Panduan Pemilihan Bahan Bantalan Umum

Pemilihan bahan bantalan secara langsung mempengaruhi keandalan dan masa pakai sistem mekanik, yang membutuhkan keselarasan dengan kondisi operasi (beban, kecepatan, lingkungan).Bahan bantalan arus utama dikategorikan menjadi tiga jenisDi bawah ini adalah analisis teknis karakteristik dan skenario aplikasi mereka.

I. Bahan logam: Pilihan utama untuk bantalan beban kekuatan tinggi

1Paduan bantalan (Paduan Babbitt/Metal Putih)

• Komposisi & Struktur: Paduan matriks lunak dengan timah atau timbal sebagai dasar, yang mengandung butiran keras antimon-timah (Sb-Sn) dan tembaga-timah (Cu-Sn).
• Keuntungan Utama:
  • Matriks lunak memberikan fleksibilitas dan konformabilitas yang tinggi, sementara butiran keras meningkatkan ketahanan terhadap keausan;
  • Kemampuan embedabilitas yang luar biasa (memungkinkan partikel kotoran untuk tertanam, mencegah goresan jurnal) dan sifat anti-paparan;
  • Konduktivitas termal yang baik (mengurangi akumulasi panas gesekan) dan adsorpsi minyak (meningkatkan pelumasan).
• Pembatasan:
  ▪ Kekuatan yang rendah, sehingga perlu digunakan sebagai lapisan tipis (0,5-5 mm) yang dibuang pada cangkang bantalan perunggu, baja, atau besi cor;
  ▪ Mahal, cocok untuk beban berat, aplikasi kecepatan menengah dengan persyaratan pelumasan yang ketat (misalnya, turbin uap, poros utama mesin pembakaran internal).

2. Paduan tembaga

• Tipe-tipe Tipikal:
  ▶Timah Perunggu: Sifat anti gesekan yang sangat baik, digunakan dalam skenario beban berat berkecepatan menengah (misalnya, bantalan poros baling-baling kapal), tetapi dengan konformitas yang lebih rendah terhadap paduan bantalan;
  ▶Timah Perunggu: Kemampuan anti kejang yang tinggi, cocok untuk beban berat berkecepatan tinggi (misalnya, bantalan mesin pesawat);
  ▶Aluminium Perunggu: Kekuatan tinggi dan kekerasan, anti-kejang lemah, digunakan dalam beban berat kecepatan rendah (misalnya, bantalan mesin pertambangan).
• Keuntungan Umum: Kekerasan dan kapasitas beban yang lebih tinggi daripada paduan bantalan, menawarkan efisiensi biaya yang lebih baik.

3. Paduan berbasis aluminium

• Fitur Teknis:
  • Ketumpatan rendah (sekitar 1/3 dari paduan tembaga), ketahanan korosi yang kuat, dan kekuatan kelelahan yang tinggi;
  • Dapat diproduksi sebagai komponen monometallik atau struktur bimetallik (lapisan berbasis aluminium + dukungan baja), menggantikan beberapa paduan bantalan dan perunggu.
• Aplikasi: Bantalan mesin otomotif, bantalan kompresor dalam skenario beban menengah kecepatan tinggi.

4. Besi cor (Besi cor abu-abu/Besi cor tahan lama)

• Mekanisme Penguatan: Serpihan grafit (lamellar atau nodular) membentuk lapisan pelumasan padat, menyerap pelumasan untuk meningkatkan pelumasan batas.
• Pembatasan:
  ▪ Rapuh dengan konformasi yang buruk, hanya cocok untuk aplikasi beban ringan dengan kecepatan rendah (misalnya, mesin pertanian, bantalan alat tangan);
  ▪ Membutuhkan pelumasan, tidak cocok untuk lingkungan beban benturan.

II. Bahan Nonmetal: Solusi untuk Lingkungan Khusus

1. Bahan polimer (plastik)

• Jenis Umum:
  ▶ Resin Fenol: Tahan suhu tinggi (150°C), kekuatan tinggi, digunakan dalam bantalan gearbox;
  ▶ Nylon (PA): Pengluburan diri yang baik, penyerapan kejut, cocok untuk lingkungan berdebu;
  ▶ Polytetrafluoroethylene (PTFE): Koefisien gesekan yang sangat rendah (0,04), tahan korosi, dapat digunakan tanpa pelumasan.
• Keterbatasan Aplikasi:
  ▪ Konduktivitas termal yang buruk (1/200 baja), yang membutuhkan kontrol kecepatan operasi (≤ 0,5 m/s) dan tekanan (≤ 3 MPa);
  ▪ Koefisien ekspansi linier yang tinggi (10 kali lipat dari baja), yang membutuhkan jarak yang lebih besar 2×3 kali dari bantalan logam;
  ▪ Kekuatan rendah dan rentan merayap, tidak cocok untuk bantalan jarak jauh yang presisi tinggi.

2. Bahan Karbon-Grafit

• Keuntungan Kinerja:
  • Self-lubrication bergantung pada uap air yang diserap dan pelumas yang disemprotkan (misalnya, logam, PTFE, molybdenum disulfide);
  • Ketahanan suhu tinggi (lebih dari 600°C), ketahanan korosi, cocok untuk vakum atau lingkungan yang sangat korosif (misalnya, bantalan pompa kimia).
• Kekayaan Material: Kandungan grafit yang lebih tinggi mengarah pada kekerasan yang lebih rendah dan koefisien gesekan yang lebih kecil (sedikit 0,08).

3Karet dan Kayu

• Karet: Elastisitas tinggi, penyerapan kotoran, digunakan dalam lingkungan yang dilumasi air atau tercemar (misalnya, bantalan peralatan pengolahan air limbah);
• Kayu: Struktur berpori untuk impregnasi minyak, cocok untuk lingkungan berdebu (misalnya, mesin tekstil, bantalan mesin pertanian), yang membutuhkan perawatan permukaan untuk peningkatan ketahanan keausan.

III. Bahan logam berpori: Optimal untuk skenario pelumasan diri

1Prinsip material

• Proses Produksi: Serbuk logam (terutama besi/perunggu) dipencet dan disinter menjadi struktur berlubang (porositas 10%~35%) yang jenuh dengan minyak sebelum digunakan untuk membentuk bantalan yang direndam minyak.
• Mekanisme pelumasan:
  ▶ Selama operasi: Rotasi jurnal dan kenaikan suhu melepaskan minyak dari pori-pori ke permukaan gesekan;
  ▶ Saat mati: Aksi kapiler menarik minyak kembali ke bantalan, memungkinkan pelumasan diri secara berkala.

2. Bahan & Aplikasi Tipikal

• Besi berlubang: Kekuatan yang lebih tinggi, digunakan dalam skenario beban menengah dengan kecepatan rendah seperti lapisan pabrik, bantalan poros cam mesin pembakaran internal;
• Perunggu berlubang: ketahanan haus yang baik, cocok untuk kipas listrik, mesin tekstil, dan bantalan generator mobil (beban ≤10MPa, kecepatan ≤2m/s).
• Rekomendasi Penggunaan: Pengisian minyak secara teratur untuk kinerja optimal, tidak cocok untuk beban dampak atau kecepatan tinggi (> 3m/s).

Referensi Keputusan Seleksi

Kesimpulan

1. Beban berat & kecepatan tinggi: Prioritas paduan bantalan atau timah perunggu dengan sistem pelumasan paksa;
2. Lingkungan korosif/bebas minyak: Menggunakan plastik PTFE atau bahan karbon-grafit, memperdagangkan beberapa kapasitas beban untuk adaptasi lingkungan;
3. Penggilingan diri dengan biaya rendah: Bahan logam berpori sangat ideal untuk skenario beban cahaya kecepatan rendah.
   Dengan mengevaluasi secara komprehensif parameter seperti beban, kecepatan, suhu, dan media lingkungan, dan menggabungkan sifat fisik-mekanis material dengan biaya,umur kerja bantalan dan keandalan operasi peralatan dapat ditingkatkan secara signifikan.