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塑料的摩擦系數(shù)

在所謂的犁溝磨損中,磨損量被認(rèn)為是與注塑加工材料的強(qiáng)度與韌性成反比的,而在疲勞磨損中,彈性模量是決定疲勞磨損的重要參數(shù)。一些低弾性模量的塑料,耐磨性可能要好于中等彈性模量的塑料。對于熱固性塑料及某些硬脆性熱塑性塑料,疲勞磨損較為多見。影響摩擦磨損性能的熱性能主要是導(dǎo)熱性和耐熱性。
 
大多數(shù)塑料都有比較低的摩擦系數(shù),其中非極性的聚四氟乙烯具有很小的摩擦系數(shù),它與大多數(shù)材料表面間的摩擦系數(shù)僅為0.04-0.10。這是金屬材料在潤滑良好的條件下也難以達(dá)到的。在塑料組分中加入某種添加劑,如二硫化鉬、硅油等,可以減少摩擦系數(shù),反之,如果添加無機(jī)填料或通過表面設(shè)計,提高表面粗糙度,則能提高表面的摩擦系數(shù)。
 
極限PV值是表征摩擦材料耐磨性的一個重要參數(shù)。但需要指出,PV值不是固定不變的常數(shù),同一材料,在不同的壓力、速度、溫度和摩擦副結(jié)構(gòu)的形式下,極限PV值是不同的。摩擦磨損性能,是塑料的重要力學(xué)性能之一,自然它與塑料的其他力學(xué)性能也密切相關(guān)。這些相關(guān)的力學(xué)性能包括材料的表面硬度、撕裂強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、彈性模量等,影響程度看磨損形式的不同而有所區(qū)別。
 
 
摩擦系數(shù)低的材料,如聚四氟乙烯和尼龍適合用作塑料軸承,而在需要高摩擦的場合,例如摩擦制動器和摩擦離合器,則應(yīng)選用摩擦系數(shù)高的材料。有些制件、如箱體和中空容器,考慮到運(yùn)輸和堆垛的安全性和穩(wěn)定性,需要刻意提高制件接觸面的摩擦系數(shù)。此外,在設(shè)計和計算塑料組件裝配和拆卸過程中所需力的大小時,摩擦系數(shù)也是必須考慮到的一個重要數(shù)據(jù)。
 
兩個相互接觸的工作部件相對運(yùn)動的過程稱為摩擦。摩擦過程中相互摩擦的一對物件組成摩擦副,一對摩擦副可能是同一種材料,也可能是兩種不同的材料。摩擦不僅消耗能量,同時也引起磨損。磨損通常是用摩擦過程中的質(zhì)量損失-磨損率來表示的。塑料磨損的主要起因,是由于磨損材料表面凸峰的凸起部分,在剪切強(qiáng)度較低的塑料表面起刨削作用所引起的。
 
摩擦系數(shù)不是一個材料常數(shù)。影響摩擦系數(shù)大小的因素有材料因素,如注塑加工材料的極性、結(jié)晶度、材料剪切強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、彈性模量、材料的潤濕性和表面光潔度,外部因素則包括環(huán)境溫度與濕度,所施加的載荷以及接觸表面間的相對運(yùn)動速度等。在一定條件下,多數(shù)塑料的摩擦系數(shù)隨載荷的增大而降低,隨滑動速度的增大而增大。
 
摩擦副在摩擦過程中的相對運(yùn)動速度V和所受到的法向載荷P對摩擦量有直接的影響,因此,常將載荷和速度的乘積PV值表示一個使用條件參數(shù),PV值越高,摩擦所產(chǎn)生的磨損量越大。為了表征摩擦材料所能承受的最惡劣的工況條件,定義導(dǎo)致摩擦材料在短時間內(nèi)破壞的PV值為極限PV值。
 
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