473 / 2021-06-18 15:21:53

填料类型对PEEK-PTFE双销协同摩擦系统性能的影响

利用协同摩擦机制能够在不损害PEEK机械强度和加工性的前提下显著改善其摩擦磨损性能。本工作探究了不同类型填料（微米黄铜颗粒、纳米氧化铝颗粒、石墨片、短切碳纤维等）在协同摩擦系统中的作用。实验在自行设计搭建的“双销-盘”式试验机上进行。工作条件为室温干摩擦，纯PEEK以4MPa对磨轴承钢对磨面，添加不同类型填料的PTFE复合材料以2MPa参与到系统中，与PEEK工作在同一个滑道里，对磨速度为0.8m/s。开展了相同条件下的“单销-盘”式实验以对比探究协同系统中各环节的功能。通过观察各磨损面的形貌与转移膜生成情况，分析磨损机理。结果表明在协同摩擦系统中，不同环节不仅能依据自身特性发挥作用，还能互相协作以取得最优的系统整体性能。填料类型有重要影响，黄铜和氧化铝的参与能够将PEEK的摩擦系数降至0.2以下，磨损率降低一百倍。这是因为在试环表面、PEEK表面和PTFE表面产生了氟基转移膜，将摩擦过程转变为转移膜间的相对滑移。而碳纤维对PEEK摩擦磨损性能反而会有损害。协同摩擦系统中PEEK环节反过来也会对转移膜生成以及PTFE的摩擦磨损性能产生影响。它能通过碾碎磨屑、减小纳米粒子团聚，摊平转移膜等手段改善转移膜的质量，获得薄且均匀的转移膜，增大转移膜覆盖率。