摩擦力是阻止两个表面相对滑动的力。
正压力是垂直作用于两个接触表面之间的力。
对于上面提出的两个问题,先上一张图:
工程砂浆管道 耐磨应用测试
结论:没有绝对的最耐磨塑料!摩擦系数CoF最低的PTFE在面对砂浆管道应用时,直接被UHMWPE秒杀,甚至不如PA66!PTFE在和自己对磨时才是ta的高光时刻,此刻水泥砂浆并不会惯着ta!
显然光靠低摩擦系数,并不能决定塑料实际应用的耐磨损性,是不是颠覆了你的认知?
耐磨性和磨损率的影响因素有哪些?
塑料的耐磨性,需要从哪些维度去判断?
评估塑料的耐磨性涉及多个维度,这些维度可以帮助我们全面地了解材料在不同条件下的表现。如何选择耐磨塑料?
从下面7个主要的维度来判断:
1.材料特性:
硬度:硬度高的塑料通常更耐磨,如POM、PEEK、PI等!
结晶度:高结晶度的塑料通常耐磨性更好,如PA66、POK、PEEK等。
上图POM齿轮,下图PA66齿轮
分子量:分子量较高的塑料通常具有更好的耐磨性,如UHMWPE。
UPE耐磨板、滑块
分子量分布:紧密的分子排列,窄的分子量分布可以提高材料的耐磨性,如POK、PPS、LCP、PEI、PEEK等。
化学组成:含有特殊基团的塑料(如苯环)可能会影响耐磨性。如PPS、LCP、PEEK、PI。
PPS/LCP连接器应用
PEEK耐磨高温齿轮应用
2.物理性能:
摩擦系数(CoF):摩擦系数越低,通常意味着塑料在接触面上产生的摩擦力越小,从而减少磨损,如PTFE及氟塑料全家、UPE、POM、PA66、PA46、PEEK等。
氟塑料应用
抗拉强度:更高的抗拉强度意味着材料在承受应力时不易断裂。
弹性模量:高弹性模量的材料在受到外力时变形较小,有助于减少磨损。
蠕变行为:材料在持续负载下的蠕变性能会影响其耐磨性。
高强度、高模量PEEK配件
以上三点在强度、模量高的,特种工程塑料有绝对优势,如PPS、LCP、PEEK、PEI、PI等。
3.环境因素:
温度:不同温度下材料的耐磨性会发生变化。
湿度:湿度会影响材料的吸水性和膨胀,如尼龙,从而影响耐磨性。
化学介质:某些化学物质可能会加速材料的磨损。
以下是塑料君根据PTFE、UHMWPE、PEEK、PI、POM、POK、PA66、PA46、PPS、LCP十种典型耐磨塑料,做了主要性能对比表格。
根据塑料件耐磨要求,塑料君列出了四个最重要的考虑点,耐温、耐化学、摩擦系数、机械强度,此外还需考虑如下:
4.加工条件:
表面处理:表面涂层或处理可以显著提高耐磨性,如PTFE常作涂层用途,提供耐磨性。
成型方式:不同的成型方式(如注塑、挤出、压铸、CNC、喷涂等)可能会影响材料的微观结构,进而影响耐磨性,此外必须要考虑加工的经济性,如PTFE、UPE、PI不适合注塑、PEEK需要极高的加工温度。
改性剂:添加填料、纤维等改性剂可以提高耐磨性,改性。
注塑加工/大批量、经济
CNC机加工适合小批量
5.测试方法:
滑动磨损测试:通过模拟实际应用中的滑动磨损来评估耐磨性。
砂纸磨损测试:使用不同编号的砂纸进行磨损测试。
磨损试验机测试:使用特定的磨损试验机模拟特定条件下的磨损。
滚动磨损测试:使用标准的滚动球耗费试验机进行测试。
Taber耐磨测试:使用Taber磨耗仪进行标准化的耐磨性测试。
摩擦系数测试:通过测量材料表面与其他材料之间的摩擦系数来评估耐磨性。
总之,不同的耐磨测试方法、根据工况采用对应的耐磨原料或者改性塑料!与硬件对磨受力的,需要增加材料强度和耐疲劳性,与塑料橡胶件对磨改善其润滑性。考虑耐磨噪音,改善耐磨材料润滑性及其弹性。
6.应用环境:
负载条件:不同负载下材料的耐磨性表现不同。
接触材质:与塑料接触的材料种类也会影响耐磨性。
运动类型:滑动、滚动等不同类型的运动对耐磨性有不同的要求。
氟塑料化工管道、及传动件,考虑耐化学性
变速箱内部塑料配件需要耐油和机械强度
7.长期性能:
老化性能:长期暴露于特定环境中(如紫外线、温度循环等)会影响材料的耐磨性,如PEEK、PTFE、UPE等有极其优秀的耐候、耐老化性。
疲劳寿命:材料在反复应力作用下的耐用性、如UPE、POK、PEEK、PI等。
以上就是选用耐磨塑料7个维度!耐磨塑料,没有绝对最强排名,就如小米的手机、理想的车,只要前面加够定语,大家都有机会拼个第一!
下面塑料君将总结十大典型耐磨塑料的优点和缺点:
总 结
PTFE和UHMWPE在摩擦系数和自润滑性方面表现最佳,但机械强度较低,耐磨要求极高的首先!但也要看摩擦对象。
POM在耐磨性和自润滑性方面表现出色,性价比极高,适用于大多数齿轮、传动应用。
PA66在耐磨性和自润滑性出色,价格适中,耐磨改性后,覆盖应用最广。
PEEK、PI具有较高的耐磨性、耐候、耐热性和耐化学性,适合工况出现温度300+的应用,但成本非常高。
POK、在耐磨性和润滑性方面表现出色,综合了PA+POM性能,成本适中,但加工温度窄,应用受限。
LCP、PPS、PA46具有优异的机械性能和耐热性,耐热250-290耐磨应用中绕不过的选择,但成本偏高。
通过这些维度的综合考量,可以更全面地评估塑料的耐磨性能要求。在实际应用中,需要根据具体的使用环境和工况来选择最适合的材料。如果需要更详细的数据支持决策,可以参考相关的测试标准和材料物性和产品手册做测试再做决定。
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