند.
مقاومت در برابر دمای بالا یک عامل مهم در این است که آیا موتورهای ون می توانند به طور پایدار در محیط های درجه حرارت بالا ، به ویژه در زمان بار بالا و کار طولانی مدت کار کنند. مقاومت در برابر دمای بالای مواد مختلف به شرح زیر است:
عناصر اضافه شده به فولاد آلیاژ (مانند کروم ، مولیبدن ، نیکل و غیره) می توانند به طور موثری مقاومت در برابر دمای بالا را بهبود بخشند. برای استفاده در محیط های درجه حرارت متوسط و بالا مناسب است و می تواند سختی و استحکام را در یک محدوده دمای خاص حفظ کند.
اگرچه فولاد آلیاژ از مقاومت در برابر دمای بالا برخوردار است ، اما ممکن است در محیط های درجه حرارت بالا بالاتر از 300 درجه سانتیگراد نرم شود و در نتیجه باعث تخریب عملکرد شود.
ترکیب آلیاژ بالا در فولاد ضد زنگ مقاومت در برابر دمای بالا به آن می بخشد ، به خصوص هنگامی که دمای محیط زیاد باشد ، فولاد ضد زنگ می تواند پایداری بالایی را حفظ کرده و مستعد اکسیداسیون نباشد.
مقاومت در برابر دمای بالا از جنس استنلس استیل معمولاً به اندازه آلیاژهای درجه حرارت بالا مناسب نیست و در دمای طولانی مدت ، ممکن است باعث اکسیداسیون یا درشت دانه مواد شود و از این طریق بر خصوصیات مکانیکی تأثیر بگذارد.
آلیاژهای درجه حرارت بالا (مانند آلیاژهای مبتنی بر نیکل ، آلیاژهای مبتنی بر کبالت و غیره) از مقاومت در برابر دمای بسیار بالایی برخوردار هستند و می توانند در محیط های بالاتر از 1000 درجه سانتیگراد کار کنند. این برای استفاده در محیط های با دمای بسیار بالا مناسب است و می تواند سختی ، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی خود را حفظ کند.
آلیاژهای با درجه حرارت بالا بسیار گران و پردازش هستند و معمولاً فقط در صنایع ویژه یا برنامه های سطح بالا مورد استفاده قرار می گیرند.
مواد سرامیکی در برابر درجه حرارت بالا بسیار مقاوم هستند و می توانند بدون نرم شدن یا تغییر شکل در محیط های با درجه حرارت بسیار بالا ، از دمای بسیار بالا (به عنوان مثال بیش از 1000 درجه سانتیگراد) مقاومت کنند.
مواد سرامیکی شکننده هستند و برای ضربه یا لرزش شدید مناسب نیستند ، بنابراین دامنه کاربرد آنها نسبتاً باریک است و معمولاً فقط در برنامه های با دقت و کم کار مورد استفاده قرار می گیرند.
برخی از پلیمرهای مقاوم در برابر درجه بالا (مانند پلی آمید ، PTFE و غیره) می توانند درجه خاصی از انعطاف پذیری و مقاومت در برابر سایش را در محیط های درجه حرارت بالا حفظ کنند. مواد کامپوزیت می توانند با ترکیب اجزای مختلف ، عملکرد کار خوبی را در دماهای خاص ارائه دهند.
بیشتر پلیمرها در محیط های درجه حرارت بالا بالاتر از 250 درجه سانتیگراد تحت تخریب حرارتی قرار می گیرند ، بنابراین برای شرایط شدید درجه حرارت مناسب نیستند.
انتخاب مواد موتورهای پره باید به طور جامع عواملی مانند دما ، بار ، خوردگی و عمر مورد انتظار محیط استفاده را در نظر بگیرد تا اطمینان حاصل شود که موتور می تواند عملکرد خوب و عملکرد پایدار طولانی مدت را تحت شرایط مختلف کار حفظ کند .
