مقدمة

تم استخدام البوليمرات على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من التطبيقات وأصبحت جزءًا لا غنى عنه في الحياة اليومية. لعبت البوليمرات الطبيعية مثل العنبر والحرير والمطاط الطبيعي دورًا أساسيًا في تاريخ البشرية. يمكن تحسين عملية تصنيع البوليمرات الاصطناعية لتحقيق خصائص فيزيائية فريدة مثل المتانة ، والمرونة اللزجة ، والتشحيم الذاتي ، وغيرها الكثير.

أهمية احتكاك البوليمرات

تستخدم البوليمرات بشكل شائع للتطبيقات الترايبولوجية ، مثل الإطارات والمحامل وسيور النقل.
تحدث آليات تآكل مختلفة اعتمادًا على الخصائص الميكانيكية للبوليمر ، وظروف التلامس ، وخصائص الحطام أو فيلم النقل المتكون أثناء عملية التآكل. للتأكد من أن البوليمرات تمتلك مقاومة تآكل كافية في ظل ظروف الخدمة ، من الضروري إجراء تقييم ترايبولوجي موثوق وقابل للقياس الكمي. يسمح لنا التقييم الترايبولوجي بإجراء مقارنة كمية لسلوكيات التآكل للبوليمرات المختلفة بطريقة خاضعة للرقابة والمراقبة لتحديد المادة المرشحة للتطبيق المستهدف.

يوفر Nanovea Tribometer اختبار التآكل والاحتكاك القابل للتكرار باستخدام أوضاع الدوران والخطية المتوافقة مع ISO و ASTM ، مع وحدات التآكل والتشحيم الاختيارية لدرجات الحرارة العالية المتاحة في نظام واحد متكامل مسبقًا. يتيح هذا النطاق الذي لا مثيل له للمستخدمين محاكاة بيئات العمل المختلفة للبوليمرات بما في ذلك الإجهاد المركّز والتآكل ودرجة الحرارة المرتفعة ، إلخ.

هدف القياس

في هذه الدراسة، أظهرنا أن النانوفيا ثلاثي الأبعاد هي أداة مثالية لمقارنة الاحتكاك ومقاومة التآكل للبوليمرات المختلفة بطريقة كمية ومراقبة بشكل جيد.

إجراء الاختبار

تم تقييم معامل الاحتكاك (COF) ومقاومة التآكل للبوليمرات الشائعة المختلفة بواسطة مقياس Nanovea Tribometer. تم استخدام كرة Al2O3 كمادة مضادة (دبوس، عينة ثابتة). تم قياس مسارات التآكل على البوليمرات (عينات دوارة ديناميكية) باستخدام أ مقياس عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد والمجهر الضوئي بعد انتهاء الاختبارات. تجدر الإشارة إلى أنه يمكن استخدام جهاز استشعار بالمنظار غير متصل لقياس عمق اختراق الدبوس للعينة الديناميكية أثناء اختبار التآكل كخيار. يتم تلخيص معلمات الاختبار في الجدول 1. تم تقييم معدل التآكل، K، باستخدام الصيغة K=Vl(Fxs)، حيث V هو الحجم البالي، وF هو الحمل العادي، وs هي مسافة الانزلاق.

يرجى ملاحظة أنه تم استخدام كرات Al2O3 كمادة مضادة في هذه الدراسة. يمكن استبدال أي مادة صلبة لمحاكاة أداء عينتين عن كثب في ظل ظروف التطبيق الفعلية.

النتائج والمناقشة

يعد معدل التآكل عاملاً حيويًا لتحديد عمر خدمة المواد ، بينما يلعب الاحتكاك دورًا مهمًا أثناء التطبيقات الترايبولوجية. يقارن الشكل 2 تطور COF للبوليمرات المختلفة مقابل كرة Al2O3 أثناء اختبارات التآكل. يعمل COF كمؤشر على وقت حدوث الفشل ودخول عملية التآكل مرحلة جديدة. من بين البوليمرات المختبرة ، يحافظ HDPE على أدنى COF ثابت يبلغ 0.15 تقريبًا طوال اختبار التآكل. يشير COF السلس إلى تكوين اتصال ثلاثي ثابت.

يقارن الشكل 3 والشكل 4 مسارات التآكل لعينات البوليمر بعد أن يتم قياس الاختبار بواسطة المجهر الضوئي. يحدد مقياس التآكل ثلاثي الأبعاد في الموقع بدقة حجم التآكل لعينات البوليمر ، مما يجعل من الممكن حساب معدلات التآكل بدقة 0.0029 و 0.0020 و 0.0032 متر مكعب / نيوتن متر على التوالي. بالمقارنة ، تُظهر عينة CPVC أعلى معدل تآكل قدره 0.1121m3 / N · m. توجد ندبات تآكل متوازية عميقة في مسار التآكل في أنابيب CPVC.

خاتمة

تلعب مقاومة التآكل للبوليمرات دورًا حيويًا في أداء خدمتهم. في هذه الدراسة ، أوضحنا أن Nanovea Tribometer يقيم معامل الاحتكاك ومعدل التآكل للبوليمرات المختلفة في
بطريقة جيدة التحكم والكمية. يُظهر HDPE أدنى COF بحوالي 0.15 بين البوليمرات المختبرة. تمتلك عينات HDPE و Nylon 66 و Polypropylene معدلات تآكل منخفضة تبلغ 0.0029 و 0.0020 و 0.0032 متر مكعب / نيوتن متر على التوالي. إن الجمع بين الاحتكاك المنخفض ومقاومة التآكل الكبيرة يجعل HDPE مرشحًا جيدًا لتطبيقات البوليمر الترايبولوجي.

يتيح مقياس التشكيل الجانبي ثلاثي الأبعاد غير المتصل في الموقع قياسًا دقيقًا لحجم التآكل ويوفر أداة لتحليل الشكل التفصيلي لمسارات التآكل ، مما يوفر مزيدًا من التبصر في الفهم الأساسي لآليات التآكل