Износ пластмассы:причины и способы избежать

Износ пластика, как и трение, - сложное явление. Происходит как две поверхности скользят или катятся друг относительно друга, и силы относительного движения постепенно удаляют материал. Два общих механизма износа - это адгезия и истирание. Адгезионный износ возникает, когда сопрягаемые поверхности скользят друг относительно друга, а фрагменты одной поверхности смещаются и прилипают к другой. В смазанном материале образующийся мусор образует мелкий порошок на сопрягаемой поверхности. Это основной механизм износа термопластов при трении.

С другой стороны, абразивный износ возникает, когда более твердая поверхность царапает или истирает сопряженную поверхность. Для этого типа износа характерны бороздки или выбоины, врезанные в поверхность детали. Вытесненные частицы, такие как стекловолокно, могут катиться между поверхностями, вызывая сильное истирание. Полимеры с присущей им ударной вязкостью помогают снизить абразивный износ.

Износ пластика может привести к нежелательной свободе движения или потере точности, либо к тому и другому. Даже потеря относительно небольшого количества материала может вызвать сбой системы. Хотя даже хорошо спроектированная трибологическая система не может полностью исключить удаление материала, она может снизить износ до незначительного уровня.

Износостойкие свойства смазочных термопластов сильно различаются. Лучше всего работают конструкции, в которых используется пластик на металле. Но конструкции, требующие "пластик на пластике", могут быть выполнены так, чтобы работать хорошо, используя разнородные полимеры с одной или несколькими износостойкими добавками, такими как ПТФЭ.

Дизайн для пластиковой одежды

После того, как проект системы готов, инженер должен определить, возможен ли «значительный износ». В таком случае скорость износа должна быть доведена до «приемлемого» уровня.

Скорость износа системы определяется взаимодействием в основном контролируемых переменных. Например, к структурным переменным относятся материалы, находящиеся в относительном движении, и качество их поверхности, а также межфазные материалы, такие как смазочные материалы и абразивные частицы. Другим фактором является тип движения - возвратно-поступательное или непрерывное или геометрическое движение (т. Е. Скольжение, качение) между компонентами. Условия эксплуатации, такие как скорость, нагрузка и температура, также могут иметь влияние.

Часто выбор материалов для подшипников, втулок, уплотнений и шестерен зависит от факторов, которые мало или не имеют ничего общего с износостойкостью. Такие характеристики, как стоимость, вес, химическая стойкость или термические и механические свойства, могут определять эти конструкции. Тем не менее, даже при ограниченном выборе материалов можно получить хорошие характеристики трения и износостойкости.

Когда термопластический компаунд не работает должным образом, инженеры могут рассмотреть возможность изменения уровней добавок или введения новых. Они также могут выбрать другой износостойкий пластик или изменить материал сопрягаемой поверхности, или и то, и другое, чтобы повысить производительность.

Реальная стоимость износа - это не покупная цена соединения, а скорее скрытые расходы, связанные с неправильным использованием термопласта. Стандартизированные тесты, такие как ASTM D-3702, дают представление об относительной скорости износа. Если износ вызывает беспокойство, важно создать прототип или провести тестирование на практике.

Расчет износа

Износ можно количественно измерить как удельную скорость износа, которая представляет собой объемную потерю материала за единицу времени. Износ пропорционален нагрузке на образец, умноженной на расстояние, которое проходит образец. Коэффициент износа определяется следующим соотношением:

W =K • F • V • T

Где k =коэффициент износа (3 дюйма / фут / фунт / час) 10-10, W =объем износа (3 дюйма), F =сила (фунт), V =скорость (фут / мин), T =прошедшее время (час). Чем ниже K, тем более износостойкий пластик. Однако K следует использовать только как относительную меру производительности при сравнении альтернатив термопластам.

Как контактное давление (P), так и скорость скольжения (V) сильно влияют на скорость износа материала. PV-способность материала подшипника выражается как произведение P и V. Каждый материал имеет предел PV. Выше этого предела материал выйдет из строя. Предел PV, однако, носит скорее концептуальный, чем практический характер. Более высокие значения PV указывают на способность работать при более тяжелых нагрузках и более высоких скоростях движения поверхности. Увеличение давления увеличивает скорость износа и снижает трение, тогда как более высокая скорость скольжения увеличивает как износ, так и трение.

Вопросы? Дайте мне знать в разделе комментариев ниже.

Хотите узнать больше об износостойком пластике? Загрузите наше бесплатное руководство по материалам.