Giriş

Polimerler çok çeşitli uygulamalarda yaygın olarak kullanılmış ve günlük yaşamın vazgeçilmez bir parçası haline gelmiştir. Kehribar, ipek ve doğal kauçuk gibi doğal polimerler insanlık tarihinde önemli bir rol oynamıştır. Sentetik polimerlerin üretim süreci, tokluk, viskoelastisite, kendinden yağlama ve diğerleri gibi benzersiz fiziksel özellikler elde etmek için optimize edilebilir.

Polimerlerde Aşınma ve Sürtünmenin Önemi

Polimerler genellikle lastikler, rulmanlar ve konveyör bantlar gibi tribolojik uygulamalar için kullanılır.
Polimerin mekanik özelliklerine, temas koşullarına ve aşınma işlemi sırasında oluşan döküntü veya transfer filminin özelliklerine bağlı olarak farklı aşınma mekanizmaları ortaya çıkar. Polimerlerin hizmet koşulları altında yeterli aşınma direncine sahip olduğundan emin olmak için güvenilir ve ölçülebilir tribolojik değerlendirme gereklidir. Tribolojik değerlendirme, hedef uygulamaya uygun malzeme adayını seçmek için farklı polimerlerin aşınma davranışlarını kontrollü ve izlenen bir şekilde niceliksel olarak karşılaştırmamızı sağlar.

Nanovea Tribometre, ISO ve ASTM uyumlu rotatif ve lineer modları kullanarak tekrarlanabilir aşınma ve sürtünme testleri sunar ve isteğe bağlı yüksek sıcaklık aşınma ve yağlama modülleri önceden entegre edilmiş tek bir sistemde mevcuttur. Bu eşsiz ürün yelpazesi, kullanıcıların yoğun stres, aşınma ve yüksek sıcaklık gibi polimerlerin farklı çalışma ortamlarını simüle etmesine olanak tanır.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu çalışmada Nanovea'nın Tribometre farklı polimerlerin sürtünme ve aşınma direncini iyi kontrollü ve niceliksel bir şekilde karşılaştırmak için ideal bir araçtır.

TEST PROSEDÜRÜ

Farklı yaygın polimerlerin sürtünme katsayısı (COF) ve aşınma direnci Nanovea Tribometre ile değerlendirildi. Sayaç malzemesi olarak (pim, statik numune) bir Al2O3 topu kullanıldı. Polimerler üzerindeki aşınma izleri (dinamik dönen numuneler), bir temassız 3D profilometre ve testler tamamlandıktan sonra optik mikroskop. Bir seçenek olarak, aşınma testi sırasında pimin dinamik numuneye girdiği derinliği ölçmek için temassız bir endoskopik sensörün kullanılabileceği unutulmamalıdır. Test parametreleri Tablo 1'de özetlenmiştir. Aşınma oranı K, K=Vl(Fxs) formülü kullanılarak değerlendirildi; burada V aşınmış hacim, F normal yük ve s kayma mesafesidir.

Bu çalışmada karşı malzeme olarak Al2O3 bilyelerin kullanıldığını lütfen unutmayın. Gerçek uygulama koşulları altında iki numunenin performansını daha yakından simüle etmek için herhangi bir katı malzeme ikame edilebilir.

SONUÇLAR VE TARTIŞMA

Aşınma hızı, malzemelerin kullanım ömrünü belirlemek için hayati bir faktördür, sürtünme ise tribolojik uygulamalar sırasında kritik bir rol oynar. Şekil 2, aşınma testleri sırasında Al2O3 bilyeye karşı farklı polimerler için COF'nin gelişimini karşılaştırmaktadır. COF, arızaların ne zaman meydana geldiğinin ve aşınma sürecinin yeni bir aşamaya girdiğinin bir göstergesi olarak çalışır. Test edilen polimerler arasında YYPE, aşınma testi boyunca ~0,15 ile en düşük sabit COF değerini korumaktadır. Düzgün COF, istikrarlı bir tribo temasın oluştuğu anlamına gelir.

Şekil 3 ve Şekil 4, test optik mikroskop tarafından ölçüldükten sonra polimer numunelerin aşınma izlerini karşılaştırmaktadır. In-situ temassız 3D profilometre, polimer numunelerin aşınma hacmini hassas bir şekilde belirleyerek sırasıyla 0,0029, 0,0020 ve 0,0032m3/N m aşınma oranlarının doğru bir şekilde hesaplanmasını mümkün kılmaktadır. Karşılaştırıldığında, CPVC numunesi 0,1121m3/N m ile en yüksek aşınma oranını göstermektedir. CPVC'nin aşınma izinde derin paralel aşınma izleri mevcuttur.

SONUÇ

Polimerlerin aşınma direnci, hizmet performanslarında hayati bir rol oynamaktadır. Bu çalışmada, Nanovea Tribometre'nin farklı polimerlerin sürtünme katsayısını ve aşınma oranını
iyi kontrollü ve kantitatif bir şekilde. HDPE, test edilen polimerler arasında ~0,15 ile en düşük COF değerini göstermektedir. YYPE, Naylon 66 ve Polipropilen numuneleri sırasıyla 0,0029, 0,0020 ve 0,0032 m3/N m gibi düşük aşınma oranlarına sahiptir. Düşük sürtünme ve yüksek aşınma direnci kombinasyonu, HDPE'yi polimer tribolojik uygulamaları için iyi bir aday haline getirmektedir.

In-situ temassız 3D profilometre, hassas aşınma hacmi ölçümü sağlar ve aşınma izlerinin ayrıntılı morfolojisini analiz etmek için bir araç sunarak aşınma mekanizmalarının temel anlayışına daha fazla bilgi sağlar