Analysis of reasons for reduction of wear resistance of polymer materials in friction pairs with alloy steel

E.B. Sedakova, Yu.P. Kozyrev, Syanshun Li, V.E. Zharov
2020 Izvestiâ vysših učebnyh zavedenij Priborostroenie  
Экспериментально исследована износостойкость политетрафторэтилена, его композита Ф4К20, полиэфирэфиркетона и сверхвысокомолекулярного полиэтилена при трении скольжения по углеродистой и легированной стали. Показано, что в парах трения с легированной сталью может возникать температурный режим, при котором активируются реакции химического взаимодействия никеля и полимера. Эти реакции в присутствии политетрафторэтилена и его композита приводят к образованию прочных пленок переноса и расширению
more » ... азона рабочих нагрузок, а в случае полиэфирэфиркетона и сверхвысокомолекулярного полиэтиленом -к более интенсивному нагреву полимеров и сокращению диапазона нагрузок приблизительно в два раза. Ключевые слова: трение, износ, никель, легированная сталь, полимер, адгезия, температура на контакте, коэффициент трения, коэффициент износа Введение. Полимеры достаточно широко применяются в машиностроении в качестве конструкционных материалов. В узлах трения все чаще используются полукристаллические полимеры, физико-механические свойства которых наиболее полно отвечают условиям эксплуатации узлов трения машин. К числу триботехнически важных свойств полимерных материалов относят низкий коэффициент трения, способность работать без смазочного материала, малый удельный вес, достаточную прочность, высокую химическую стойкость к агрессивным средам. Такие материалы хорошо выдерживают возникающие при трении температуры и способны работать в условиях Крайнего Севера. В полукристаллических полимерах наряду с кристаллической фазой содержится достаточно много аморфной фазы [1]. При получении материалов этой группы применяется особая порошковая технология. Основой этой технологии является получение материала путем прессования исходных порошков под давлением, спекания при температуре, несколько превышающей температуру плавления кристаллической фазы, с последующим управляемым охлаждением. Скорость охлаждения является важным параметром технологического процесса, так как от нее зависит степень кристалличности получаемого материала [2]. К группе полукристаллических полимеров относятся, например, политетрафорэтилен (ПТФЭ), полиэфирэфиркетон (ПЭЭК) и сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ). ПТФЭ (химическая формула (-C 2 F 4 -) n ), относящийся группе фторопластов, способен работать при температуре от -60 до +250 С, он имеет очень низкий коэффициент трения (порядка 0,1-0,2) и по химической стойкости превосходит все известные синтетические материалы [3] . Однако ПТФЭ в чистом виде почти не применяют из-за хладотекучести и низкой энергии активации (7 ккал/моль), что при трении приводит к деформированию его поверхностных слоев и значительному износу даже при низких нагрузках. Для увеличения несущей способности изделий и значительного снижения интенсивности изнашивания в ПТФЭ вводятся различные типы наполнителей. Поэтому в машиностроении используют в основном
doi:10.17586/0021-3454-2020-63-4-302-309 fatcat:ydocjttax5bsjd4cy4cn4a5634