Panduan Pemilihan Bahan Bantalan Umum

Pemilihan bahan bantalan secara langsung memengaruhi keandalan dan masa pakai sistem mekanis, yang memerlukan penyesuaian dengan kondisi operasional (beban, kecepatan, lingkungan). Bahan bantalan utama dikategorikan menjadi tiga jenis: logam, non-logam, dan bahan logam berpori. Di bawah ini adalah analisis teknis dari karakteristik dan skenario aplikasinya.

I. Bahan Logam: Pilihan Utama untuk Penahan Beban Kekuatan Tinggi

1. Paduan Bantalan (Paduan Babbitt/Logam Putih)

• Komposisi & Struktur: Paduan matriks lunak dengan timah atau timbal sebagai dasar, mengandung butiran keras antimon-timah (Sb-Sn) dan tembaga-timah (Cu-Sn).
• Keunggulan Utama:
  • Matriks lunak memberikan daktilitas dan kemampuan bentuk yang tinggi, sementara butiran keras meningkatkan ketahanan aus;
  • Kemampuan tanam yang luar biasa (memungkinkan partikel kotoran tertanam, mencegah goresan jurnal) dan sifat anti-aus perekat;
  • Konduktivitas termal yang baik (mengurangi akumulasi panas gesekan) dan penyerapan oli (meningkatkan pelumasan).
• Keterbatasan:
  ▪ Kekuatan rendah, memerlukan penggunaan sebagai lapisan tipis (0,5–5mm) yang dicetak pada cangkang bantalan perunggu, baja, atau besi cor;
  ▪ Biaya tinggi, cocok untuk aplikasi beban berat, kecepatan sedang dengan persyaratan pelumasan yang ketat (misalnya, turbin uap, poros utama mesin pembakaran internal).

2. Paduan Tembaga

• Jenis Khas:
  ▶ Perunggu Timah: Sifat anti-gesekan yang sangat baik, digunakan dalam skenario beban berat kecepatan sedang (misalnya, bantalan poros baling-baling laut), tetapi dengan kemampuan bentuk yang lebih rendah dibandingkan paduan bantalan;
  ▶ Perunggu Timbal: Kemampuan anti-kejang yang tinggi, cocok untuk beban berat kecepatan tinggi (misalnya, bantalan mesin pesawat terbang);
  ▶ Perunggu Aluminium: Kekuatan dan kekerasan tinggi, anti-kejang lemah, digunakan dalam beban berat kecepatan rendah (misalnya, bantalan mesin pertambangan).
• Keunggulan Umum: Kekerasan dan kapasitas beban yang lebih tinggi daripada paduan bantalan, menawarkan efektivitas biaya yang lebih baik.

3. Paduan Berbasis Aluminium

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

4. Besi Cor (Besi Cor Abu-abu/Besi Cor Tahan Aus)

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

II. Bahan Non-Logam: Solusi untuk Lingkungan Khusus

1. Bahan Polimer (Plastik)

• Jenis Umum:
  ▶ Resin Fenolik: Ketahanan suhu tinggi (150℃), kekuatan tinggi, digunakan dalam bantalan girboks;
  ▶ Nilon (PA): Pelumasan diri yang baik, penyerapan guncangan, cocok untuk lingkungan berdebu;
  ▶ Polytetrafluoroethylene (PTFE): Koefisien gesekan yang sangat rendah (0,04), ketahanan korosi, dapat dioperasikan tanpa pelumasan.
• Keterbatasan Aplikasi:
  ▪ Konduktivitas termal yang buruk (1/200 dari baja), memerlukan kontrol kecepatan pengoperasian (≤0,5m/s) dan tekanan (≤3MPa);
  ▪ Koefisien ekspansi linier yang tinggi (10x dari baja), memerlukan celah pas yang 2–3 kali lebih besar dari bantalan logam;
  ▪ Kekuatan rendah dan rentan terhadap mulur, tidak cocok untuk bantalan celah presisi.

2. Bahan Karbon-Grafit

• Keunggulan Kinerja:
  • Pelumasan diri bergantung pada uap air yang terserap dan pelumas yang diimpregnasi (misalnya, logam, PTFE, disulfida molibdenum);
  • Ketahanan suhu tinggi (di atas 600℃), ketahanan korosi, cocok untuk lingkungan vakum atau sangat korosif (misalnya, bantalan pompa kimia).
• Sifat Material: Kandungan grafit yang lebih tinggi menyebabkan kekerasan yang lebih rendah dan koefisien gesekan yang lebih kecil (serendah 0,08).

3. Karet 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 oli, cocok untuk lingkungan berdebu (misalnya, mesin tekstil, bantalan mesin pertanian), memerlukan perawatan permukaan untuk meningkatkan ketahanan aus.

III. Bahan Logam Berpori: Optimal untuk Skenario Pelumasan Diri

1. Prinsip Material

• Proses Manufaktur: Serbuk logam (terutama besi/perunggu) ditekan dan disinter menjadi struktur berpori (porositas 10%–35%), dijenuhkan dengan oli sebelum digunakan untuk membentuk bantalan yang diimpregnasi oli.
• Mekanisme Pelumasan:
  ▶ Selama pengoperasian: Rotasi jurnal dan kenaikan suhu melepaskan oli dari pori-pori ke permukaan gesekan;
  ▶ Selama penonaktifan: Aksi kapiler menarik oli kembali ke dalam bantalan, memungkinkan pelumasan diri berkala.

2. Bahan & Aplikasi Khas

• Besi Berpori: Kekuatan yang lebih tinggi, digunakan dalam skenario beban sedang kecepatan rendah seperti pelapis pabrik, bantalan poros bubungan mesin pembakaran internal;
• Perunggu Berpori: Ketahanan aus yang baik, cocok untuk kipas listrik, mesin tekstil, dan bantalan generator otomotif (beban ≤10MPa, kecepatan ≤2m/s).
• Rekomendasi Penggunaan: Pengisian oli secara teratur untuk kinerja optimal, tidak cocok untuk beban benturan atau kecepatan tinggi (>3m/s).

Referensi Keputusan Pemilihan

Kesimpulan

1. Beban berat & kecepatan tinggi: Prioritaskan paduan bantalan atau perunggu timbal dengan sistem pelumasan paksa;
2. Lingkungan korosif/bebas oli: Gunakan plastik PTFE atau bahan karbon-grafit, menukar beberapa kapasitas beban untuk kemampuan beradaptasi lingkungan;
3. Pelumasan diri biaya rendah: Bahan logam berpori ideal untuk skenario beban ringan kecepatan rendah.
   Dengan mengevaluasi secara komprehensif parameter seperti beban, kecepatan, suhu, dan media lingkungan, dan menggabungkan sifat fisik-mekanik material dengan biaya, masa pakai bantalan dan keandalan operasional peralatan dapat ditingkatkan secara signifikan.