Concepții greșite comune în alegerea materialelor rezistente la uzură

Concepții greșite comune în alegerea materialelor plastice de înaltă performanță rezistente la uzură

 În domenii precum echipamentele semiconductoare, mașinile de mare viteză și componentele de alunecare de precizie, materialele rezistente la uzură sunt adesea esențiale pentru stabilitatea sistemului. Cu toate acestea, în practică, întâlnim adesea situații în care uzura rămâne semnificativă chiar și după selectarea materialelor de calitate superioară. Acest lucru nu înseamnă neapărat că materialele în sine sunt „inadecvate”. Cel mai adesea, rezultă dintr-o înțelegere greșită a mecanismelor de uzură.

Mai jos, sunt subliniate câteva puncte obișnuite trecute cu vederea în scenariile echipamentelor de precizie.

Concepție greșită 1: concentrarea exclusivă pe duritatea materialului

Rezistența la uzură nu se referă doar la „cu cât mai greu, cu atât este mai bine”. În timp ce duritatea afectează rezistența la indentare, în echipamentele cu funcționare continuă de mare viteză, ușoare și pe termen lung, factorii dominanti de uzură sunt adesea:

 1, Rata de creștere a temperaturii la interfața de frecare

2, Acumularea de oboseală a suprafeței și micro-fisuri

3, Compatibilitate între material și omologul

4，Dacă se poate forma un film de transfer stabil la interfață

De exemplu, în unele mecanisme de manipulare a semiconductorilor, PEEK nemodificat are o duritate considerabilă, dar o capacitate limitată de a controla creșterea temperaturii interfeței. Cu toate acestea, atunci când se adaugă grafit sau PTFE, filmul de transfer devine mai stabil și uzura este de fapt redusă. Cu alte cuvinte, rezistența la uzură este un „comportament de interfață”, nu o „concurență de duritate”.

Concepție greșită 2: neglijarea PV (presiune × viteză)

În șinele de mare viteză, modulele de antrenare și componentele glisante din camerele de vid, PV este unul dintre cei mai critici parametri de proiectare. Definiția PV este simplă:

PV = Viteza (m/s) × Presiune (MPa)

Dar determină rata de generare instantanee de căldură la interfață și dacă uzura va crește brusc. Odată ce PV depășește intervalul tolerabil al materialului, manifestările tipice includ:

1, Creștere anormală a coeficientului de frecare

2, Semne de lustruire, gelificare sau aderență la suprafață

3, fluctuații semnificative ale coeficientului de frecare

4, Creștere rapidă a temperaturii locale

Acesta este un caz clasic de „instabilitate a interfeței”, fără legătură cu cât de scump este materialul. Odată ce limita PV este depășită, orice material va fi degradat rapid.

Concepție greșită 3: Schimbarea materialelor în timp ce se ignoră starea omologului

În medii de mare viteză sau ultra-curate, starea microscopică a suprafeței omologului este deosebit de importantă:

Este rugozitatea prea mare?

Există puncte dure sau urme de prelucrare pe suprafață?

Ondulatia cauzeaza supraincarcare localizata?

Suprafața poate suporta formarea corectă a unui film de transfer?

Dacă vârfurile de pe suprafața unei piese metalice ies în afară ca micro-lamele, chiar dacă se folosește PEEK modificat de înaltă performanță, acesta va fi „arat” continuu, iar uzura nu se va îmbunătăți. Prin urmare, în multe soluții de succes rezistente la uzură, materialul și suprafața omologului sunt proiectate împreună.

Concepție greșită 4: Tratarea unei probleme de sistem ca pe o problemă materială

În echipamentele critice, uzura nu se datorează adesea unei defecțiuni materiale, ci mai degrabă unei abateri în starea sistemului de la așteptări:

1, Ușoară nealiniere structurală poate duce la o presiune localizată extrem de ridicată, complet inconsecventă cu valorile generale de proiectare.

2, Schimbările în condițiile de lubrifiere sau mediul de gaz, cum ar fi degajarea ușoară de gaze în medii cu vid sau micro-contaminarea în sistemele curate, pot modifica comportamentul interfeței de frecare.

3, Managementul termic inadecvat, în special în componentele cu piston de mare viteză sau rotație continuă, afectează semnificativ stabilitatea materialului.

Dacă acești factori ascunși nu sunt abordați, simpla schimbare a materialelor nu va duce, în general, la îmbunătățiri semnificative.

Figura 1: Rata de uzură a PEEK 450FC30 (date provenite de la Victrex)

Figura 2: Coeficientul de frecare al PEEK 450FC30 (date provenite de la Victrex)

Concluzie: rezistența la uzură nu este la fel de simplă ca schimbarea materialelor

În special în echipamentele semiconductoare, mașinile de mare viteză și dispozitivele de mișcare de precizie, performanța la uzură depinde de:

Selectarea materialului + conformitate PV + starea suprafeței omoloage + controlul temperaturii + distribuția sarcinii structurale

Este un sistem, nu doar materialul în sine. Numai prin înțelegerea completă a comportamentului interfeței pot fi rezolvate cu adevărat problemele de uzură, asigurând o funcționare mai stabilă și o durată de viață mai lungă a echipamentului.

JUTAIPEEK ® Seria rezistentă la uzură

Seria JUTAIPEEK® Rezistență la uzură prezintă un coeficient scăzut de frecare și o rezistență ridicată la uzură, făcându-l un material compozit polieteretercetonă (PEEK) auto-lubrifiant.

Proprietăți excelente de alunecare și frecare

Rezistență și rigiditate ridicate

Stabilitate dimensională ridicată

Conductivitate termică ridicată

Rezistență ridicată la căldură

Rezistență remarcabilă la coroziune

JUTAIPEEK®WR01- grad rezistent la uzură

JUTAIPEEK ® WR01 este un profil polimeric cu o rezistență ridicată la uzură. WR înseamnă rezistență la uzură. WR01 este fabricat din 10% fibră de carbon scurtă, 10% pulbere PTFE, 10% pulbere de grafit polieter eter cetonă (PEEK).

JUTAIPEEK®WR02- Calitatea rulmentului

JUTAIPEEK ® WR02 este un profil PEEK PolyetherEther Ketone modificat rezistent la uzură. WR înseamnă rezistență la uzură. WR02 este un produs PEEK modificat cu 20% teflon. Teflonul folosit aici este personalizat special, care poate fi dispersat uniform în rășina PEEK pentru a obține un coeficient de frecare scăzut și o rezistență ridicată la uzură.

JUTAIPEEK®WR03-Fără fluor Grad rezistent la uzură

JUTAIPEEK® WR03 este un material polieteretercetonă modificat (PEEK) cu rezistență ridicată la uzură, fără fluor. Acest produs are un coeficient scăzut de frecare și o rată mare de rezistență la uzură, ceea ce îl face un material compozit PEEK auto-lubrifiant, rezistent la compresiune, de calitate pentru rulmenți.

Acest produs furnizează în prezent doar turnare prin injecție.

JUTAIPEEK®WR04 - Grad rezistent la uzura fara fluor

JUTAIPEEK® WR04 este un material polieteretercetonă modificat (PEEK) ultrarezistent la uzură, fără fluor. În comparație cu JUTAIPEEK® WR03, oferă o duritate mai mare și o rezistență mai bună la căldură. Acest produs are un coeficient scăzut de frecare și o rată ridicată de rezistență la uzură, ceea ce îl face un material compozit PEEK auto-lubrifiant, rezistent la compresiune, de calitate pentru rulmenți.

Acest produs furnizează în prezent doar turnare prin injecție.

JUTAIPEEK® Grad rezistent la uzură	Coeficient de frecare conform ASTM D3702	Rata de uzură [μm/h] conform 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