聚丙烯改性的效果通过浸渍油在其磨损和摩擦系数可变负荷和各种摩擦率

文摘

实验室的双体穿测试是为了评估影响聚丙烯改性通过浸渍油的摩擦系数和磨损相比,这些参数未改性聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺在没有润滑的滑动摩擦条件下操作。磨损行为的测试标本研究使用ASTM g77 - 98标准磨损试验设备。记录程序成为可能想象并记录以下参数:转速和负载,线性磨损,摩擦系数,试样的温度和环境温度。此外,分析了材料的磨损机制决定了扫描电子显微镜的使用。剩余的测试聚合物而言,最重要的磨损机制是附着力(PP、聚四氟乙烯、PA 6.6, PA金属氧化物半导体₂),microcutting (PTFE、6.6 PA和PA金属氧化物半导体₂),疲劳磨损(PTFE),形成“roll-shaped粒子”结合塑性变形(PA 6.6和PA金属氧化物半导体₂)和热磨损(PP)。浸渍的聚丙烯机油、齿轮油或RME结果显著降低摩擦系数的摩擦力矩,因此,不仅与未改性聚丙烯,还研究了聚酰胺和聚四氟乙烯。

1。介绍

作为一个科学的现象发生在摩擦领域从事配件,摩擦学认为困难现象确定工程材料的摩擦磨损。在摩擦的因素明显影响摩擦学的过程节点包括摩擦类型,强度和抵抗,性质和应用负载的价值,相对速度、工作温度、摩擦和几何的节点,以及滑动方向对喷射流的聚合物1]。磨损过程也受到体积测定外表面在制造过程中创建的。上述因素决定的性质和强度破坏过程发生在摩擦对由各种材料的合作领域:-金属,金属非金属(如聚合物),和polymer-polymer2,3]。一组所有影响因素带来一种特殊的磨损和摩擦节点,更准确地说,主导的磨损过程。除了上述因素外,类型的磨损也受到摩擦的散热面积,润滑剂供应和属性,和机制,消除磨损强度产品,以及穿着的形状和尺寸的表面。

个人因素对摩擦磨损的影响过程摩擦对基于传统建筑材料可以被评估,其中,由于常见的这些材料晶体结构和相对全面的实验数据和信息来自实践。然而,传统的金属摩擦学发展最初不能应用于摩擦的情况下对含有聚合物由于其快速改善(4),所以仍然需要新的研究工作以识别点因素对摩擦磨损的影响过程。很难说明的因素产生的磨损过程,赋予他们负责磨损机制。这个结果从高分子材料的各种物理力学特性与交配的材料最经常从一个重要金属和温度对其性能的影响。在摩擦产生大量的热量对基于环境有效地消散的金属和金属合金由于良好的导热金属结合收集的热量脱模剂。然而,在对基于聚合物(包括聚合物基复合材料)的特点是热导率低于金属,生成的热量明显影响其物理力学性质(4]。这个限制的可能性在滑动摩擦节点使用聚合物与低线速度和低负荷(5]。特别是,聚合物用于摩擦节点机器和设备,传统的润滑是困难的或不可能建立一个润滑系统是不能存活的。在干摩擦、轴承由聚合物自润滑轴承(免费维修)的显示特性。当工作条件是已知的,聚合物用于滑动节点的属性在一定程度上故意形成的特定化学成分的选择,决定了它们的结构,以及机械、热、摩擦学性能(6,7]。频繁,为了提高聚合物的机械和摩擦学的参数,修改应用化学成分。最常见的金属和合金(锡、铅、铜、轴承合金、和一些金属氧化物)或非金属添加剂(石墨、烟尘、二硫化钼和粉笔的其他聚合物)作为修饰符。形式的附加影响获得的力学和摩擦学的效果。添加剂可以应用与各种形式的微粒粒度、纤维与各种长度、垫、或面料,创造与高分子聚合物复合材料(8- - - - - -10]。

修改物理力学特性的纯聚合物的另一种方法是与液体润滑剂的浸渍。在这个过程中,利用多孔结构的聚合物,可以积累所需的润滑剂减少滑动的摩擦阻力和磨损节点(11]。在这种情况下,一个问题是一致的和持久的浸渍聚合物的整个体积,以及润滑剂在聚合物的物理力学性质的影响。量的润滑剂,可以聚集在聚合物体积取决于结构的大分子,其交联程度(结晶)。在这里,表明可以吸收的水,这是一个参数由制造商决定的聚合物。此外,润滑剂粒子的结构和大小可以影响浸渍过程,因为他们决定迁移的分子在聚合物结构。还应该注意从容的浸渍聚合物部分液体润滑剂和广泛的选择可能的润滑油代理。然而,科学研究的数量关于浸渍聚合物与各种润滑剂及其摩擦学性能仍然是不够的。

2。研究的目的

聚丙烯改性的研究旨在确定影响通过浸渍油在其摩擦系数和磨损相比,这些属性未改性聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺在他们操作在没有润滑的滑动摩擦。

获得良好性能的聚丙烯通过浸渍油显示可能使用这种廉价的材料不需维护的滑动节点。

3所示。材料和方法

标本的聚丙烯(PP)杆dia的了。10.5毫米。标本的聚四氟乙烯(PTFE)和聚酰胺(PA 6.6和PA金属氧化物半导体₂棒的dia)。10毫米。棒的机械切到19毫米长块然后缩短17毫米,边缘被削。与提取挥发油和技术丙酮彻底清洁后,标本是承压实验室尺度WPS510 / C / 1±0.001 g和直径测量车间米尼表±0.001毫米。

聚丙烯标本被浸渍改性植物油,也就是说,菜籽油甲酯(RME),和两个矿物油,也就是说,齿轮油Hipol GL-4 80 w / 90和机油高清柴油公式15 w / 40。聚丙烯标本被淹没在上午浸渍油加热到105°C和24小时。浸渍标本被彻底清洁、测量和衡量。接下来的24 h后,测量质量和尺寸都是重复的,以验证是否吸收油量没有改变和几何的标本是稳定的。根据应用石油、各种浸渍度得到后(以质量关系和浸渍前):RME的15 - 17%,齿轮油的7 - 9%,机油的9 - 11%。增量标本的直径0.05 - -0.08毫米RME(平均0.62%),0.03 - -0.05毫米(平均0.4%)齿轮油,和0.04 -0.06毫米为机油(平均0.5%)。

一个counterspecimen dia研究聚合物是戒指。35毫米,宽8毫米,由轴承钢ŁH 15 acc。与以下化学成分:PN-H-84041:1974 0.95 - -1.1% C, 0.25 - -0.45%锰、1.3 - -1.65% Cr,如果0.15 -0.35%,0.025% ,0.025% ,0.3% ,和0.3% ,相当于100 cr6 acc钢。EN ISO 683 - 17:2015 - 01。counterspecimen调质48 HRC,其表面受到精磨( μ米)。

个人聚合物的线速度检查0.13,0.26,0.44,和0.62 m·s⁻¹。速度选择理由的初步检查显示明显减少摩擦力矩的速度超过0.62 m·s⁻¹由于过度增加聚合物的温度,还发现在12]。在考试,摩擦节点上的力作用在恒定速度从0增加到1030 N和测试时间是480年代。与这些假设负荷增长率为2.16 N·s⁻¹和摩擦距离是62.4,124.8,211.2,和297.6 m,分别为公认的工作速度。对于一些材料对,假定最大加载力摩擦节点(1030 N)不能达到。在这些情况下,摩擦力矩达到公认的最大容许值350不合格品在低负载值,测试站是自动停止,避免其可能的失败。

为每个材料摩擦学的一对交配和工作速度,测量在7系列。

标本和counterspecimen之间的摩擦力矩测量使用的摩擦计设计和制造的农业技术的系统工程西波美拉尼亚的理工大学,什切青市(13]。摩擦计的结构如图1。变频器的测试站由FREQVAR 3000(10)控制电动机(9),通过扭矩计连接(8)(营业范围500不合格品和3000 rpm,精度等级0.2%)counterspecimen创建了摩擦学的一对标本 。负载是由一个气缸应用FMP Agromet-Mogilno(5)配合压缩机(7),气动传感器A201-A 101 D2和压力调节器AW 3000 - 03(6),摩擦副间的负载是由力传感器控制(4)(营业范围2 kN,读数误差0.1%)位于气缸和标本夹之间 。位移的标本对counterspecimen是由一个感应运动传感器测量LVDT5(11)(读数误差0.015毫米)。摩擦计是配备一个热电偶tp - 202 K型(12)(读数误差0.1°C)。因为技术原因,热电偶是位于ca。3毫米的摩擦面积(随着试样磨损、测温点来到摩擦附近的区域)。这使得标本的一般温度测量成为可能,而不是温度标本和counterspecimen之间的接触点。

每次测试站准备和测试开始根据ASTM G77的指导方针。counterspecimen是清洗使用600号水砂纸然后脱脂的标本。接下来,标本在摩擦计再次称重和固定夹和测试开始运行。每次运行开始从初步的摩擦零件磨合转速恒定负载103 N。磨合期间,发生以下阶段:加速摩擦计为21岁设定转速,增加负载从0到103 N 10 s,保持恒定的转速在103 N, 120年代,减少负载从103 N为5 0年代,和维护另一个5 s的恒定转速。这个运行的最后阶段旨在确定样本的线性磨损。由于磨合,所有组件的摩擦学系统正确相互排列,和表面的标本和counterspecimen匹配。磨合后,实际测试运行没有停止counterspecimen开始。

摩擦计的操作控制界面MW-5配合STEDIT 101安装在个人电脑的软件。通过这个系统,摩擦副间的负载计划增加率、转速和旋转方向counterspecimen设置控制。counterspecimen录音程序允许转速,负载,线性磨损的标本,标本和counterspecimen之间摩擦力矩,试样的温度记录。测试完成后,样品又重为了确定它的质量磨损。

根据平均摩擦力矩的实际值检查摩擦学的对,实际值标本之间的摩擦系数和counterspecimen从下列公式计算: 在哪里是摩擦系数实际价值,是摩擦转矩的实际价值,海里,实际价值力加载摩擦学的一对,N,然后呢直径counterspecimen, m。

计算值被用于图形演示的摩擦系数力加载摩擦学的一对和摩擦距离的函数。

实际表面压力的值之间的接触点标本和counterspecimen也决定。计算是用公式(2),通常用于确定在滑动轴承压力: 在哪里表面压力的实际价值,MPa,实际价值力加载摩擦学的一对,N,然后呢之间的接触面积是实际值标本和counterspecimen投影在平面上垂直于纵轴的counterspecimen m²。

由于穿的标本在其交配counterspecimen磨损痕迹。该跟踪的投影平面垂直于纵轴的counterspecimen接近椭圆(图2时),其表面积可以确定长度的轴是已知的。

实际值的参数决心从公式(3),椭圆轴的实际长度与实际值的线性磨损试样直径的标本和counterspecimen: 在哪里之间的接触面积是实际值标本和counterspecimen投影在平面上垂直于纵轴的counterspecimen m²,和是椭圆的长短轴磨损的痕迹(投影),m,是实际值的线性穿的标本,m,直径counterspecimen, m,是直径的标本,m。

初始值的区域确定线性磨损磨合后发现的标本。

应该强调,在上面的计算中,一个简化有关线性磨损的标本是应用。也就是说,价值记录在测试中应用的计算和值组成的物质损失和变形的试样力加载引起的摩擦副。

测试后,检查磨损表面的聚合物受到视觉观察通过立体显微镜和扫描电子显微镜,以识别磨损机制。聚丙烯,SEM观察结果进行了修改的标本,因为否则损害的风险有一个显微镜。

4所示。研究的结果

4.1。摩擦系数

高磨损率较高值,接触压力和滑动速度(14]。磨损过程是由材料在更大程度上控制转移,这是一个非常特色的现象在联系人的聚合物和在摩擦磨损过程中扮演最重要的角色在聚合物tribosystems [14]。

图3显示了聚四氟乙烯,摩擦系数曲线代表6.6 PA, PA金属氧化物半导体₂未经改装的PP,测试在室温下的滑动速度0.13,0.26,0.44,和0.62 m·s⁻¹根据滑动距离和负载。摩擦系数曲线是一个非常重要的摩擦过程的特征。应该注意,摩擦系数也是影响滑动速度对摩擦加热通过其影响。所有值的滑动速度,浸渍页显示的改善未改性PP相比,聚四氟乙烯,6.6 PA, PA金属氧化物半导体₂。

一开始应该是解释了为什么,聚酰胺6.6 PA和PA金属氧化物半导体₂,说明摩擦系数的值在一些图(数字3 (b)- - - - - -3 (d))(像线条说明摩擦力矩,见图4 (b)和4 (c))显示不同的折叠,折叠不发生其他材料。PA 6.6和PA金属氧化物半导体₂的折叠出现在大多数情况下,应用工作速度高负荷值(超过500 N)。这些折叠图是由不同行为的这些材料在单独的测试。在高负载下,摩擦力矩记录重复的部分迅速增加(在5到7年代),达到350的价值不合格品,中断的测试站,因此给定的测试之前,完成了预期的最大负载摩擦节点可以达到为聚酰胺(PA 6.6在0.62 m·s⁻¹没有样品完成测试在最大允许负载)。当然,高值的摩擦力矩是伴随着高的摩擦系数值。然而,这样的大增长的摩擦力矩没有发生在其他重复和测量持续到计划中的摩擦节点的最大负载。折叠可见的图是由平均摩擦系数实际值的获得在个人的测试中,因为大的摩擦力矩值测试完成在到达最大负载之前被消除。摩擦系数的变化,可见的图,表明聚酰胺PA 6.6和PA MoS的不稳定操作₂在高负载在摩擦学的一对。

在最小线速度(0.13 m·s⁻¹)与摩擦距离和增加负载,可以看出,曲线的形状呈现摩擦系数的变化是相似的研究材料。开始时,摩擦系数的值增加迅速,下一个稳定,虽然这稳定个人材料在不同时刻发生,也就是说,在不同摩擦距离和增加负载。

最大的摩擦系数和最新的稳定的值被修改的聚丙烯。设置摩擦距离之外的ca。25 m和负载的ca。400 N,摩擦系数是0.18。

(在测试结果中,聚合物的名字总是意味着摩擦副steel-polymer。然而,针对论文的更好的可读性,聚合物名称仅用于以下文本。)

有趣的是,形状的摩擦曲线6.6 PA, PA金属氧化物半导体₂,聚四氟乙烯在0.13 m·s⁻¹是相似的(参见图吗3(一个))。稳定后,摩擦系数范围从0.11为聚四氟乙烯为聚酰胺超过0.12。随着负载或摩擦距离增加,摩擦系数略有不断增加对聚酰胺和减少聚四氟乙烯。在聚四氟乙烯球的磨损在玻璃板上的线性速度0.1 m·s⁻¹梅金森和他泊(15]还发现高值0.1和0.16之间的摩擦系数的测试,确定摩擦距离后,这些值下降,这是解释为聚四氟乙烯“过滤器”创建为其粘附counterspecimen的结果。

分析摩擦曲线仅供聚丙烯表明摩擦系数的显著减少(图3(一个))聚丙烯浸满油nonimpregnated聚丙烯相比,该参数值。最低的值记录与RME PP浸渍和机油(0.05),但是这个值标本浸满齿轮油没有明显高(0.07)。未改性PP相比,摩擦系数降低了72% RME和机油齿轮油的61%。

对于一些聚合物,双重的线速度的增长到0.26 m·s⁻¹导致改变形状的摩擦曲线(见图3(一个))。这是对未改性PP尤其明显;曲线的第一个上升(到摩擦距离ca。20米和负载200 N)和下一个稳定下降略超出ca。70米在600 N。未改性PP,摩擦系数稳定范围是0.23,近30%高于0.13 m·s⁻¹。

6.6 PA,摩擦系数迅速增大到0.18 (ca摩擦距离。20 m和负载近300 N)然后它增长明显放缓,达到0.20在摩擦距离64米和负载560 N。进一步的摩擦距离和负载,这种材料的摩擦系数曲线展示显示前面描述的折叠表明非常不同的摩擦力矩值在单独运行,因此不同的摩擦系数值。在这个线速度(0.26 m·s⁻¹),也有差异曲线有两个检查聚酰胺6.6 PA, PA金属氧化物半导体₂。PA MoS的摩擦系数₂小于6.6 PA的两倍。巴勒斯坦权力机构的金属氧化物半导体₂值方法ca。0.1(也在摩擦距离ca。20 m和负载ca。300 N)和下企稳。它应该还指出,PA MoS的曲线₂在0.26 m·s⁻¹在各种类似获得0.13 m·s吗⁻¹。

在聚四氟乙烯的情况下,没有发现显著差异的摩擦系数曲线的形状。唯一的区别有关自己的值。在0.26 m·s⁻¹,摩擦系数是20%高于0.13 m·s⁻¹。对于这个材料,在工作速度,倾向于减少摩擦系数被发现。

浸渍油导致的摩擦系数降低PP也在0.26 m·s的线速度⁻¹。显著降低值被发现的标本由浸渍页滑动速度低,没有明显的摩擦曲线的变化引起的浸渍和RME发动机和齿轮油脂可以观察到。只是一个小摩擦系数减少被发现的PP浸渍齿轮油。最低的价值被发现对于机油的PP浸渍,但没有比这更高的价值的标本与RME浸渍和齿轮油。减少最大摩擦系数相比,未改性PP与RME浸渍69%和73%与发动机和齿轮渗油。

非常不同的摩擦系数曲线的形状被发现的滑动速度0.44 m·s⁻¹对于修改的页,见图3 (c)。最大值的0.33下滑后发现了50米的距离在200 N。之后,系数值迅速下降,显示两个最小值滑动距离120米和180米后,与大量的650 N和900 N。页的特征是它的导热系数低。由于摩擦热,温度可以达到熔点聚合物,导致其表面的融化。聚合物熔体时,其摩擦系数减少,根据热控制摩擦的机理(16]。

也有趣的形状为PA 6.6和PA MoS摩擦系数曲线₂是相似的。然而,完全不同的形状曲线是聚四氟乙烯的观察。修改页仍然显示较低的平均最大摩擦系数相比未改性PP(稳定后减少73%,与RME浸渍为82%,浸渍装置和引擎油)。浸渍装置和发动机的油,摩擦系数之间的差异仍然非常小。的值与滑动速度低。这些曲线的形状与发动机和齿轮PP浸渍油几乎是相同的;微小的差异发生的标本与RME浸渍,当摩擦系数稳定后最高。降低摩擦系数,可以解释为Bekhet和娜迦族理论(17)根据事实表面之间的摩擦力热塑性塑料和钢铁在滑动过程中减少由于增加分子取向的热塑性平行滑动方向。

摩擦曲线页0.62 m·s的线速度⁻¹(图3 (d))类似于发现在0.44 m·s⁻¹,而最大摩擦系数低于0.62 m·s⁻¹。这个最大值0.28后发生摩擦距离ca。70在250 N。达到最大值后,摩擦系数迅速降低,据说由于塑化(流化)的材料,发生在这个工作速度和负载高于250 N。为聚四氟乙烯、形状和摩擦曲线类似的值在0.44 m·s⁻¹。在这种情况下,最大摩擦系数是0.15。

两个研究聚酰胺成绩,摩擦曲线的形状是相似的,而这些材料的摩擦系数值不同(见图3 (d))。在稳定范围内,PA 6.6和PA MoS的摩擦系数值₂分别是0.22和0.15。摩擦系数的变化,展示图,显示了PA 6.6和PA MoS的不稳定的交配₂在高负载在摩擦学的一对。

浸渍标本仍显示的最低价值最大摩擦系数相比,未改性PP、聚四氟乙烯、聚酰胺。系数值不高于最低的测试中取得了滑动速度。然而,一个细微的变化在实际摩擦系数函数的图和负载摩擦的距离。摩擦系数的PP浸渍齿轮油最新达到稳定,摩擦距离ca后,它的值开始增加。250在850 N。负载超过480 N的系数最低的只是与齿轮油PP浸渍。与机油在PP中浸渍,增加后稳定系数发生最早的是,早在600 N,这对应于摩擦距离150米。PP与RME浸渍、稳定摩擦系数持续到850 N,对于整个测试时间,这个值是改性PP的变体中最高的。

摩擦图分析表明,PP的浸渍油改善摩擦条件与干摩擦发生的未改性PP、聚四氟乙烯、聚酰胺。这是清晰可见,特别是对于标本测试在低速度,减少了摩擦系数的值及其变化小。

4.2。转矩

量直接相关摩擦系数的摩擦力矩。数据4(一)- - - - - -4 (g)显示了聚合物的摩擦力矩线速度和加载力的函数。

对聚四氟乙烯(图4(一)以最低的线速度)(0.13 m·s⁻¹),它可以假定摩擦力矩增加线性与节点的负荷。是类似的其他速度,虽然线性发生一些负载(0.26,0.44,和0.62 m·s⁻¹分别是850、600和900 N);之后,摩擦力矩值降低。

在金属氧化物半导体₂(图4 (b)),摩擦力矩最初增加线性增加负载,达到其最小值在测试在0.26 m·s⁻¹在测试和最高的价值为0.62 m·s⁻¹。然而,在0.62 m·s⁻¹高,摩擦力矩波动负荷的ca 600 N和更高。在同样的方式,在0.44 m·s⁻¹、高摩擦力矩的变化是从ca。700 N(当然,类似的摩擦系数波动都记录了实际值,解释之前)。

6.6 PA(图4 (b)),在每个测试进行任何线速度,初始线性增加后随着负载增加,摩擦力矩显示大的波动。这也是有趣的,没有发生线速度和摩擦力矩之间的关系。摩擦力矩达到最高值为0.62 m·s⁻¹随后降低值为0.26 m·s⁻¹,0.13 m·s⁻¹和0.44 m·s⁻¹。0.62 m·s的线速度⁻¹高,摩擦力矩波动当加载力达到ca 550 N。摩擦力矩曲线形状相似的线速度0.26 m·s⁻¹。在0.13 m·s⁻¹,摩擦力矩的变化线性加载力800 N。

摩擦系数的关系曲线的比较为未改性和浸渍PP(数据加载4 (d)- - - - - -4 (g))表明,浸渍油显著影响材料的摩擦力矩和行为在操作期间。

修改的页(图的摩擦力矩4 (d))迅速增加负载。曲线获得较高的线速度显示最大值ca。800 N,然后摩擦力矩减少,喜欢它是聚四氟乙烯,尽管PP更高的值。

PP浸满油的行为(参见图是不同的4 (e)- - - - - -4 (g))。可以观察到一些规律与RME浸渍后(图4 (e))。即摩擦力矩是最低最低的线速度和下一个速度增加而增加。重要的是要注意,增加加载力导致几乎成正比增加的摩擦力矩和线速度的0.62 m·s⁻¹这个比例仅从ca消失。850 N。此外,高转矩曲线形状的相似性与发动机和齿轮PP浸渍油可以观察到(数字4 (f)和4 (g))。曲线之间的差异仅出现获得最高的线速度,0.62 m·s⁻¹。重要的是,没有明显的线速度对摩擦力矩的影响被观察到。这种效果是可见的只有在0.62 m·s的线速度⁻¹上面,只有一些负载值。最重要的是,为0.13,0.26和0.44 m·s⁻¹的摩擦力矩,增加大约是直接加载力成正比;因此可以预见的摩擦力矩,因此行为的价值so-modified PP负载价值的理由。

4.3。线性磨损

数据5(一个)- - - - - -5 (d)显示曲线的线性磨损研究聚合物在不同工作速度加载力和摩擦距离之间的关系,在个人的速度是不同的。

在0.13 m·s⁻¹,穿的普通PP以及掺杂RME的PP的齿轮和引擎油是在实践中直接与摩擦距离和加载力成正比。然而,其他研究材料(PA 6.6 PA金属氧化物半导体₂和聚四氟乙烯)不显示,这样的规律(图5(一个))。穿最密集的金属氧化物半导体₂和PP与RME浸渍,但至少密集的情况下修改的页。PA 6.6和PA金属氧化物半导体₂,出现的短的时刻密集穿被发现。穿的聚四氟乙烯正比于摩擦距离和加载力时刻负荷和摩擦距离达到负责任地ca。480 N和29米,和它的价值与PA金属氧化物半导体₂和RME-impregnated PP材料,滑动速度最密集穿。然而,在进一步的载荷和摩擦距离,这种材料不再受到穿(戴保持在0.7毫米)的水平,可与应变硬化现象,描述(18]。

速度增加到0.26 m·s⁻¹结果在小聚合物的线性磨损(图的变化5 (b))。应该注意的是,穿PA MoS的曲线₂在图5 (b)同时与PP与机油浸渍。有趣的是,穿所有的聚合物除了聚四氟乙烯几乎是直接与加载力和摩擦距离成正比。像在测试中以较低的速度,RME-impregnated PP和聚四氟乙烯穿最集中在初始测试范围,而修改的页和页浸渍齿轮油穿最集中的范围。最初,聚四氟乙烯还穿着比例加载和摩擦距离,和ca。380 N和ca。45 m穿在0.5毫米的层面上,并没有改变在进一步的范围内。同样有趣的是,材料的磨损值0.13和0.26 m / s相似,聚四氟乙烯在较低速度更高,尽管摩擦距离是那么短的两倍。这看起来好像负载节点的扮演了关键的角色。

重要的变化穿强度出现在0.44 m·s的线速度⁻¹(图5 (c)),就像在0.26 m·s⁻¹考评的金属氧化物半导体,穿曲线₂同时与PP与机油浸渍。PP与RME浸渍和发动机和齿轮油仍然穿着比例加载和摩擦距离,而PP浸渍齿轮油穿至少集中。然而,最密集穿穿是最大的的材料是聚四氟乙烯的时刻加载力是ca。100 N(对应于摩擦距离ca。26米)和持续ca。750 N (ca的距离150米)。未改性PP的线性磨损也收益方式不同;它可以假设最初PP穿着几乎比例加载力,从而摩擦距离,但非常密集的时间穿在达到ca开始。880 N。

进一步磨损强度的变化发生在0.62 m·s的线速度⁻¹(图5 (d))。最初,PP浸渍的线性磨损三个油几乎是直接与加载力成正比。然而,在高负载,其穿变得更加密集(RME ca。820 N, 830 N的机油,齿轮油和ca。950 N)。观察到,穿6.6 PA, PP浸渍齿轮油收益最慢。穿曲线PA金属氧化物半导体₂非常类似于获得0.13 m·s⁻¹。线性磨损曲线形状的聚四氟乙烯和未改性PP相似形状的曲线获得较低的速度,也就是说,0.44 m·s⁻¹。然而,负载的价值未改性PP穿集中较低和ca。580 N(距离ca 200)。最密集穿材料聚四氟乙烯的磨损是当加载力达到最大的ca。700 N(对应于摩擦距离ca。200)。

因此,比较结果显示,穿的聚丙烯浸满油收益更稳定,因此可以预见(当然,一些负载值)和控制。

绝对的值测试组件的大众消费图所示6。滑动速度的0.13,0.26,和0.44 m·s⁻¹为聚四氟乙烯,绝对大众消费是非常高的。这些结果也证实事实在摩擦学,聚四氟乙烯摩擦系数较低但非常贫穷的耐擦伤性(19]。观察的聚四氟乙烯,密集穿即使在滑动速度为0.13 m·s⁻¹。它还应该指出,为0.13,0.26和0.44 m·s⁻¹,6.6,PA金属氧化物半导体₂和PP浸渍装置和引擎油显示0.001和0.003 g之间绝对的大众消费。相似的价值观也记录了PA 6.6在0.62 m·s⁻¹。滑动速度的0.44和0.62 m·s⁻¹、聚四氟乙烯和未改性PP达到高值的相对大众消费,这是由于显著的线性磨损材料。对未改性PP,磨损变化是非线性和大幅增加0.44 m·s⁻¹。滑动速度的0.62 m·s⁻¹页浸渍和机油RME显示很高的绝对的大众消费。与未改性PP、PP浸渍和齿轮油的特点是低价值的线性磨损和绝对的大众消费在测试0.44和0.62 m·s⁻¹。减少磨损提供了一层润滑剂尤其可见线速度0.62 m·s⁻¹。

4.4。压力

比较获得的压力值发生在接触表面的摩擦对如图7。与发动机和齿轮PP浸渍油,在每个速度,最高压力总是在初始阶段的测试。这两个材料,最高压力达到近140 MPa在测试期间发生在0.26 m·s⁻¹。增加压力这两种改性pp源于这一事实没有线性磨损发生在初始滑动阶段和磨合期间获得的接触面积保持不变。无磨损周期观察,直到加载力达到50 N - 66 N,这取决于线速度。这种效应可以解释为创建、标本和counterspecimen,边界层的石油用于浸渍吸附分子组成的。这一层可能是磨合期间创建。发动机和齿轮油脂含有添加剂改善其润滑性能和RME不包含这样的添加剂。这可以解释这一事实没有压力增加对标本的观察与RME浸渍。边界层成为摧毁了只有在上述荷载超过磨损过程开始,伴随着减少压力值。

有趣的是,当加载力超过。200 N在每个工作速度,压力值稳定,基本上没有变化,尽管增加加载力。例外是摩擦副PTFE-steel在工作速度的0.13和0.26 m·s⁻¹,,随着负载的增加,压力略有增加。一般来说,稳定的压力在负载的测试表明,增加伴随着交配材料足够的接触面积增加,导致维护压力值的水平。

检查材料和工作速度,加载力高于ca。200 N,不超过30 MPa压力值。在测试期间,最低压力在稳定时期记录在0.13和0.26 m·s⁻¹聚四氟乙烯,RME-impregnated PP, PA金属氧化物半导体₂在0.44 m·s⁻¹未改性PP,聚四氟乙烯和RME-impregnated页,0.62 m·s⁻¹聚四氟乙烯和PA金属氧化物半导体₂。

4.5。温度

在测试期间,每个标本用热电偶测量温度。因为技术原因,温度在测试测量在某一距离的接触面积,这是一节中提到的有关方法。然而,它可以假定温度变化之间的接触点标本和counterspecimen类似测量。当然,在接触点温度的值更高。数据8(一个)- - - - - -8 (d)显示温度变化与摩擦距离,负载和线速度。可以看出,温度随运行时间增加,对应增加载荷和摩擦距离。同样,在更高的工作速度,更大的温度增量被观察到。最低的线速度、温度增量大致相当,但速度的0.26 m·s⁻¹,最大的增量记录修改的页和聚四氟乙烯(图8 (b))。最大的温度增量修改的页和聚四氟乙烯也保持在0.44 m·s⁻¹(图8 (c))。反过来,线速度最高的0.62 m·s⁻¹最大的温度增量也观察(图6.6 PA8 (d))。此外,它可以看到,这些快速生长温度对应于上述摩擦系数和摩擦力矩的变化。因此,可以说,这种现象发生在一对摩擦很大程度上是由过程控制与温度升高有关。

4.6。磨损表面

图9显示了测试聚合物表面的一般条件,和数字10- - - - - -13磨损表面的显示图像,用扫描电子显微镜的使用。根据Brostow et al。4”有时是错误地认为高摩擦界面显示高磨损率。这是不真实的;摩擦和磨损都有待确定。在某些情况下,聚合物的固体界面显示相对较低的摩擦但相当高的磨损。穿的材料可以机械和/或化学;一般加速通过加热在摩擦。可以粘附磨损机理,磨损、疲劳和腐蚀的影响,化学反应包括腐蚀,否则引起的电弧。经常穿,但没有单一机制相结合的几种机制。”

4.7。磨损表面的聚四氟乙烯

在测试0.13 m·s⁻¹聚四氟乙烯表面标本显示,穿的小标志形式的平行的划痕(见图10 ())。表面多孔。观察到磨损之间的界限,没有磨损的表面高分子材料的可塑性变形counterspecimen和下一个是流离失所的边缘(图10 (b))。双重的线速度的增加导致磨损表面(图的质的变化10 (c))。首先,增加毛孔被发现的数量。因此,研究材料的孔隙度不是一个特定的功能,但结果从现有的磨损机制。表面存在局部磨损区域,表明材料的塑性变形,从而导致扩大现有的毛孔。这一点尤其可见的表面测试后在0.44 m·s⁻¹(数据10 (d)和10 (e))。可以看出,材料的塑性变形和明年移除,从而导致增加不连续的大小(图10 (e))。也许,在进一步的阶段,使流离失所的材料是撕掉疲劳的结果。这种机制磨损导致重大的物质损失和,因此,在最大的质量穿在所有测试标本。线速度的增加到0.62 m·s⁻¹(图10 (f))没有导致任何质变的磨损表面相比,获得的表面在0.44 m·s⁻¹。

4.8。磨损表面6.6 PA

裂缝、小平行的划痕和磨损表面观察表面的产品按6.6 PA标本测试0.13和0.26 m·s⁻¹(见图(11日)和11 (b))。裂缝可能引起材料黏附地与counterspecimen撕裂。

线速度的增加到0.44 m·s⁻¹结果在定性检查的变化对表面材料(图11 (c))。材料的表面变得光滑和重叠出现,文学中“roll-shaped粒子”(6]。然而,他们的积累很小。

表面的标本检测在最高速度(0.62 m·s⁻¹),出现“鳞片状”结构的区域被发现,形成“roll-shaped粒子”多更多,更好的相比,那些出现在样品测试在一个较低的速度(数字11 (d)和11 (e))。的作者(6以下状态:“摩擦工作可能诱发磨损颗粒的形成。塑性流动被认为是影响“roll-shaped粒子的形成。不过,代roll-shaped粒子的主要原因被认为是当地的一个表面破坏因为高摩擦。这些穿粒子凝聚roll-shaped粒子和被移除的外面穿。“这意味着,在这种情况下,热量生成测试期间在当地引起较高的线速度部分熔融和检查材料的塑性流动。因此,在0.62 m·s⁻¹,材料塑性变形,然后根据摩擦力方向流离失所。结果是,“roll-shaped粒子”出现在试样表面。由于疲劳,这些粒子是接下来分开穿产品表面和删除。

4.9。磨损表面的金属氧化物半导体₂

分析测试PA磨损表面的金属氧化物半导体₂标本显示,他们是类似6.6 PA的标本。所以,可以考虑类似的磨损机制。区域与鳞片状结构是主导,形成“roll-shaped粒子”更大量和更大的相比,那些发生在表面(图6.6 PA的标本12(一个)- - - - - -12 (d))。有趣的是,线性速度越低,较大的表面被颗粒,但与此同时,颗粒更平,坚持穿表面(数字12(一个)和12 (b))。随着线速度的增加,更多的材料从表面磨损,塑性变形,根据counterspecimen的旋转方向(图12 (d))。结果,形成“roll-shaped粒子”,就像之前提到的,类似于表面上创建6.6 PA的标本。它可以认为“roll-shaped粒子”的形成可能导致大波动前面描述的摩擦力矩和摩擦系数,从而研究了聚酰胺的不稳定的行为。

4.10。磨损表面的页

发现未改性PP,根据线速度,各种机制活跃,导致各种强度的磨损。这一点尤其可见0.62 m·s⁻¹,当试样表面有明显磨损痕迹。

在0.13 m·s⁻¹,未改性PP的磨损表面光滑,浅划痕并行排列(图(13日))。磨损痕迹胶粘剂性质的也见过,但是穿粒子材料加入表面可以观察到,创建特色岛屿突出表面光滑。发现类似的粘附机制磨损测试标本的线速度高,0.26和0.44 m·s⁻¹(数据13 (b)和13 (c))。在更高的速度0.44 m·s⁻¹裂缝,划痕变得更深,当地发生在磨损表面(图13 (c))。

磨损机制未改性PP的变化,当线速度增加到0.62 m·s⁻¹(数据13 (d)- - - - - -13 (f))。在0.13,0.26,和0.44 m·s⁻¹可以看到,它的主要磨损机制是粘附和microcutting。然而,在0.62 m·s⁻¹磨损表面的标本可以分为两个区域:光滑区(前)附着力和microcutting主导(图13 (d))和区与塑性变形明显断裂(数字13 (e)和13 (f))。欧元区与骨折的特点是高度发达的地形与纤维结构。毛孔发生进行塑性变形引起的纤维建立起沟通的桥梁。此外,它可以看到材料的一部分被切断了从试样表面和流离失所的边缘磨损表面。

在低线速度,少量的工作转化为热量。这个变化,当滑动速度增加。在这种情况下所产生的热量导致当地融化的材料及其塑性流动根据迫使因素发生摩擦节点。未改性PP,热磨损发生在线速度增加超过0.44 m·s⁻¹。

分析改变摩擦系数的摩擦距离的函数在不同滑动速度表明,PP浸满油的热磨损甚至没有出现在0.62 m·s⁻¹。因此,可以得出结论,浸渍油保护丙烯对灾难性的穿那件发生在热磨损。这种现象可以解释为降低原油粘度增加操作温度(20.]。例如,花边外缘饰圈等。21)和Cousseau et al。22]报道的重要润滑剂饥饿ester-based油脂与锂增厚,因为这种类型的润滑脂流动指数较高。

5。讨论

在研究,提出影响与油浸渍改性聚丙烯的摩擦系数和磨损决心在他们操作在没有润滑的滑动摩擦。这些参数都与未改性的聚丙烯相比,聚四氟乙烯、聚酰胺。浸渍油显著影响摩擦系数和摩擦力矩检测聚丙烯,减少这些参数的值。图14显示了检查摩擦系数值的比率发现聚合物。给出的值是平均值的比例系数在单独的计量点决定的,也就是说,对发生在个人的摩擦。作者意识到简化应用于这样的计算,但似乎他们的研究结果可以为示范服务评价与油浸渍PP对摩擦系数的影响。清晰可见是减少摩擦系数值的结果这样的修改页:油浸聚丙烯的发现一般的摩擦系数较低的2.2到5.3倍。同时,油浸页被发现的一般摩擦系数低1.3 - 3.2倍聚四氟乙烯相比,6.6 PA, PA金属氧化物半导体₂。它应该添加修改的页的摩擦系数是1.0到2.0倍聚四氟乙烯相比,6.6 PA, PA金属氧化物半导体₂。

然而,它被发现的理由记录研究了聚合物的线性磨损,在中低负荷的摩擦副,未改性PP的特点是耐磨性最高。穿的油浸PP高于未改性聚合物。最小的差异发生在浸渍齿轮油和最大的与RME浸渍,可以与没有添加剂改善润滑和RME的可能影响性能的聚合物(12]。一般来说,这样的规律发生在低滑动速度(0.13和0.26 m·s⁻¹),在低或中等范围的负载,在更高的滑动速度(0.44和0.62 m·s⁻¹)。情况却是相反的在高负载的范围和更高的速度。修改的页的范围,穿急剧增长,绝对超过穿浸渍材料的价值。应该补充说,穿PP浸渍的机油,齿轮油略低或与其他测试聚合物(聚四氟乙烯,金属氧化物半导体₂和6.6 PA),而聚四氟乙烯在初始载荷范围受到密集穿(最大的为0.26,0.44和0.62 m·s⁻¹),但超过一定负荷后穿强度明显下降。类似的规律观察修改的页在0.44和0.62 m·s⁻¹。一般来说,测量的线性磨损测试聚合物显示磨损过程的复杂性,许多因素扮演的角色在这个过程中,根据工作条件及其变化,构成了迄今未被发现的研究领域。

根据获得的结果,可以验证接受和开发模型确定摩擦系数的变化与加载力和线速度发生在摩擦副。直到现在,一些聚合物的开发模型可以预见行为根据其等级和加载(射手和他泊23),鲍尔斯et al。24],射击和托马斯·[25],里斯[26],Myshkin et al。27])。然而,根据上述的分析确定,很难清楚地表明这些模型描述行为的聚合物用于自己的研究。当然,温度也上升随着线速度和负载及其对行为的影响的聚合物和摩擦系数的变化不能忽略4,19,28,29日),所以交互发生在摩擦副是相当复杂的。这是所示(27],摩擦系数值加载力成正比。然而,获得的结果在自己的全部考试不确认这个规律:在大多数变体应用于自己的研究,经过一段时间的增加随着负载增加,稳定的摩擦系数被观察到。只有在最后测试的范围,在重要负荷为各种聚合物和工作条件(不同的),不稳定的聚合物的行为被发现,结果可能来自其他因素发生在摩擦副,例如,过度接触区域的温升交配材料。应该强调,考试进行到加载摩擦副相对较高的部队,出现,在一些情况下超过实际应用。因此,全面的评估检查得到聚合物,这是作者的意图。在应该还提到,负载温度会影响聚合物的粘弹性转换,因此他们的磨损机制。聚合物的粘弹性行为也与线速度的关系和摩擦系数,如图所示,Brostow et al ., (4,30.,31日)与脆性的聚合物最重要的一个标准确定可用的聚合物的性质。这样的模型已经由Milz和萨金特(32田中],[33],Flom和Porile [34,35),和白色36]。当测试进行温度接近于玻璃化转变温度,线速度显然影响摩擦系数,但在较低的温度下,这个系数取决于线速度一点而已。当然,线速度的增加导致材料组成的摩擦副的温度增加,这样的关系提出了自己的研究中发现。

在考试期间,考察了聚合物测定的磨损机制。未改性聚丙烯的表面分析证实了以前的观测中所描述的文献,说明摩擦副间的磨损的主要机制高分子金属的附着力和表面变形软聚合物(37,38]。然而,当生成更多的热量较高的线速度,从而接触表面的温度上升,主要磨损机制变得热磨损。这种类型的磨损与变形下材料的塑性流动,从而导致重大损失,因此,灾难性的磨损(39]。由于热磨损,摩擦系数降低,所以改变摩擦力矩曲线的形状可以通过观察确认。即聚合物熔体时,其摩擦系数趋于减少的机制“摩擦热控制”(16]。这一现象被Quaglini另外支持等。5]。这些作者注意到,当达到聚合物的熔点时,生成的热量融化附加体积的聚合物,而不是导致的温度上升已经熔化的材料。按照模型的限制摩擦热(所示16),摩擦系数增加,直到达到最大值。在这一点上,摩擦系数由“热控制模式”等于由“固体摩擦。“热磨损导致表面经常传播甚至上胶,导致灾难性的磨损(5]。在修改的页的情况下,热磨损发生在0.44和0.62之间的滑动速度m·s⁻¹,而在浸渍页的情况下发生在滑动速度高于0.62 m·s⁻¹。因此,PP浸渍的优点之一是使用这种改性材料在高负载下的可能性。

尽管有一些不确定因素对耐磨性的测试页,可以认为这个研究最重要的发现是浸渍的PP与石油以低滑动速率改善其摩擦学性能。浸渍也把热磨损推向了更高的滑动速度,导致更好的融化和塑性流动阻力的PP。根据这些结果,可以得出结论,浸渍聚丙烯即使廉价RME在其使用期间能给一些好处低负荷在干摩擦条件下摩擦副。

6。结论

我们总结如下:(1)浸渍聚丙烯与机油、齿轮油、RME导致显著降低摩擦系数,从而摩擦力矩的关系不仅未改性聚丙烯,还研究了聚酰胺和聚四氟乙烯。很难指出最有效的浸渍剂,因为不同的结果被发现为各种摩擦副的工作速度(聚合物试样和钢铁counterspecimen),而摩擦系数值的差异个人浸渍油很小(直到ca。0.07)。(2)浸渍聚丙烯的操作变得更加稳定;即聚丙烯浸渍油能够在高负载下正常工作,特别是在滑动速度增加。(3)在中低负荷的摩擦副,未改性聚丙烯的特点是耐磨性最高从检查中聚合物。浸渍油导致其更密集的穿与未改性聚丙烯。最小的磨损强度的差异发生在聚丙烯中浸渍齿轮油和最大的扩散范围的情况下聚丙烯与RME浸渍。这样一个规律发生在摩擦副间的滑动速度低(0.13和0.26 m·s⁻¹),在中低负荷范围,更高的滑动速度(0.44和0.62 m·s⁻¹)。然而,在更高的速度在高负载下工作,穿的普通聚丙烯大幅增加,超过强度穿浸渍的聚丙烯。(4)穿强度聚丙烯浸渍和机油齿轮油略低或与其他测试聚合物(聚四氟乙烯,金属氧化物半导体₂和PA6.6),而聚四氟乙烯在初始加载范围受到密集穿(最密集的0.26,0.44,和0.62 m·s⁻¹),磨损超过一些负载值后其强度明显下降。类似的磨损曲线被发现在滑动速度为未改性聚丙烯的0.44和0.62 m·s⁻¹。(5)在研究期间,未改性聚丙烯的磨损机制,聚四氟乙烯、聚酰胺被确定。聚丙烯的机理是复杂的。在低线速度,主要是粘着磨损机制。随着速度增加,伴随着一代更多的热量,热磨损开始发挥作用为主要磨损机制。表面观察就使得人们有可能鉴别两个区域:发达的平滑区域主导粘附和区域地形包括断裂和塑性变形。(6)剩余的测试聚合物而言,最重要的磨损机制是附着力(PTFE、PA 6.6和PA金属氧化物半导体₂),microcutting (PTFE、6.6 PA和PA金属氧化物半导体₂),疲劳磨损(聚四氟乙烯),形成“roll-shaped粒子”结合塑性变形(PA 6.6和PA金属氧化物半导体₂)。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

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