Особенности износа политетрафторэтилена и промышленного композита Ф4К20 при трении по углеродистой и легированной сталям

Исследованы особенности износа политетрафторэтилена и наполненного композита на его основе Ф4К20 при трении по углеродистой и легированной сталям с расчетом контактных температур по оригинальной методике. Определены диапазоны контактных температур и соответствующие им нагрузки, при которых происходит резкое увеличение коэффициента износа при трении полимера и его композита по стали, содержащей никель в качестве одной из легирующих добавок. Показано, что образующиеся в этих условиях на поверхности трения фториды способствуют образованию и росту трещин, что приводит к смене механизма изнашивания.

Ключевые слова

пленки переноса, адгезионный износ, политетрафторэтилен, композит, коэффициент износа, коэффициент распределения тепловых потоков.

Дата публикации

15.10.2018

Кол-во символов

14200

Цитировать

ГОСТ	Седакова Е. , Козырев Ю. Особенности износа политетрафторэтилена и промышленного композита Ф4К20 при трении по углеродистой и легированной сталям // Проблемы машиностроения и надежности машин – 2018. – Выпуск 4 C. 73-80 [Электронный ресурс]. URL: http://ras.jes.su/pminm/s207987840000048-1-1 (дата обращения: 30.04.2024). DOI: 10.31857/S000523100000593-6
MLA	Sedakova, E., Kozyrev, Y. "Features of wear of polytetrafluoroethylene and industrial composite F4K20 in friction on carbon and alloyed steels." Problemy mashinostroeniia i nadezhnosti mashin 4 (2018):73-80. DOI: 10.31857/S000523100000593-6
APA	Sedakova E., Kozyrev Y. (2018). Features of wear of polytetrafluoroethylene and industrial composite F4K20 in friction on carbon and alloyed steels. Problemy mashinostroeniia i nadezhnosti mashin (4), pp.73-80 DOI: 10.31857/S000523100000593-6

100 руб.

При оформлении подписки на статью или выпуск пользователь получает возможность скачать PDF, оценить публикацию и связаться с автором. Для оформления подписки требуется авторизация.

Оператором распространения коммерческих препринтов является ООО «Интеграция: ОН»

Размещенный ниже текст является ознакомительной версией и может не соответствовать печатной.


1	1. Известно, что при трении политетрафторэтилена (ПТФЭ) и наполненных материалов на его основе происходит перенос полимерного материала на металлическое контртело с образованием слоя переноса.
2	Для ПТФЭ характерна ленточная структура кристаллических образований, состоящая из ламелей толщиной 20-50 нм и с линейным размером порядка 0,3мкм [1]. Так как отдельные ламели относительно легко смещаются относительно друг друга (энергия активации 7 ккал/моль), при трении они могут заполнять микронеровности поверхности металлических контртел, что приводит к образованию слоя переноса полимера на контртеле. Этот слой обеспечивает относительно низкий коэффициент трения и удерживается за счет сил Ван-дер-Ваальса и блокировки частиц полимера в микронеровностях. В результате такие материалы могут работать в паре с металлом без присутствия смазочного материала в условиях циклического образования и удаления пленки переноса. Однако при трении чистого ПТФЭ удаление перенесенного слоя происходит достаточно легко, с чем связан большой износ полимера. При введении в ПТФЭ наполнителей адгезия пленки переноса возрастает, что приводит к снижению износа на порядок и более. Подобное объяснение износостойкости ПТФЭ и его композитов не является полным.
3	В ряде исследований [2, 3] показан рост износа за счет влияния подповерхностных трещин, которые инициируются в полимерном образце под влиянием переноса частиц металла на контактную поверхность образца. Подобный процесс усталостного износа представляет большой интерес при трении пары полимер – металл, когда легированная сталь содержит компоненты, которые могут химически взаимодействовать с молекулами ПТФЭ. Несмотря на то, что ПТФЭ является инертным материалом, имеются данные о том, что он может образовывать фториды с некоторыми металлами [4], которые содержатся в легированных сталях, особенно с никелем. По данным [3] фториды в определенном диапазоне нагрузок образуют сильно неоднородные участки, которые способствуют скачкообразному росту износа.
4	В [5] исследовали процесс образования пленки переноса ПТФЭ при трении по схеме палец по плоскости. В качестве контртела использовалась пластина из легированной стали, содержащей различные присадки и в том числе 10 % никеля. Контртело нагревалось с помощью термосопротивления от комнатной температуры до температур 100 и 200 ⁰С. В результате было получено, что в диапазоне температур от комнатной до 100 ⁰С объем слоя переноса ПТФЭ изменялся мало. Но в области температур от 100 до 200 ⁰С скорость образования пленки переноса ПТФЭ резко возрастала. Таким образом, в [5] установлен факт наличия определенной связи между полимером и металлом, которая зависит от температуры. К недостаткам [5] следует отнести схему однопроходного поступательного движения при тпроведении экспериментальных исследований, которая не позволяла авторам оценить износостойкость пленок переноса в зависимости от температуры. Так же в [5] не рассматривались особенности изнашивания композиционных материалов на основе ПТФЭ.

Всего подписок: 0, всего просмотров: 1208

Оценка читателей: голосов 0

1. Friction and Wear of Polymer Composites / Ed. by K. Friedrich. - Amdterdam: Elsevier Scien. Pub., 1986. – 507 p.

2. Седакова Е. Б., Козырев Ю. П. Механизмы износа политетрафторэтилена при трении по сталям различных марок // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2016. N. 2. C. 80-84.

3. Blanchet T.A., Kennedy F. E. Sliding wear mechanism of polytetrafuoroethylene (PTFE) and PTFE composites // Wear. 1992. V. 153. P.229-243.

4. Cadman P., Gossedge G.M. The chemical nature of PTFE tribological interaction as studies by X- ray photoelectron spectroscopy // Wear. 1979. V. 54. P. 229-243.

5. Yang E.L., Hirvonen J.P.,Toivanen R.O. Effect of temperature on the transfer film formation in sliding contact of PTFE with stainless steel // Wear. 1991. V. 146. N. 2. P. 367-376.

6. Седакова Е.Б., Козырев Ю.П. Инженерная методика оценки поверхностной температуры полимерного элемента узла трения// Труды IV -практической конференции «Инновации на транспорте и в машиностроении». Том III / под ред. В.В. Максарова. – СПб.: Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», 2016.– 159 с. С. 122-125.

7. Седакова Е.Б., Козырев Ю.П. К вопросу распределения тепловых потоков в паре трения политетрафторэтилен – сталь // Вестник машиностроения. 2016. N. 6. С. 47-50.

8. Дульнев Г.Н, Семяшкин Э.М. Теплообмен в электронных аппаратах. Л.: Энергия, 1968. - 360 с.

9. Седакова Е.Б., Козырев Ю.П. Прогнозирование триботехнических свойств полимерных композитов на основе физической модели изнашивания // Вестник машиностроения. 2013. N. 11. С. 34-38.