به عنوان یکی از اجزای اتصال کلیدی سیستم تعلیق خودرو، انتخاب مواد یاتاقانهای کمک فنر مستقیماً بر ظرفیت بار{0}، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خستگی و سازگاری محیطی تأثیر میگذارد و آن را به عامل اصلی تعیینکننده عملکرد محصول و عمر مفید تبدیل میکند. در مواجهه با شرایط مختلف رانندگی و الزامات عملکردی، این صنعت یک سیستم چند-مواد مبتنی بر کامپوزیت های زمینه فلزی، تکمیل شده توسط پلیمر و آلیاژهای ویژه ایجاد کرده است. انتخاب مواد مستلزم تعادل جامع خواص مکانیکی، امکان سنجی فرآیند و هزینه است.
کامپوزیت های زمینه فلزی بر میدان بلبرینگ کمک فنر غالب هستند و فولاد کروم بالا-(مانند GCr15) بیشترین استفاده را دارد. این نوع فولاد، پس از گاززدایی در خلاء، آهنگری دقیق و عملیات حرارتی متعدد، به سختی بالا (HRC60 و بالاتر) و استحکام خستگی تماس عالی دست می یابد و به طور موثر بارهای متناوب ایجاد شده توسط حرکت رفت و برگشتی با فرکانس بالا کمک فنر را تحمل می کند. ذرات کاربید به طور یکنواخت آن از شروع و انتشار ترک جلوگیری می کند و مقاومت به سایش را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد. در سناریوهایی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی بالا دارند، سطح را می توان با نیتریدینگ یا آبکاری کروم برای افزایش عمر مفید در محیط های مرطوب و پاشش نمک بیشتر تقویت کرد. مواد فلزی استحکام و قابلیت اطمینان بالایی دارند و آنها را برای شرایط-سنگین، سرعت بالا و بارهای پیچیده مناسب میسازد. با این حال، چگالی بالاتر آنها باید در برنامههای حساس به وزن در نظر گرفته شود.
پلیمرهای{0}}وزن مولکولی{1}بالا در سالهای اخیر شاهد گسترش کاربردهایشان بودهاند که ناشی از تقاضا برای سبکسازی و کاهش نویز است. پلاستیک های مهندسی مانند نایلون اصلاح شده (PA66+GF) و پلی اکسی متیلن (POM)، با چگالی کم (تقریباً یک{4}}هفتم فولاد)، خواص روانکاری عالی، و میرایی ارتعاش و جذب صدا خوب، در قطعات کمکی بدون بارگذاری مجدد و کم بار استفاده می شوند. این مواد دارای ضریب اصطکاک بسیار کمتری نسبت به فلزات هستند که باعث کاهش صدای کار و سایش قطعات جفت شده می شود. آنها همچنین مقاومت بهتری در برابر خوردگی شیمیایی از خود نشان می دهند و برای محیط های مرطوب، اسیدی و قلیایی مناسب هستند. با این حال، پلیمرها مقاومت نسبتاً محدودی در برابر حرارت و مقاومت در برابر خزش دارند و اغلب به تقویت فیبر شیشه یا افزودن پرکنندههای مقاوم در برابر سایش برای بهبود محدودیتهای عملکرد نیاز دارند. علاوه بر این، کاهش عملکرد ممکن است تحت بارهای بالا یا دماهای بالا طولانی مدت رخ دهد.
برای شرایط شدید، مانند-حمل و نقل سنگین، محیطهای{1} با دمای بالا، یا بارهای ضربهای قوی، مواد آلیاژی خاص دارای مزایای منحصر به فردی هستند. یاتاقانهای متالورژی پودر بر پایه مس- از ساختار متخلخل آغشته به روغن روانکننده برای دستیابی به "خود روانکاری" استفاده میکنند، که عملکرد خود را حتی در غیاب روغن حفظ میکند و خطر خرابی ناگهانی را کاهش میدهد. آلیاژهای تیتانیوم با استحکام ویژه{6} بسیار بالا و مقاومت در برابر خوردگی عالی، در هوافضا و سایر زمینهها با نیازهای بسیار بالا برای وزن و قابلیت اطمینان استفاده میشوند. اگرچه ساخت این مواد گرانتر است، اما عملکرد جامعی را ارائه میدهند که برای فلزات و پلیمرها در سناریوهای خاص به سختی مطابقت دارند.
در انتخاب مواد واقعی، ارزیابی ها باید بر اساس شاخص هایی مانند رتبه بار، سرعت عملیات، دمای محیط، رطوبت و سطح خوردگی، همراه با بلوغ فرآیندهای تولید و امکان سنجی اقتصادی انجام شود. فولاد حامل کروم کربن بالا-برای وسایل نقلیه عمومی جاده ترجیح داده می شود تا نیازهای مقاومت و طول عمر را برآورده کند. مواد پلیمری را می توان برای وسایل نقلیه سبک شهری یا وسایل نقلیه با انرژی جدید در نظر گرفت تا جرم و سر و صدای فنر نشده را کاهش دهد. محلول های متالورژی پودر یا آلیاژ تیتانیوم را می توان برای وسایل نقلیه خاص یا تجهیزات مورد استفاده در محیط های شدید معرفی کرد. در آینده، با پیشرفت فناوری مواد کامپوزیت، انتظار می رود که مواد جدید ترکیبی از سبک وزن، استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی و عملکردهای نظارت هوشمند، مسیرهای جدیدی را برای بهبود عملکرد یاتاقان های کمک فنر باز کنند.
