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塑料的摩擦系数

在所谓的犁沟磨损中,磨损量被认为是与注塑加工材料的强度与韧性成反比的,而在疲劳磨损中,弹性模量是决定疲劳磨损的重要参数。一些低弾性模量的塑料,耐磨性可能要好于中等弹性模量的塑料。对于热固性塑料及某些硬脆性热塑性塑料,疲劳磨损较为多见。影响摩擦磨损性能的热性能主要是导热性和耐热性。
 
大多数塑料都有比较低的摩擦系数,其中非极性的聚四氟乙烯具有很小的摩擦系数,它与大多数材料表面间的摩擦系数仅为0.04-0.10。这是金属材料在润滑良好的条件下也难以达到的。在塑料组分中加入某种添加剂,如二硫化钼、硅油等,可以减少摩擦系数,反之,如果添加无机填料或通过表面设计,提高表面粗糙度,则能提高表面的摩擦系数。
 
极限PV值是表征摩擦材料耐磨性的一个重要参数。但需要指出,PV值不是固定不变的常数,同一材料,在不同的压力、速度、温度和摩擦副结构的形式下,极限PV值是不同的。摩擦磨损性能,是塑料的重要力学性能之一,自然它与塑料的其他力学性能也密切相关。这些相关的力学性能包括材料的表面硬度、撕裂强度、剪切强度、剥离强度、拉伸强度、疲劳强度、弹性模量等,影响程度看磨损形式的不同而有所区别。
 
 
摩擦系数低的材料,如聚四氟乙烯和尼龙适合用作塑料轴承,而在需要高摩擦的场合,例如摩擦制动器和摩擦离合器,则应选用摩擦系数高的材料。有些制件、如箱体和中空容器,考虑到运输和堆垛的安全性和稳定性,需要刻意提高制件接触面的摩擦系数。此外,在设计和计算塑料组件装配和拆卸过程中所需力的大小时,摩擦系数也是必须考虑到的一个重要数据。
 
两个相互接触的工作部件相对运动的过程称为摩擦。摩擦过程中相互摩擦的一对物件组成摩擦副,一对摩擦副可能是同一种材料,也可能是两种不同的材料。摩擦不仅消耗能量,同时也引起磨损。磨损通常是用摩擦过程中的质量损失-磨损率来表示的。塑料磨损的主要起因,是由于磨损材料表面凸峰的凸起部分,在剪切强度较低的塑料表面起刨削作用所引起的。
 
摩擦系数不是一个材料常数。影响摩擦系数大小的因素有材料因素,如注塑加工材料的极性、结晶度、材料剪切强度、抗压强度、弹性模量、材料的润湿性和表面光洁度,外部因素则包括环境温度与湿度,所施加的载荷以及接触表面间的相对运动速度等。在一定条件下,多数塑料的摩擦系数随载荷的增大而降低,随滑动速度的增大而增大。
 
摩擦副在摩擦过程中的相对运动速度V和所受到的法向载荷P对摩擦量有直接的影响,因此,常将载荷和速度的乘积PV值表示一个使用条件参数,PV值越高,摩擦所产生的磨损量越大。为了表征摩擦材料所能承受的最恶劣的工况条件,定义导致摩擦材料在短时间内破坏的PV值为极限PV值。
 
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