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塑料的磨损机理

发布时间:2020/3/13 16:31:47阅读人次:2335

磨损与摩擦是紧密相关,是一个过程的两个方面。有摩擦,必然导致磨损产生了磨损,根源在于摩擦。塑料的磨损过程和其它材料一样,也可以分为三个阶段跑合阶段磨合阶段稳定正常磨损阶段剧烈磨损阶段。

耐磨pps齿轮.jpg

pps应用3.jpg塑料与金属材料不同之处,在于跑合阶段的磨损率一般比金属高,而且这一阶段的时间也较短。但是,它与金属一样,这一阶段的磨损量并不严格地遵从一定的规律。有的塑料,比如超高分子量聚乙烯对不锈钢摩擦,初期磨损率比后一阶段小。

塑料可能会因老化而进入剧烈磨损阶段。塑料的老化是由光、热、氧、高能射线、介质以及各类应力长期作用引起的化学变化。在摩擦中的塑料,长期经受压力、拉力、剪切、弯曲、扭转或综合应力交变作用,反复变形,加上其它促使老化的因索作用,会加速老化,大分子失去柔顺性变成又硬又脆的固体,极易龟裂,这时如果继续处于摩擦状态下,很快就会完全失效。

塑料的磨损机理主要分为以下几种:

(1)粘着磨损

摩擦表面静接触时,实际接触区域内,两表面粘接在一起。当摩擦时,这些粘接点被剪切。剪切不一定正好发生在界面上,这就会导致使一方材料损失的现象。同时表面上的微凸峰在摩擦过程中相互碰撞,产生强烈的局部过热而形成冷焊点。当这些冷焊点受剪切时,较软材料上的微凸峰脱离基体。以上这些材料损失的现象叫粘着磨损。当塑料与金属对磨时,由于局部过热面上变软了的塑料粘附于金属表面上,产生粘着磨损。

(2)磨粒磨损

当各种硬的颗粒进入和停留在摩擦界面上,可以损伤或使得对摩面材料脱落的现象叫磨粒磨损。当含有固体颗粒的流体,以与固体表面接近平行的状态与固体表面相对运动时,对固体表面造成的磨损叫磨粒侵蚀塑料与金属对摩时,因为塑料柔软有包容异物的能力,所以,外来的异物或摩擦过程中产生的微粒,可以在各种力综合作用下嵌入塑料表层,使塑料表面变成粒子增强型或弥散增强型的复合材料,导致耐磨性有相当的提高。但同时,金属表面的磨损却增大了。

(3)疲劳磨损

疲劳磨损是指摩擦时表面受到周期性的交变载荷,表面上部分微凸体相互作用,使接触区域产生很大的变形和应力,在表层和亚表层形成裂纹而导致材料损失或破坏的现象。影响塑料疲劳磨损的因素有微观裂纹温度分子量外力表层状况等。

(4)蠕变磨损

高分子物质是粘弹材料,具有粘弹性。所谓粘弹性,就是同时具有类似于粘性液体和纯弹性固体两者的性质。因而高分子材料在恒定外力持续作用下,形变会随时间摧移逐渐增加,从而发生蠕变现象,根据外力的类型,可以有弯曲蠕变、扭转蠕变、拉伸蠕变及压缩蠕变等。与其它磨损一样,蠕变也是使摩擦副丧失尺寸精度的原因之一。

一般来说,塑料的破坏与断裂包括两个过程,产生裂缝或缺陷和裂纹扩展。塑料蠕变与所加载荷大小直接相关,当材料刚受到外力作用时,材料表现为普通的弹性之后,是速率很快,但又逐渐降低,以至恒定地随时间推移不断变形的过程,即蠕变过程。而蠕变的这三个阶段,与一般磨损过程的三个阶段在规律上、内容上与延续时间上都十分相似。

由于摩擦,在塑料表层不断发生这样的过程微凸体与整体变形与反弹、延迟反弹大分子活化一大分子滑移或剪切屈服一空穴与空穴合并一应力集中主键断裂一裂纹断裂一材料损失。因而,在一般结构件上发生的塑料蠕变现象,在摩擦工况下转变为磨损,不单是形貌与尺寸的变化,还伴随有材料的破坏与损失。