如何選用耐磨塑料,十大耐磨工程塑料如何選擇?
摩擦力是阻止兩個(gè)表面相對(duì)滑動(dòng)的力。
正壓力是垂直作用于兩個(gè)接觸表面之間的力。

對(duì)于上面提出的兩個(gè)問題,先上一張圖:
工程砂漿管道 耐磨應(yīng)用測(cè)試
結(jié)論:沒有絕對(duì)的最耐磨塑料!摩擦系數(shù)CoF最低的PTFE在面對(duì)砂漿管道應(yīng)用時(shí),直接被UHMWPE秒殺,甚至不如PA66!PTFE在和自己對(duì)磨時(shí)才是ta的高光時(shí)刻,此刻水泥砂漿并不會(huì)慣著ta!
顯然光靠低摩擦系數(shù),并不能決定塑料實(shí)際應(yīng)用的耐磨損性,是不是顛覆了你的認(rèn)知?
耐磨性和磨損率的影響因素有哪些?
塑料的耐磨性,需要從哪些維度去判斷?
評(píng)估塑料的耐磨性涉及多個(gè)維度,這些維度可以幫助我們?nèi)娴亓私獠牧显诓煌瑮l件下的表現(xiàn)。如何選擇耐磨塑料?
從下面7個(gè)主要的維度來判斷:
1.材料特性:
硬度:硬度高的塑料通常更耐磨,如POM、PEEK、PI等!
結(jié)晶度:高結(jié)晶度的塑料通常耐磨性更好,如PA66、POK、PEEK等。
上圖POM齒輪,下圖PA66齒輪
分子量:分子量較高的塑料通常具有更好的耐磨性,如UHMWPE。
UPE耐磨板、滑塊
分子量分布:緊密的分子排列,窄的分子量分布可以提高材料的耐磨性,如POK、PPS、LCP、PEI、PEEK等。
化學(xué)組成:含有特殊基團(tuán)的塑料(如苯環(huán))可能會(huì)影響耐磨性。如PPS、LCP、PEEK、PI。
PPS/LCP連接器應(yīng)用
PEEK耐磨高溫齒輪應(yīng)用
2.物理性能:
摩擦系數(shù)(CoF):摩擦系數(shù)越低,通常意味著塑料在接觸面上產(chǎn)生的摩擦力越小,從而減少磨損,如PTFE及氟塑料全家、UPE、POM、PA66、PA46、PEEK等。
氟塑料應(yīng)用
抗拉強(qiáng)度:更高的抗拉強(qiáng)度意味著材料在承受應(yīng)力時(shí)不易斷裂。
彈性模量:高彈性模量的材料在受到外力時(shí)變形較小,有助于減少磨損。
蠕變行為:材料在持續(xù)負(fù)載下的蠕變性能會(huì)影響其耐磨性。
高強(qiáng)度、高模量PEEK配件
以上三點(diǎn)在強(qiáng)度、模量高的,特種工程塑料有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),如PPS、LCP、PEEK、PEI、PI等。
3.環(huán)境因素:
溫度:不同溫度下材料的耐磨性會(huì)發(fā)生變化。
濕度:濕度會(huì)影響材料的吸水性和膨脹,如尼龍,從而影響耐磨性。
化學(xué)介質(zhì):某些化學(xué)物質(zhì)可能會(huì)加速材料的磨損。
以下是根據(jù)PTFE、UHMWPE、PEEK、PI、POM、POK、PA66、PA46、PPS、LCP十種典型耐磨塑料,做了主要性能對(duì)比表格。
根據(jù)塑料件耐磨要求,列出了四個(gè)最重要的考慮點(diǎn),耐溫、耐化學(xué)、摩擦系數(shù)、機(jī)械強(qiáng)度,此外還需考慮如下:
4.加工條件:
表面處理:表面涂層或處理可以顯著提高耐磨性,如PTFE常作涂層用途,提供耐磨性。
成型方式:不同的成型方式(如注塑、擠出、壓鑄、CNC、噴涂等)可能會(huì)影響材料的微觀結(jié)構(gòu),進(jìn)而影響耐磨性,此外必須要考慮加工的經(jīng)濟(jì)性,如PTFE、UPE、PI不適合注塑、PEEK需要極高的加工溫度。
改性劑:添加填料、纖維等改性劑可以提高耐磨性,改性。
注塑加工/大批量、經(jīng)濟(jì)
CNC機(jī)加工適合小批量
5.測(cè)試方法:
滑動(dòng)磨損測(cè)試:通過模擬實(shí)際應(yīng)用中的滑動(dòng)磨損來評(píng)估耐磨性。
砂紙磨損測(cè)試:使用不同編號(hào)的砂紙進(jìn)行磨損測(cè)試。
磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)試:使用特定的磨損試驗(yàn)機(jī)模擬特定條件下的磨損。
滾動(dòng)磨損測(cè)試:使用標(biāo)準(zhǔn)的滾動(dòng)球耗費(fèi)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)試。
Taber耐磨測(cè)試:使用Taber磨耗儀進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的耐磨性測(cè)試。
摩擦系數(shù)測(cè)試:通過測(cè)量材料表面與其他材料之間的摩擦系數(shù)來評(píng)估耐磨性。
總之,不同的耐磨測(cè)試方法、根據(jù)工況采用對(duì)應(yīng)的耐磨原料或者改性塑料!與硬件對(duì)磨受力的,需要增加材料強(qiáng)度和耐疲勞性,與塑料橡膠件對(duì)磨改善其潤(rùn)滑性??紤]耐磨噪音,改善耐磨材料潤(rùn)滑性及其彈性。
6.應(yīng)用環(huán)境:
負(fù)載條件:不同負(fù)載下材料的耐磨性表現(xiàn)不同。
接觸材質(zhì):與塑料接觸的材料種類也會(huì)影響耐磨性。
運(yùn)動(dòng)類型:滑動(dòng)、滾動(dòng)等不同類型的運(yùn)動(dòng)對(duì)耐磨性有不同的要求。
氟塑料化工管道、及傳動(dòng)件,考慮耐化學(xué)性
變速箱內(nèi)部塑料配件需要耐油和機(jī)械強(qiáng)度
7.長(zhǎng)期性能:
老化性能:長(zhǎng)期暴露于特定環(huán)境中(如紫外線、溫度循環(huán)等)會(huì)影響材料的耐磨性,如PEEK、PTFE、UPE等有極其優(yōu)秀的耐候、耐老化性。
疲勞壽命:材料在反復(fù)應(yīng)力作用下的耐用性、如UPE、POK、PEEK、PI等。
以上就是選用耐磨塑料7個(gè)維度!耐磨塑料,沒有絕對(duì)最強(qiáng)排名,就如小米的手機(jī)、理想的車,只要前面加夠定語(yǔ),大家都有機(jī)會(huì)拼個(gè)第一!
下面將總結(jié)十大典型耐磨塑料的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn):
總 結(jié)
PTFE和UHMWPE在摩擦系數(shù)和自潤(rùn)滑性方面表現(xiàn)最佳,但機(jī)械強(qiáng)度較低,耐磨要求極高的首先!但也要看摩擦對(duì)象。
POM在耐磨性和自潤(rùn)滑性方面表現(xiàn)出色,性價(jià)比極高,適用于大多數(shù)齒輪、傳動(dòng)應(yīng)用。
PA66在耐磨性和自潤(rùn)滑性出色,價(jià)格適中,耐磨改性后,覆蓋應(yīng)用最廣。
PEEK、PI具有較高的耐磨性、耐候、耐熱性和耐化學(xué)性,適合工況出現(xiàn)溫度300+的應(yīng)用,但成本非常高。
POK、在耐磨性和潤(rùn)滑性方面表現(xiàn)出色,綜合了PA+POM性能,成本適中,但加工溫度窄,應(yīng)用受限。
LCP、PPS、PA46具有優(yōu)異的機(jī)械性能和耐熱性,耐熱250-290耐磨應(yīng)用中繞不過的選擇,但成本偏高。