Трение фторопласта


Трение фторопласта по стали при определенных величинах нагрузок сопровождается такими изменениями в поверхностном слое, как плавление кристаллической фазы или холодное течение. Плавление кристаллической фазы характерно для режимов с большими скоростями скольжения (более 4,4 см/сек) и большими нагрузками. При переходе к средним и низким скоростям скольжения (несколько миллиметров в 1 сек и ниже) проявляется эффект холодного течения. Это сопровождается снижением коэффициента трения, причем чем больше приложенная осевая нагрузка, тем значительнее его снижение. При достаточно большой нагрузке коэффициент трения может уменьшиться почти в 3 раза.
Коэффициент трения фторопласта по полированной стали при скорости скольжения меньше 1,1 см!сек равен 0,05—10,08., При более высоких скоростях скольжения поверхность полимера претерпевает необратимое изменение, в результате чего величина коэффициента трения возрастает в 2—3 раза (Л. 42].
Коэффициент трения фторопласта, в отличие от подавляющего-большинства полимеров, при повышении температуры возрастает линейно и не намного [Л. 43], что очень важно, поскольку температура питательной воды в уплотнении может достигать 160° С.
Износостойкость узла трения в значительной степени определяется поведением абразивных частиц при взаимодействии с контактирующими поверхностями [Л. 44]. При этом интенсивность износа связана с возможностью дробления этих частиц до их внедрения (вдавливания) в поверхность пластика и с величиной усилия, с которым внедрившееся зерно воздействует на сопряженную поверхность. В контакте сталь-фто-ропласт-4 зерна всех размеров полностью вдавливаются в поверхностный слой полимера. При этом достигается их значительная пассивность, так как вследствие низкого значения условного модуля упругости удельные давления измеряются всего лишь сотнями граммов на 1 см2.
Твердость фторопласта-4 не превышает 4 кгс/мм2, а модуль упругости при равномерном гидростатическом сжатии для гидростатического давления 300 кгс/см2 составляет 7 500 кгс/см2 при комнатной температуре. Предел текучести на сжатие менее 140 кгс]см2. При повышении температуры эти показатели уменьшаются. Такие низкие механические свойства вызывают опасения интенсивного выдавливания фторопласта-в зазор между штоком сервомотора и металлической втулкой. Однако ряд исследований, например [Л. 45], показал, что яри достаточно высоких внутренних напряжениях вытекание фторопласта в зазор невелико, а спадание (релаксация) напряжений при этом занимает длительный отрезок времени.
Деформация фторопласта во времени имеет наибольшую скорость в первые часы действия нагрузки. Постепенно скорость деформации уменьшается до нуля. Время, соответствующее такому изменению скорости деформации, определяется величиной действующей нагрузки и увеличивается с ее ростом [Л. 43]. В интервале нагрузок 200— 400 кгс/см2 время деформации измеряется сутками.
На прочностные, деформационные и антифрикционные свойства фторопласта-4 большое влияние оказывает степень кристалличности.
Влияние степени кристалличности весьма ярко проявляется при -испытании на истирание и износ под нагрузкой 1000 кгс. Так, уменьшение массы при содержании кристаллической фазы 90% почти в 5 раз больше, чем при содержании кристаллической фазы 50% [Л. 42]. Поэтому образцы с большей долей аморфной фазы имеют значительно больший срок службы. Исходная степень кристалличности зависит от способа обработки детали из фторопласта и от температуры, три которой она применяется.
Теплостойкость фторопласта-4 значительно выше теплостойкости большинства полимеров. Так, температура плавления кристаллической фазы равна 327° С. Характерно, что эта температура растет с повышением давления, благодаря чему температура, при которой используется фторопласт, может дойти до 500°С (при />=1000 кгс/см2 [Л. 42].
В заключение следует отметить, что фторопласт-4 химически инертен и поэтому не вступает в химические реакции с водой и другими веществами, не корродирует и не набухает в воде [Л. 42].


Яндекс.Метрика