The Influence of Uniaxial Compression on the Friction Coefficient (Polymer–Steel Pair), Wear, and Hardness in Selected Thermoplastics

• Autorzy: Kujawa M.

Warianty tytułu

PL

Wpływ jednoosiowego ściskania wybranych polimerów termoplastycznych na współczynnik tarcia po stali, zużywanie i twardość

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Plastic plain bearings are deformed during assembly. According to one of the leading manufacturers of plastic sliding elements, the bushing’s internal diameter may be reduced by up to 2.5%. Moreover, plastic sliding elements are increasingly used in harsh conditions (e.g., under high pressure). However, there are no papers that describe the influence of deformation under compression on the tribological properties of plastics. Specimens made of PTFE, PA6, and PE-HD were deformed while conducting the current research, and this deformation was maintained during cooperation with steel. The results of microhardness, wear, and the coefficient of friction tests were compared to data gathered during tests of non-deformed specimens. During deformation under compression (e ≈ 6%), microhardness lowered by up to 30% (PTFE). A significant reduction of hardness (by up to 15%) was observed when strain was only 2%, and up to this value of strain, there is mainly elastic deformation in the polymer. Changes of the coefficient of friction values were insignificant. In terms of PTFE and PE-HD, during deformation under compression up to e ≈ 6% , the block scar volumes were 20% and 40% larger, respectively, than the non-deformed form of specimens. In terms of PA6, the change in block scar volume was insignificant. It may seem that tension and compression ought to cause totally different effects. However, the comparison of the current results and the results described in the previous paper exposes that these two different processes led to the same effects – reducing hardness and increasing wear. Deformation of plastic sliding components as an effect of assembly appears to be minor; however, it affects polymer microhardness and wear resistance.

PL

Polimerowe elementy ślizgowe podczas montażu w urządzeniu ulegają odkształceniu. Jeden z czołowych producentów elementów ślizgowych z tworzyw sztucznych podaje, że po montażu średnica wewnętrzna tulei może zmniejszyć się aż do 2,5%. Ponadto tego typu elementy są stosowane w coraz bardziej wymagającym otoczeniu (np. przy znacznym ciśnieniu), a w literaturze nie można znaleźć informacji na temat wpływu ściskania na właściwości tribologiczne. W opisanych badaniach utrzymywano w ściśnięciu próbki wykonane z PTFE, PA6 i PE-HD i w takim stanie poddano je współpracy ze stalą. Wyniki dotyczące współczynnika tarcia, zużywania i mikrotwardości porównywano z wartościami uzyskanymi dla nieodkształconych materiałów. Po ściśnięciu materiałów do e ≈ 6% mikrotwardość zmniejszyła się nawet o 30% (w przypadku PTFE). Znaczące zmiany mikrotwardości (do 15% różnicy) pojawiły się już przy odkształceniu do 2%, czyli w zakresie, gdzie dominują w polimerze odkształcenia odwracalne (sprężyste). Nie zaobserwowano znaczących zmian współczynnika tarcia. Dla PTFE i PE-HD po odkształceniu do e ≈ 6% objętość usuwanego podczas współpracy materiału zwiększyła się odpowiednio o 20% i 40%. W przypadku PA6 nie odnotowano znaczących zmian. Wydawać by się mogło, że ściskanie i rozciąganie powinny powodować przeciwstawne skutki. Porównując jednak uzyskane wyniki do tych z poprzednich badań, okazuje się, że prowadzą one do tego samego – zmniejszenia twardości i zwiększenia zużywania. Pomimo że odkształcenia wprowadzane do polimeru podczas montażu tudzież pracy elementu ślizgowego wydają się niewielkie, to mają one wpływ na twardość materiału i odporność na zużywanie.

Słowa kluczowe

EN

strain; stress; deformation; PTFE; PA6; PE-HD

PL

odkształcenie; naprężenie; PTFE; PA6; PE-HD

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 3
• Strony: 77--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kujawa M.

• Wrocław University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Machine Construction and Tribology, ul. Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław, Poland

Bibliografia

• 1. Bunsell A.R., Drawing, [in:] Handbook of Properties of Textile and Technical Fibres, Woodhead Publishing, 2018.
• 2. Белый B.A.: Влияние структуры полимеров на процессы трения, [in:] Трение полимеров, Наука Москва 1972.
• 3. Kujawa M., Wieleba W.: The influence of a constant state of deformation on the friction coefficient in selected thermoplastics (polymer–steel pair). Tribologia, R. 48, nr 4, (2017), pp. 39–45.
• 4. Kujawa M.: The influence of deformation under tension on hardness, friction and wear in selected theromplastics, [in:] Engineering Mechanics 2018 – book of full texts. Brno University of Technology, 2018.
• 5. Stryczek J., Banaś M., Krawczyk J., Marciniak L., Stryczek P. (2017): The fluid power elements and systems made of plastics. Procedia Engineering, 176, pp. 600–609.
• 6. Liu H., Wang J., Jiang P., Yan F.: Accelerated degradation of polyetheretherketone and its composites in the deep sea, Royal society open science, 5, 2018.
• 7. PN-EN ISO 604:2006. Tworzywa sztuczne – Oznaczanie właściwości przy ściskaniu.
• 8. Broniewski T., Kapko J., Płaczek W., Thomalla J.: Metody badań i ocena właściwości tworzyw sztucznych. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, 1999.
• 9. Kowalewski P., Wieleba W., Leśniewski T.: Stanowisko do badań tribologicznych w złożonym ruchu cyklicznym toczno-ślizgowym. Tribologia, R. 38, nr 2, (2007), pp. 303–311.
• 10. ASTM G 77. Standard Test Method for Ranking Resistance of Materials to Sliding Wear Using Block-on-Ring Wear Test.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).