플라스틱 마모:플라스틱 마모의 원인과 방지 방법

플라스틱 마모는 마찰과 마찬가지로 복잡한 현상입니다. 두 개의 표면으로 발생합니다. 서로에 대해 미끄러지거나 구르며 상대 운동의 힘이 점차적으로 재료를 제거합니다. 두 가지 일반적인 마모 메커니즘은 접착과 마모입니다. 접착 마모는 결합 표면이 서로 미끄러질 때 발생하며 한 표면의 파편이 떨어져 다른 표면에 부착됩니다. 윤활된 재료에서 생성된 파편은 결합 표면에 미세한 분말을 형성합니다. 이것은 마찰 접촉에 있는 열가소성 수지의 기본 마모 메커니즘입니다.

반면에 연마 마모는 더 단단한 표면이 짝을 긁거나 마모시킬 때 발생합니다. 이러한 유형의 마모는 부품 표면에 절단된 홈 또는 홈이 특징입니다. 유리 섬유와 같은 제거된 입자는 표면 사이를 굴러 심한 마모를 유발할 수 있습니다. 고유한 인성을 지닌 폴리머는 마모를 줄이는 데 도움이 됩니다.

플라스틱 마모는 원치 않는 움직임의 자유 또는 정밀도 손실 또는 둘 다를 초래할 수 있습니다. 비교적 적은 양의 재료가 손실되더라도 시스템 오류가 발생할 수 있습니다. 잘 설계된 마찰 시스템이라도 재료 제거를 완전히 제거할 수는 없지만 마모를 미미한 수준으로 줄일 수 있습니다.

윤활성 열가소성 수지의 마모 품질은 크게 다릅니다. 플라스틱-온 메탈을 사용하는 디자인이 가장 잘 작동합니다. 그러나 플라스틱-온-플라스틱이 필요한 설계는 PTFE와 같은 하나 이상의 내마모성 첨가제와 함께 이종 폴리머를 사용하여 잘 작동하도록 만들 수 있습니다.

플라스틱 마모를 위한 디자인

시스템 설계가 완료되면 엔지니어는 "심각한 마모" 가능성이 있는지 확인해야 합니다. 그렇다면 마모율을 "허용 가능한" 수준으로 조정해야 합니다.

시스템 마모율은 대부분 제어 가능한 변수의 상호 작용에 의해 결정됩니다. 예를 들어, 구조적 변수에는 상대 운동의 재료와 표면 마감, 윤활제 및 연마 입자와 같은 계면 재료가 포함됩니다. 또 다른 요소는 모션 유형입니다. 왕복 운동 대 연속 또는 구성 요소 간의 기하학적 운동(예:슬라이딩, 롤링)입니다. 속도, 부하 및 온도와 같은 작동 조건도 영향을 미칠 수 있습니다.

베어링, 부싱, 씰 및 기어의 재료 선택은 내마모성과 거의 또는 전혀 관련이 없는 요인에 따라 결정되는 경우가 많습니다. 비용, 무게, 내화학성 또는 열 및 기계적 특성과 같은 속성이 이러한 설계를 주도할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 제한된 재료 옵션으로도 좋은 마찰 및 마모 품질을 얻을 수 있습니다.

열가소성 화합물이 제대로 작동하지 않을 때 엔지니어는 첨가제 수준을 변경하거나 새로운 첨가제 수준을 도입하는 것을 고려할 수 있습니다. 또한 다른 내마모성 플라스틱을 선택하거나 결합 표면 재료를 변경하거나 둘 다를 변경하여 성능을 높일 수도 있습니다.

실제 마모 ​​비용은 컴파운드의 구매 가격이 아니라 애초에 올바른 열가소성 수지를 사용하지 않은 숨겨진 비용입니다. ASTM D-3702와 같은 표준화된 테스트는 상대 마모율을 나타냅니다. 마모가 우려될 때마다 프로토타입을 만들거나 실제 적용 테스트를 수행하는 것이 중요합니다.

마모율 계산

마모는 단위 시간 동안 재료의 체적 손실인 특정 마모율로 정량적으로 측정할 수 있습니다. 마모는 시편의 하중에 시편이 이동하는 거리를 곱한 값에 비례합니다. 마모 계수는 다음 관계에서 비롯됩니다.

W =K•F•V•T

여기서 k =마모 계수(in.3 min/ft/lb/hr) 10-10, W =마모 부피(in.3), F =힘(lb), V =속도(ft/min), T =경과 시간(hr). K가 낮을수록 플라스틱의 내마모성이 높아집니다. 그러나 K는 열가소성 대안을 비교할 때 상대적인 성능 척도로만 사용해야 합니다.

접촉 압력(P)과 슬라이딩 속도(V)는 모두 재료 마모율에 큰 영향을 미칩니다. 베어링 재료의 PV 능력은 P와 V의 곱으로 표현됩니다. 각 재료에는 PV 한계가 있습니다. 이 제한을 초과하면 재료가 실패합니다. 그러나 PV 한계는 실제보다 개념적입니다. PV 값이 높을수록 더 무거운 하중과 더 빠른 표면 속도에서 작동할 수 있음을 나타냅니다. 압력이 증가하면 마모율이 증가하고 마찰이 감소하지만 슬라이딩 속도가 높을수록 마모와 마찰이 모두 증가합니다.

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