Časté mylné představy o výběru materiálů odolných proti opotřebení

Časté mylné představy o výběru vysoce výkonných plastových materiálů odolných proti opotřebení

 V oblastech, jako jsou polovodičová zařízení, vysokorychlostní stroje a přesné kluzné součásti, jsou materiály odolné proti opotřebení často rozhodující pro stabilitu systému. V praxi se však často setkáváme se situacemi, kdy opotřebení zůstává značné i po výběru materiálů vyšší třídy. To nutně neznamená, že samotné materiály jsou 'neadekvátní'. Častěji to pramení z nepochopení mechanismů opotřebení.

Níže je uvedeno několik běžně přehlížených bodů ve scénářích přesných zařízení.

Mylná představa 1: Zaměření pouze na tvrdost materiálu

Odolnost proti opotřebení není jen o tom, že 'čím tvrdší, tím lepší'. I když tvrdost ovlivňuje odolnost proti vtlačení, u vysokorychlostních, lehkých zařízení s dlouhodobým nepřetržitým provozem jsou dominantními faktory opotřebení často:

 1, Rychlost nárůstu teploty na třecím rozhraní

2，Akumulace povrchové únavy a mikrotrhlin

3，Kompatibilita mezi materiálem a protějškem

4, zda se na rozhraní může vytvořit stabilní přenosový film

Například v některých mechanismech manipulace s polovodičem má nemodifikovaný PEEK značnou tvrdost, ale omezenou schopnost řídit nárůst teploty rozhraní. Když se však přidá grafit nebo PTFE, přenosová fólie se stane stabilnější a opotřebení se ve skutečnosti sníží. Jinými slovy, odolnost proti opotřebení je 'chování rozhraní', nikoli 'soutěž v tvrdosti.'

Mylná představa 2: Zanedbávání PV (tlak × rychlost)

U vysokorychlostních kolejnic, hnacích modulů a posuvných komponent ve vakuových komorách je PV jedním z nejdůležitějších konstrukčních parametrů. Definice PV je jednoduchá:

PV = rychlost (m/s) × tlak (MPa)

Ale určuje okamžitou rychlost generování tepla na rozhraní a zda se opotřebení náhle zvýší. Jakmile PV překročí tolerovatelný rozsah materiálu, typické projevy zahrnují:

1, Abnormální nárůst koeficientu tření

2, Známky leštění, gelování nebo přilnavosti na povrchu

3, Výrazné kolísání součinitele tření

4, Rychlé místní zvýšení teploty

Toto je klasický případ 'nestability rozhraní' nesouvisející s tím, jak drahý je materiál. Jakmile je limit PV překročen, jakýkoli materiál bude rychle degradován.

Mylná představa 3: Změna materiálů při ignorování stavu protějšku

Ve vysokorychlostních nebo ultračistých prostředích je mikroskopický stav povrchu protějšku obzvláště důležitý:

Není drsnost příliš vysoká?

Jsou na povrchu tvrdá místa nebo stopy po obrábění?

Způsobuje zvlnění lokalizované přetížení?

Dokáže povrch podpořit správnou tvorbu přenosového filmu?

Pokud špičky na povrchu kovového dílu vyčnívají jako mikrobřity, i když je použit vysoce výkonný modifikovaný PEEK, bude neustále 'orán' a opotřebení se nezlepší. V mnoha úspěšných řešeních odolných proti opotřebení jsou proto materiál a povrch protějšku navrženy společně.

Mylná představa 4: Zacházení se systémovým problémem jako s hmotným problémem

U kritických zařízení není opotřebení často způsobeno poruchou materiálu, ale spíše odchylkou stavu systému od očekávání:

1, Mírná konstrukční nesouosost může vést k extrémně vysokému lokalizovanému tlaku, který je zcela v rozporu s celkovými návrhovými hodnotami.

2, Změny podmínek mazání nebo plynného média, jako je mírné uvolňování plynu ve vakuovém prostředí nebo mikrokontaminace v čistých systémech, mohou změnit chování třecího rozhraní.

3, Nedostatečný tepelný management, zejména u vysokorychlostních vratných nebo spojitě rotujících součástí, významně ovlivňuje stabilitu materiálu.

Pokud se tyto skryté faktory neřeší, pouhá změna materiálů obecně nepovede k výraznému zlepšení.

Obrázek 1: Míra opotřebení PEEK 450FC30 (data pochází od společnosti Victrex)

Obrázek 2: Koeficient tření PEEK 450FC30 (data pochází od společnosti Victrex)

Závěr: Odolnost proti opotřebení není tak jednoduchá jako výměna materiálů

Zejména u polovodičových zařízení, vysokorychlostních strojů a přesných pohybových zařízení závisí výkon opotřebení na:

Výběr materiálu + shoda PV + stav povrchu protikusu + regulace teploty + rozložení zatížení konstrukce

Je to systém, nejen materiál samotný. Problémy s opotřebením lze skutečně vyřešit pouze důkladným pochopením chování rozhraní, což zajistí stabilnější provoz a delší životnost zařízení.

Řada JUTAIPEEK ® odolná proti opotřebení

Řada JUTAIPEEK® Wear-resistance se vyznačuje nízkým koeficientem tření a vysokou odolností proti opotřebení, díky čemuž je samomazným, ložiskovým polyetheretherketonovým (PEEK) kompozitním materiálem.

Vynikající kluzné a třecí vlastnosti

Vysoká pevnost a tuhost

Vysoká rozměrová stabilita

Vysoká tepelná vodivost

Vysoká tepelná odolnost

Vynikající odolnost proti korozi

JUTAIPEEK®WR01- Třída odolná proti opotřebení

JUTAIPEEK ® WR01 je polymerní profil s vysokou odolností proti opotřebení. WR znamená odolnost proti opotřebení. WR01 je vyroben z 10 % nakrátko střižených uhlíkových vláken, 10 % PTFE prášku, 10 % grafitového prášku modifikovaného Polyether Ether Keton (PEEK).

JUTAIPEEK®WR02- Třída ložiska

JUTAIPEEK ® WR02 je modifikovaný polyetherEther Keton PEEK profil odolný proti opotřebení. WR znamená odolnost proti opotřebení. WR02 je PEEK produkt modifikovaný 20% teflonem. Zde použitý teflon je speciálně upraven, který může být rovnoměrně rozptýlen v PEEK pryskyřici pro dosažení nízkého koeficientu tření a vysoké odolnosti proti opotřebení.

JUTAIPEEK®WR03 - Třída odolná proti opotřebení bez obsahu fluoru

JUTAIPEEK® WR03 je vysoce odolný proti opotřebení modifikovaný polyetheretherketonový (PEEK) materiál bez fluoru. Tento produkt se vyznačuje nízkým koeficientem tření a vysokou odolností proti opotřebení, což z něj činí samomazný, v tlaku odolný kompozitní materiál PEEK ložiskové třídy.

Tento produkt v současné době dodává pouze vstřikování.

JUTAIPEEK®WR04- Třída odolná proti opotřebení bez obsahu fluoru

JUTAIPEEK® WR04 je ultra odolný proti opotřebení modifikovaný polyetheretherketonový (PEEK) materiál bez fluoru. Oproti JUTAIPEEK® WR03 nabízí vyšší tvrdost a lepší tepelnou odolnost. Tento produkt se vyznačuje nízkým koeficientem tření a vysokou odolností proti opotřebení, díky čemuž se jedná o samomazný, v tlaku odolný kompozitní materiál PEEK třídy ložiska.

Tento produkt v současné době dodává pouze vstřikování.

JUTAIPEEK® Třída odolná proti opotřebení	Koeficient tření podle ASTM D3702	Rychlost opotřebení [μm/h] podle ASTM D3702
JUTAIPEEK®WR01	0,15±0,05	4,2 ± 0,8
JUTAIPEEK®WR02	0,42±0,10	7,3 ± 1,5
JUTAIPEEK®WR03	0,09±0,02	4,4±1,3
JUTAIPEEK®WR04	0,05±0,02	3,5 ± 1,2