Analiza procesów tribologicznych zachodzących podczas współpracy kompozytów PTFE ze stalą

• Autorzy: Wieleba W.

Warianty tytułu

EN

The Analysis of Tribological Processes Proceeding in PTFE Composites Sliding Against Steel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeprowadzono analizę procesu dyssypacji energii w postaci ciepła tarcia. Zaobserwowano, że w procesie tarcia kompozytów PTFE udział ciepła w pracy tarcia jest zależny od chropowatości współpracującego elementu stalowego. Stwierdzono, że podczas tarcia kompozytów PTFE ciepło tarcia jest generowane nie tylko na powierzchni styku współpracujących materiałów, ale również w ich wnętrzu. Ze względu na słabą przewodność cieplną materiałów polimerowych prowadzi to w razie dużej ilości generowanego ciepła do powstania znacznych różnic temperatury w materiale polimerowym. Najwyższa temperatura występuje w materiale polimerowym w pewnej odległości od powierzchni styku. Zbadano zjawisko tarcia wewnętrznego w kompozytach PTFE oraz oceniono jego rolę w procesie wydzielania się ciepła tarcia. Wyniki badań wykorzystano do analizy procesu generowania ciepła tarcia w pierścieniu uszczelniającym wał z wykorzystaniem metod numerycznych (metody elementów skończonych). Oceniono wpływ chropowatości na właściwości tribologiczne kompozytów w powiązaniu z twardością elementu stalowego. Zbadano również wpływ parametrów ruchowych, tj. prędkości ślizgania v, nacisku jednostkowego p w miejscu styku polimerowej próbki ze stalą i temperatury otoczenia To, w której odbywa się proces tarcia, na procesy tribologiczne dla wybranych kompozytów utworzonych na osnowie PTFE. Określono zakresy parametrów tarcia (chropowatości powierzchni stalowego przeciwelementu oraz prędkości ślizgania v i średniego nacisku jednostkowego p), w których badane kompozyty wykazywały najlepsze właściwości tribologiczne. Na podstawie przeprowadzonej analizy procesów tribologicznych zachodzących podczas współpracy kompozytów PTFE zawierających wypełniacze dyspersyjne ze stalą zaproponowano model mechanizmu tarcia i zużywania kompozytów PTFE. Uwzględnia on dodatkowe rozgrzewanie materiału polimerowego pod powierzchnią tarcia wynikające z ciepła generowanego wewnątrz materiału polimerowego w wyniku tarcia wewnętrznego. Przedstawiony model wyjaśnia obserwowaną w czasie badań tribologicznych cykliczność zmian wartości współczynnika tarcia w powiązaniu ze zmianami temperatury materiału polimerowego.

EN

The analysis of the energy dissipation process in the form of friction heat has been presented. It was observed, that the participation of heat in friction work depends on the surface roughness of the steel counterface. The friction heat is generated not only in the contact zone of rubbing materials but also in the bulk of polymer materials sliding against steel. Significant gradients of temperatures in polymer material were caused by low thermal conductivity of these materials. The results showed that the maximum temperature occurs at a certain distance under the nominal surface of contact, i.e. in the subsurface region of polymer composites. The main reason of this phenomenon is the dissipation of energy, in the form of heat, owing to the internal friction and the variation of plastic stress and strain in the bulk of polymer materials. The vibrations of stress and strain are caused by shape deviations, waviness and roughness of the surface of the steel counterface. Also, the variation of friction force during the sliding process caused the vibration of stress and strain. The internal friction in PTFE composites was investigated and the role of this phenomenon in the process of heat generation was determined. The results were used for analysis of the heat generation process in the lip seal. The solution was obtained with the help of numeric methods (finite element method). The effect of surface roughness and hardness of the steel counterface on tribological properties of PTFE composites was described. Also, the effect of motion parameters (i.e. sliding velocity v, contact pressure p and environment (air) temperature To) on the coefficient of friction and specific wear rate of PTFE composite sliding against steel was presented. The ranges of parameters of the sliding process (surface roughness of steel counterface, contact pressure p, sliding velocity v) for which PTFE composites sliding against steel show the best tribological properties has been also presented.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty PTFE; procesy tribologiczne; ciepło tarcia; temperatura tarcia

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Politechniki Wrocławskiej. Monografie
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 84, nr 30
• Strony: 150--150
• Opis fizyczny: Bibliogr. 154 poz.

Twórcy

autor

Wieleba W.

• Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Politechniki Wrocławskiej, 50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27.