Laboratorium z
Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych
Temat: Tarcie i zuycie Polimerów
Cz teoretyczna .
Przez tarcie rozumiemy opór przeciwstawiajcy si ruchowi dwóch cia, gdy jedno z tych cia si porusza (tarcie kinetyczne) lub usiuje si poruszy wzgldem drugiego (tarcie statyczne). Tarcie charakteryzuje wspóczynnik tarcircia wyraanym stosunkiem tarcia Ttar do obcienia P, czyli:
[1]
W zalenoci od ksztatu poruszajcych si wzgldem siebie powierzchni i rodzaju ich ruchu wzgldnego rozróniamy tarcie posuwiste i toczne.
Tarcie posuwiste, powstajce przy wzajemnym przesuwaniu si dwóch cia bezporednio po sobie (tarcie suche), wedug Amonstona jest wynikiem podnoszenia si i opadania tych cia na pochyociach nierównoci powierzchniowych. Przyjmujc redni warto poowy kta wierzchokowego nierówno powierzchniow równ , zaleno midzy si tarcia Ttar a obcieniem P, jak wynika z zalenoci geometrycznych, daje si okreli jako Ttar = Ptg. A zatem wedug tej teorii wspóczynnik tarcia wyraa si jako:
[2]
Wedug Bowdena i Tabora na powierzchniach wystpów nierównoci przesuwajcych si wzgldem siebie dwóch cia powstaj nieustannie zcza podlegajce cigemu cinaniu. Tak wic tarcie posuwiste przedstawia opór na cinanie zcz i moe by przedstawione wzorem:
, [3]
gdzie F oznacza rzeczywist powierzchni zetknicia si dwu lizgajcych si cia, Rut - doran wytrzymao na cicie. Pod obcieniem P nastpuje odksztacenie si (spaszczanie) wystpów nierównoci. Zakadajc, e spaszczenie wystpów zwizane jest z ich odksztaceniem elastycznym, czyli wystpowaniem w wystpach napre przekraczajcych granic plastycznoci Ret rzeczywist powierzchni styku F mona okreli jako:
[4]
i wtedy tarcie wystpujce przy lizganiu si dwu cia po sobie moemy opisa jako:
. [5]
Przy tym zaoeniu wspóczynnik tarcia wynosi:
. [6]
Zakadajc, e spaszczenie si wystpów jest uzalenione od twardoci HK, powierzchni styku F moemy okreli jako:
[7]
i wtedy tarcie moemy opisa jako:
[8]
Przy tym zaoeniu wspóczynnik tarcia wynosi:
[9]
Wspóczynniki tarcia okrelone na podstawie staych materiaowych, zgodnie ze wzorem ( 6 ) lub ( 9 ), wykazuj zwykle wartoci wiksze w porównaniu z wartociami wyznaczonymi dowiadczalnie. Wyznaczone dowiadczalnie wspóczynniki tarcia posuwistego tworzyw wielkoczsteczkowych tworz szereg o znacznie rónicych si granicznych wartociach i dlatego tworzywa znajduj zastosowanie zarówno jako materiay lizgowe, jak i materiay cierne. Tworzywa, w kolejnoci wzrastajcego tarcia, mona uszeregowa nastpujco: PFE ( = 0.05 ), FF, PA, PE, PW, PS, PMM, PCW, PU, kauczuki ( 
= 1.5 ). takie tworzywa jak FF i PA, wykazujce tarcie mniejsze od metali ( stal po stali = 0.15 ), s przydatne na elementy lizgowe.
Liniowa zaleno siy tarcia od obcienia jest suszna tylko przy duej prdkoci przesuwania si tworzywa po tworzywie; przy maej prdkoci polizgu (poniej 10-4 m/s ), zaleno ta nie jest liniowa i wspóczynnik tarcia posuwistego ronie wraz z obcieniem. Na si tarcia wpywa take prdko polizgu. W miar wzrostu prdkoci polizgu wspóczynnik tarcia pocztkowo ronie, nastpnie maleje. Tumaczymy to wzrostem waciwoci sprystych trcych si tworzyw wraz ze wzrostem prdkoci lizgania (odksztacenia wystpów nierównoci powierzchniowych). Wskutek tego do pewnej granicznej prdkoci lizgania wytrzymao Rut wzrasta, po czym zachowuje sta warto, a powierzchnia F najpierw zachowuje sta warto, po czym maleje. Tarcie posuwiste statyczne zaley od czasu przebywania w spoczynku lizgajcych si tworzyw. Zwizane to jest ze wzrostem odksztace, czyli powierzchni rzeczywistego styku w czasie. Tarcie toczne, powstajce przy toczeniu si ciaa w postaci kuli lub walca o rednicy D na podou, wynika z odksztacenia si ciaa i podoa, zachodzcego pod wpywem obcienia. W celu wytoczenia ciaa z powstaego zagbienia konieczne jest przyoenie do niego pewnej siy, któr nazywamy si tarcia Ttar.
cieralno :
cieralnoci nazywamy zjawisko polegajce na tworzeniu si rys na powierzchni materiau podczas lizgania, toczenia po niej lub uderzania o ni ciaa lub cieczy. Pod wpywem rylca diamentowego na powierzchni próbki z tworzywa w stanie kruchym tworzy si trwaa rysa, zwizana z wyrywaniem czstek materiau, a z tworzywa w stanie wymuszonej elastycznoci lub wysokoelastycznym - rysa zanikajca w czasie, zwizana z odksztaceniem elastycznym ( przesuwanie materiau na boki ).
Najwiksz cieralno polizgow w temperaturze otoczenia wykazuj tworzywa bezpostaciowe o wysokiej temperaturze kruchoci (np. PS, ABS, PMM itp.) i tworzywa znacznie usieciowane (FF, MF, E itp.). cieralno za tworzyw krystalicznych i tworzyw znacznie usieciowanych jest maa. Dlatego na oyska polecany jest PA , PF i dobrze spieczony PFE, na wyroby trce si o ziarniste podoe - PEmg i kauczuk poliuretanowy, na opony - przede wszystkim kauczuk styrenowy.
cieralno polizgow wyraamy zwykle stosunkiem ubytku masy (ciaru) cieranej próbki do czasu (drobi lub pracy) cierania. cieranie toczne lub uderzeniowe jest tym mniejsze, im mniejsza jest twardo wycieranej powierzchni. tak na przykad, gumowe opony zuywaj si znacznie wolniej ni koa metalowe, gdyby pracoway w tych samych warunkach, a przewody gumowe do pneumatycznego transportu piasku ulegaj znacznie wolniejszemu zuyciu od stalowych. Tumaczymy to tym, e elastyczna powierzchnia mikkich materiaów odbiera energi uderzenia czsteczek i zwraca j im, nie ulegajc zniszczeniu.
Zuycie :
Procesowi tarcia towarzyszy zuycie. Wyrónia si kilka postaci tego zjawiska:
zuycie cierne - wystpuje ono przy odpowiedniej chropowatoci powierzchni metalowej i jest bardziej intensywne dla tworzyw mao sprystych takich jak duroplasty.
zuycie adhezyjne - jeeli metal jest dostatecznie gadki to wystpuje ta posta zuycia spowodowana tworzeniem chwilowych pocze adhezyjnych.
zuycie cieplne - ma ono charakter awaryjny, prowadzi do nieodwracalnych zmian destrukcyjnych powierzchni trcych. dzieje si tak dlatego, i tworzywo przy podwyszonej ponad stan, temperaturze przechodzi w stan gumowaty a nastpnie w stan pynny. Ostatecznie efekt zuycia objawia si w postaci pynicia lub miejscowego zwglenia.
Podzia tarcia:
ze wzgldu na
techniczne
suche spoczynkowe lizgowe
fizyczne
ruchowe toczne
mieszane
pópynne wiertne
faza staa
pynne
faza pynna
graniczne
Badanie wasnoci ciernych :
Badanie wasnoci ciernych przeprowadzilimy dla tworzywa sztucznego o nazwie poliamid. Prób cieralnoci przeprowadzilimy na urzdzeniu, które jest pokazane na rys.1 (Fig. 1). Wyniki tej próby, jak równie przebieg moglimy obserwowa dziki komputerowi, który by sprzony z ukadem badawczym. Przykad wartoci otrzymywanych na monitorze i przekazywanych przez komputer, pokazany jest na rysunku.
Przed przystpieniem do wykonania próby badane próbki naley dokadnie oczyci. Proces ten przeprowadza si w myjce ultradwikowej. Rozpuszczalnikiem dla poliamidu jest czterochlorek wgla.
Prób badania tarnamidu wykonalimy dla nastpujcych danych :
- prdko V= 0.5 m/s,
- sia normalna Fn= 33 N,
- temperatura odniesienia T = 53 oC regulowana przy pomocy termostatu,
- chropowato tarczy Ra = 0.25 - 0.30 m,
- materia: trzpie - poliamid
- tarcza stal 45,
- sprzgo - RPS 32,
- próba przeprowadzenia dla 1000 m,
- rednica trzpienia (niska)
-wilgotno powietrza 55%
Nacisk powierzchniowy przedstawia si wzorem:
, gdzie: S=d2
Wyniki oblicze oraz zachowanie si poliamidu podczas tarcia obrazuje:
- tabela pomiarowa.
- wykresy na podstawie pomiarów.
Wnioski :
W wyniku przeprowadzenia wiczenia uzyskalimy wykresy na podstawie których mona scharakteryzowa badany materia. Z wykresu zalenoci temperatury w funkcji drogi tarcia zauwaamy niezbyt duy przyrost temperatury, co wiadczy o duej odpornoci materiau na temperatur. W poowie okresu pomiarowego temperatura zacza ulega gwatownym wahaniom mogo to by spowodowane brakiem chodzenia, gdy po pewnym momencie od jego uruchomienia zmiany temperatury byy bardziej stabilne. Na podstawie wykresu szybkoci zuycia w funkcji drogi wynika, e stopie zuycie badanego materiau ulega znacznym wahaniom. Z kolei na wykresie zalenoci wspóczynnika tarcia od drogi tarcia wystpujce nierównoci prawdopodobnie wynikaj z niestabilnoci ukadu pomiarowego, którego dziaanie byo uzalenione od cinienia powietrza dostarczanego z zbiornika cinieniowego o maej pojemnoci, cinienie to wymagao regulacji w czasie przeprowadzenia próby. W czasie próby uzyskalimy 392 zestawy danych, co pozwolio nam w miar dokadnie wykona wykres.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Tworzywa sztuczne, Tarcie i zużycie Polimerów2, Wyższa Szkoła Inżynierska
Tworzywa sztuczne, Tarcie i zużycie polimerów
Tworzywa sztuczne, Tarcie i zużycie tworzyw sztucznych, Wy?sza Szko?a In?ynierska
wieleba,przetwórstwo tworzyw sztucznych, budowa i otrzymywanie polimerów
Badanie właściwości aplikacyjnych i eksploatacyjnych powłok polimerowych - sprawozdanie, metody bada
Tworzywa sztuczne, PTOÅš, polimery
Tworzywa sztuczne polimeryzacyjne
Materiały, Tworzywa sztuczne, Tworzywa sztuczne, zwane także plastomerami, są tworzywami na podstawi
Materiały konstrukcyjne-identyfikacja tworzyw sztucznych2, ZUT-Energetyka-inżynier, I Semestr, Mater
polimery, pk, wiitch, 4 semestr, technologia tworzyw sztucznych
POLIMERY I TWORZYWA SZTUCZNE 2, Studia, Materiałoznastwo, Metaloznastwo i Podstawy Obrobki Cieplnej,
6. POLIMERY - IDENTYFIKACJA TWORZYW SZTUCZNYCH, Budownictwo, chemia, II semestr
Tworzywa polimerowe ściąga druk, Politechnika Poznańska, Studia- materiały, Semestr 2, Przetwórstwo
wieleba,przetwórstwo tworzyw sztucznych,wytwarzanie kompozytów metodami odlewniczymi rodzaje zużycia
Tworzywa sztuczne polimery, Chemia
pttsz, test, Tworzywa sztuczne różnią się od polimerów:
więcej podobnych podstron