Обобщенная оценка износостойкости полимерных материалов для металлополимерных подшипников скольжения

С целью оптимального выбора антифрикционных полимерных материалов (ПМ) для металлополимерных подшипников скольжения рассмотрен метод системного трибоанализа, включающий про-ведение модельных трибоиспытаний ПМ и расчётное определение обобщённых характеристик износостойкости в зависимости от удельных сил трения. Метод использован для оценки износостойкости ряда существующих ПМ (полиамида, политетрафторэтилена, полиацеталя, полиэтилентерефталата и полиэфирэфиркетона) и композитов на их основе. Экспериментальные исследования выполнены с использованием трибометра, работающего по схеме торцевого трения. Получаемые характеристики износостойкости являются базовыми параметрами известной математической модели, описывающей кинетику изнашивания материалов при трении скольжения, и аналитического метода расчёта металлополимерных подшипников скольжения. Результаты исследований представлены в виде диаграмм, охватывающих широкий диапазон удельных сил трения, что позволяет наглядно сравнивать анти-фрикционные ПМ по износостойкости. Установлены закономерности трения ПМ в паре со сталью 45, проанализировано качественное и количественное влияние вида наполнителей на износостойкость указанных полимерных материалов. В каждой группе рассматриваемых ПМ найден материал, обладающий максимальной износостойкостью в сравнении с базовым (ненаполненным) полимером.

1. International Standard ISO 7148-2. Plain Bearings – Testing of the Tribological Behaviour of Bearings Materials. Part 2. Testing of Polymer – Based Bearing Materials. 10.01.2012

2. Kalacska G. An Engineering Approach to Dry Friction Behaviour of Numerous Engineering Plastics with Respect to the Mechanical Properties // eXPRESS Polymer Letters. — 2013 (7), no. 2, 199—210. https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2013.18

3. Kulkarni M.V., Elangovan K., Reddy Hemachandra K., and Basappa S.J. Tribological Behaviours of АВs and PA6 Polymer Metal Sliding Combinations under Dry Friction, Water Absorbed and Electroplated Conditions // Journal of Engineering Science and Technology. — 2016 (11), no. 1, 68—84

4. Pogačnik, A., Kupec A., and Kalin M. Tribological Properties of Polyamide (PA6) in Self-Mated Contacts and against Steel as a Stationary and Moving Body // Wear. — 2017 (378—379), 17—26. https://doi.org/10.1016/j.wear.2017.01.118

5. Zsidai L., De Baets P., Samyn P., Kalacska G., Van Peteghem A.P., and Van Parrys F. The Tribological Behaviour of Engineering Plastics during Sliding Friction Investigated with Small Scale Specimens // Wear. — 2002 (253), 673—688

6. Seabra C.L. and Baptista M.A. Tribological Behaviour of Food Grade Polymers against Stainless Steel in Dry Sliding and with Sugar // Wear. — 2002 (253), 394—402

7. Unal H., Mimaroglu A., Kadýoglu U., and Ekiz H. Sliding Friction and Wear Behaviour of Polytetrafluoroethylene and Its Composites under Dry Conditions // Materials and Design. — 2004 (25), 239—245

8. Mens J.W.M. and de Gee A.W.J. Friction and Wear Behaviour of 18 Polymers in Contact with Steel in Environments of Air and Water // Wear. — 1991 (149), 255—268

9. Siddiqui M.S.N., Pogacnik A., and Kalin M. Influence of Load, Sliding Speed and Heat-Sink Volume on the Tribological Behaviour of Polyoxymethylene (POM) Sliding against Steel // Tribology International. — 2023 (178), Part A, 108029. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2022.108029

10. Pei X.Q. and Friedrich F. Sliding Wear Properties of PEEK, PBI and PPP // Wear. — 2012 (274—275), 452—455. https://doi.org/10.1016/j.wear.2011.09.009

11. Wielieba W. Bezobsługowe Łożyska Ślizgowe z Polimerów Termoplastycznych. — Wrocław: Wyd. Politechniki Wrocławskiej. — 2013 (in Polish)

12. Rodriguez V., Sukumaran J., Schlarb A.K., and De Baets P. Influence of Solid Lubricants on Tribological Properties of Polyetheretherketone (PEEK) // Tribology International. — 2016 (103), 45—57. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2016.06.037

13. Панин С.В., Ань Нгуен Дык, Корниенко Л.А., Алексенко В.О., Буслович Д.Г., Шилько С.В. Антифрикционные и механические свойства термопластичных углеродных композитов на основе полиэфирэфиркетона // Трение и износ. — 2020 (41), № 4, 427—435. https://doi.org/10.3103/S1068366620040091

14. Чернец М.В., Шилько С.В., Пашечко М.И., Барщ М. Износостойкость стекло- и угленаполненных полиамидных композитов для металлополимерных зубчатых передач // Трение и износ. — 2018 (39), № 5, 457—461. https://doi.org/10.3103/S1068366618050069

15. Chernets M., Chernets J., Kindrachuk M., and Kornienko A. Methodology of Calculation of Metal-Polymer Sliding Bearings for Contact Strength, Durability and Wear // Tribology in Industry. — 2020 (42), nо. 4, 572—581. https://doi.org/10.24874/ti.900.06.20.10

16. Чернец М., Шилько С., Корниенко А., Пашечко М. Трибологическое поведение полиамидов для металлополимерных подшипников сухого трения // Трение и износ. — 2023 (44), № 2, 103—113. https://doi.org/10.32864/0202-4977-2023-44-2-103-113