Plastic Wear:wat de oorzaak is en hoe het te vermijden

Slijtage van kunststof is, net als wrijving, een complex fenomeen. Het vindt plaats als twee oppervlakken  schuif of rol tegen elkaar en de relatieve bewegingskrachten verwijderen geleidelijk materiaal. Twee veel voorkomende slijtagemechanismen zijn adhesie en slijtage. Lijmslijtage treedt op wanneer bijpassende oppervlakken tegen elkaar schuiven en fragmenten van het ene oppervlak losraken en aan het andere hechten. In een gesmeerd materiaal vormt het resulterende vuil een fijn poeder op het pasoppervlak. Dit is het primaire slijtagemechanisme voor thermoplasten bij wrijvingscontact.

Schurende slijtage daarentegen treedt op wanneer het hardere oppervlak zijn partner schraapt of schuurt. Dit type slijtage wordt gekenmerkt door groeven of gutsen die in het oppervlak van het onderdeel zijn gesneden. Losgeraakte deeltjes zoals glasvezels kunnen tussen oppervlakken rollen en ernstige slijtage veroorzaken. Polymeren met inherente taaiheid helpen abrasieve slijtage te verminderen.

Kunststofslijtage kan leiden tot ongewenste bewegingsvrijheid of verlies van precisie of beide. Zelfs het verlies van relatief kleine hoeveelheden materiaal kan systeemstoringen veroorzaken. Hoewel zelfs een goed ontworpen tribologisch systeem de verwijdering van materiaal niet volledig kan elimineren, kan het slijtage tot een onbeduidend niveau verminderen.

Slijteigenschappen van smerende thermoplasten verschillen sterk. Ontwerpen met plastic op metaal presteren het best. Maar ontwerpen die plastic-op-plastic vereisen, kunnen worden gemaakt om goed te presteren door ongelijke polymeren te gebruiken met een of meer slijtvaste additieven zoals PTFE.

Ontwerpen voor plastic slijtage

Zodra het systeemontwerp op zijn plaats is, moet de ingenieur bepalen of "aanzienlijke slijtage" waarschijnlijk is. Als dit het geval is, moet de slijtagesnelheid worden aangepast tot "aanvaardbare" niveaus.

De mate van systeemslijtage wordt bepaald door de interactie van grotendeels controleerbare variabelen. Structurele variabelen omvatten bijvoorbeeld materialen in relatieve beweging en hun oppervlakteafwerkingen, evenals grensvlakmaterialen zoals smeermiddelen en schurende deeltjes. Een andere factor is het type beweging - heen en weer gaande versus continue of geometrische beweging (d.w.z. glijden, rollen) tussen componenten. Bedrijfsomstandigheden zoals snelheid, belasting en temperatuur kunnen ook van invloed zijn.

Vaak hangt de keuze van materialen voor lagers, bussen, afdichtingen en tandwielen af ​​van factoren die weinig of niets te maken hebben met slijtvastheid. Attributen zoals kosten, gewicht, chemische weerstand of thermische en mechanische eigenschappen kunnen deze ontwerpen aandrijven. Desalniettemin is het nog steeds mogelijk om goede wrijvings- en slijtage-eigenschappen te krijgen, zelfs met beperkte materiaalopties.

Wanneer een thermoplastische verbinding niet goed presteert, kunnen ingenieurs overwegen om de additievenniveaus te wijzigen of nieuwe te introduceren. Ze kunnen ook een ander slijtvast plastic kiezen of het materiaal van het pasoppervlak veranderen of beide om de prestaties te verbeteren.

De echte kosten van slijtage zijn niet de aankoopprijs van de compound, maar eerder de verborgen kosten van het niet gebruiken van de juiste thermoplast. Gestandaardiseerde tests zoals ASTM D-3702 geven een indicatie van de relatieve slijtage. Het is belangrijk om een ​​prototype te maken of de toepassing daadwerkelijk te testen wanneer slijtage een probleem is.

Slijtagepercentages berekenen

Slijtage kan kwantitatief worden gemeten als de specifieke slijtagesnelheid, wat het volumetrische verlies van materiaal over een tijdseenheid is. Slijtage is evenredig met de belasting op het monster vermenigvuldigd met de afstand die het monster aflegt. De slijtagefactor komt voort uit de volgende relatie:

W =K•F•V•T

waarbij k =slijtagefactor (in.3 min/ft/lb/hr) 10-10, W =slijtagevolume (in.3), F =kracht (lb), V =snelheid (ft/min), T =verstreken tijd (uur). Hoe lager de K, hoe slijtvaster het plastic. K mag echter alleen worden gebruikt als relatieve prestatiemaatstaf bij het vergelijken van thermoplastische alternatieven.

Zowel de contactdruk (P) als de glijsnelheid (V) hebben een sterke invloed op de mate van slijtage van het materiaal. Het PV-vermogen van een lagermateriaal wordt uitgedrukt als het product van P en V. Elk materiaal heeft een PV-limiet. Boven deze limiet zal een materiaal falen. De PV-limiet is echter meer conceptueel dan praktisch. Hogere PV-waarden duiden op het vermogen om onder zwaardere belastingen en snellere oppervlaktesnelheden te werken. Een verhoging van de druk verhoogt de slijtage en vermindert de wrijving, terwijl een hogere glijsnelheid zowel de slijtage als de wrijving verhoogt.

Vragen? Laat het me weten in de comments hieronder.

Wilt u meer weten over slijtvast plastic? Download onze gratis materiaalgids.