Сравнение износа термопластиковых композитов на стальных, латунных и алюминиевых поверхностях

Испытание термопластиковых композитов на стали

Чтобы понять взаимодействие пластиков с металлами, мы провели контролируемые тесты, соединяя термопластиковые композиты с контрпробыми из холоднокатаной стали AISI 1141. Неожиданно, самые гладкие финиши металла (8–12 мкдюйм) вызвали наибольший износ композитов, обусловленный адгезионно-деформационным трением. Диапазон 12–16 мкдюйм обеспечил наименьшие коэффициенты износа, а поверхности 50–70 мкдюйм дали промежуточные значения для большинства композитов. Незаполненные формулировки вели себя иначе.

Только поликарбонат, наполненный стекловолокном и смазанный ПТФЭ, показал увеличение шероховатости стального контрпроба; все остальные композиты снижали шероховатость до одной восьмой, в то время как поверхность металла последовательно шершавела во всех тестах.

Поведение износа

Мы изучали поведение износа термопластиковых композитов против контрпроб из нержавеющей стали и латуни на двух уровнях шероховатости. В соответствии с ожиданиями, увеличение шероховатости нержавеющей стали 304 с 8–16 мкдюйм до 50–70 мкдюйм повысило коэффициенты износа для всех композитов. Интересно, что соответствующие коэффициенты трения уменьшались с увеличением шероховатости металла.

Коэффициенты износа

Коэффициенты износа и трения были в целом выше для нержавеющей стали 440, чем для 304. Повышенный износ сплава 440, вероятно, связан с отсутствием рабочего упрочнения в процессе эксплуатации. При сочетании с латунными поверхностями 8–16 мкдюйм коэффициенты износа соответствовали тем, что наблюдались на нержавеющей стали, однако латунь демонстрировала до 80-кратно более высокие скорости износа при сопряжении со стекловолокнистыми или углеродволокнистыми композитами. ПТФЭ-смазанный нейлон 6/6 и его арамидное вариация обеспечивали экстремально низкий износ на латуни, хотя в некоторых случаях результирующая шероховатость поверхности была до четырех раз больше, чем на нержавеющей стали.

Контрпобы из алюминиевого сплава 2024 предлагали более узкое окно допусков, стабильно обеспечивая приемлемые коэффициенты износа для композитов. Оптимальная финишная обработка — 12–16 мкдюйм, дающая наименьший износ.

Роль ПТФЭ

ПТФЭ-смазанный незаполненный нейлон 6/6 и его арамидноволокнистый аналог показали наименьшие скорости износа среди всех пар с алюминием. Тем не менее, коэффициенты износа композитов на алюминии оставались выше, чем на стали, нержавеющей стали или латуни. Все термопластиковые композиты подвергались чрезмерному износу на контрпобах из фосфорной бронзы, за исключением двух ПТФЭ-смазанных формулировок.

Поведение износа фторполимерных композитов

Фторполимерные композиты с неорганическими наполнителями — графитовым порошком, коксовой мукой и мелкоразмолотым стекловолокном — проявляли больший износ на алюминии, чем на стали. Наоборот, ПТФЭ-композиты с бронзой и MoS₂ синергистически достигали меньшего износа на алюминии по сравнению со сталью. ПТФЭ-композиты с органическими наполнителями (PPS, полиоксибензоат, ароматические усиливающие полимеры) демонстрировали сопоставимый износ и шероховатость на обоих металлах. По всем вариантам фторполимеров коэффициенты трения на алюминии были выше, чем на стали.

Компания Craftech Industries Inc. предлагает высокопроизводительные, износостойкие пластмассы для широкого спектра промышленных применений. Свяжитесь с нами по телефону 1‑800‑833‑5130 для обсуждения ваших требований к деталям.