Hoe kunststoffen slijten tegen metalen

Thermoplastische composieten testen op staal

Hoe slijten kunststoffen tegen metalen? Er werden tests uitgevoerd met thermoplastische composieten en AINSI 1141 koudgewalste stalen tegenvlakken. De hoogste composietslijtagefactoren (grootste slijtage) resulteerden in het meest vloeiende bereik (8-12 µin.) van metalen oppervlakteafwerkingen. In tegenstelling tot wat intuïtief zou worden verwacht, wordt dit resultaat toegeschreven aan het wrijvingsmechanisme van adhesie en vervorming van metaal/kunststof-combinaties. De 12 tot 16 µin. bereik leverde de laagste slijtagefactoren op. De 50 tot 70 µin. oppervlakteafwerkingsbereik produceerde over het algemeen tussenliggende slijtagefactoren voor de meeste composieten. Niet-versterkte formuleringen waren uitzonderingen.

PTFW-gesmeerd, glasvezelversterkt polycarbonaat was het enige materiaal dat een toename van de oppervlakteruwheid ondervond bij testen tegen een stalen tegenvlak. De oppervlakteruwheid van de andere kunststofcomposieten werd in dezelfde test teruggebracht tot slechts een achtste. In alle gevallen werd het metalen oppervlak ruwer.

Slijtagegedrag

Slijtagegedrag van thermoplastische composieten, als functie van de oppervlakteafwerking van roestvrijstalen en messing contravlakken, werd getest bij slechts twee metaalruwheidswaarden in plaats van drie. Zoals verwacht, namen de slijtagefactoren van alle composieten toe wanneer de oppervlakteruwheid van het bijpassende 304 roestvrijstalen tegenvlak werd verhoogd van 8 tot 16 µin. tot die van 50 tot 70 µin. Wrijvingscoëfficiënten hadden echter de neiging af te nemen naarmate de oppervlakteruwheid van het contravlak van het bijpassende metalen oppervlak toenam.

Slijtagefactoren

Slijtagefactoren van de kunststofcomposieten en wrijvingscoëfficiënten van de slijtageparen waren over het algemeen groter bij roestvrij staal 440 dan bij de kwaliteit 304. Het 440-materiaal had ook een hogere slijtagefactor dan de 304-kwaliteit, waarschijnlijk omdat de 304-kwaliteit hard wordt door slijtage.

Kunststofslijtagefactoren tegen 8 tot 16 µin. De oppervlakteafwerkingen van beha's zijn in wezen dezelfde als die voor roestvrij staal. De koperen exemplaren slijten echter tot tachtig keer sneller dan het roestvrij staal wanneer ze worden gecombineerd met glasvezel- of koolstofvezelversterkte composieten. PTFE-gesmeerde nylon 6/6 en PTFE-gesmeerde, aramidevezelversterkte nylon 6/6 composieten zorgden voor een extreem lage slijtage van de messing monsters. De uiteindelijke oppervlakteafwerking van sommige exemplaren was echter wel vier keer ruwer dan die van roestvrij staal in analoge slijtageparen.

Vergeleken met de andere metalen afwerkingen, bleken die op tegenvlakken van aluminiumlegering 2024 een smaller tolerantiebereik te hebben, wat acceptabele slijtagefactoren voor de kunststofcomposieten oplevert. De laagste slijtagewaarde trad op bij de 12 tot 16 µin. afwerking op het aluminium.

PTFE

Met PTFE gesmeerd onversterkte nylon 6/6 en het met PTFE gesmeerde, met aramidevezel versterkte nylon 6/6 composiet zorgden voor de laagste slijtage van alle paren waarbij gebruik werd gemaakt van een aluminiumlegering. De slijtagefactoren van alle geteste kunststofcomposieten tegen aluminium waren echter hoger, de overeenkomstige slijtagefactoren die werden gegenereerd tegen staal, roestvrij staal of messing. Overmatige systeemslijtage met fosforbrons-tegenvlakken werd opgemerkt bij alle thermoplastische composieten, behalve bij die getest met dezelfde twee PTFE-gesmeerde formuleringen.

Slijtagegedrag van op fluorpolymeer gebaseerde composieten

PTFE-composieten die anorganische vulstoffen bevatten, zoals grafietpoeder, cokesmeel en gemalen glasvezels, leverden hogere slijtagefactoren en slijtage van het paringsoppervlak op bij gebruik tegen aluminium dan tegen staal. Daarentegen PTFE-composieten met brons en synergetisch MoS_2, leveren lagere slijtagesnelheden van composiet en paringsmetaal op tegen aluminium dan tegen staal. PTFE-composieten die PPS, polyoxybenzoaat en aromatische versterkende polymeer (ARP) organische vulstoffen bevatten, hebben vergelijkbare oorsnelheden en slijtage van het paringsoppervlak wanneer ze worden gebruikt tegen staal en aluminium. Bij alle fluorpolymeercomposieten waren de wrijvingscoëfficiënten groter tegen aluminium dan tegen staal.

Craftech Industries Inc. is gespecialiseerd in kunststoffen met uitstekende slijtvaste eigenschappen. Bel ons op 1 800 833 5130 voor hulp bij uw behoeften aan plastic onderdelen.