Comprendre l'usure plastique-sur-plastique : principes de conception et stratégies de lubrification

Usure des plastiques contre plastiques

Lors de la conception de paliers, arbres, engrenages ou tout autre pièce mobile en plastique-sur-plastique, la combinaison spécifique de polymères doit être choisie avec soin. Même les polymères qui se lubrifient naturellement peuvent se comporter très différemment lorsqu'ils sont associés les uns aux autres.

Plastiques et lois de la nature

Contrairement aux métaux rigides, les plastiques ne suivent pas les équations de frottement conventionnelles. Cette non-rigidité mène à des résultats inattendus quand les plastiques glissent contre du métal ou même entre eux. Par exemple, le frottement n'est pas proportionnel à la charge ; il augmente typiquement avec la vitesse, et le coefficient de frottement statique est inférieur à la valeur dynamique.

Matériaux viscoélastiques à bas module

Quand deux plastiques viscoélastiques à bas module interagissent, le comportement d'usure peut être incohérent. Le schéma le plus prévisible émerge quand le même thermoplastique contacte lui-même — bien que cette configuration produise un taux d'usure très élevé sauf si les températures et pressions de fonctionnement sont maintenues exceptionnellement basses. Dans les systèmes tout-plastique, l'usure peut être atténuée en utilisant des renforts cristallins ou en associant des polymères dissemblables. Si un seul composé est viable, incorporez un lubrifiant interne tel que le PTFE à 15-20 % en poids.

Usure sur surfaces en mouvement

L'usure tend à augmenter quand des résines pures dissemblables s'accouplent. Des tendances similaires apparaissent quand des résines lubrifiées (non renforcées) contactent soit elles-mêmes, soit d'autres résines lubrifiées. L'ajout de fibres de renforcement augmente généralement l'usure contre un partenaire non renforcé, mais appliquer du renforcement aux deux surfaces peut réduire l'usure globale. Les composites fibre de verre présentent généralement des facteurs d'usure plus faibles que les composites fibre de carbone car les fibres de verre sont plus dures que les fibres de carbone.

Lubrification des composites au PTFE

L'incorporation de PTFE dans les composites réduit dramatiquement l'usure pour les accouplements similaires et dissemblables. Pendant la période de rodage initiale, un mince film de PTFE se transfère sur la surface d'accouplement, créant une condition de palier PTFE-sur-PTFE qui abaisse l'usure sur les pièces mobiles et stationnaires. Cette approche atténue aussi l'impact d'usure des fibres de verre sur la surface opposée.

Fluide silicone ajouté aux thermoplastiques

L'ajout de fluide silicone aux composites thermoplastiques produit des composés avec des facteurs d'usure inférieurs à la résine pure, bien que supérieurs aux mélanges lubrifiés au PTFE. Dans les applications plastique-sur-plastique, choisir des paires avec des facteurs d'usure comparables est préférable aux paires avec de grandes disparités, pourvu que l'usure totale reste dans des limites acceptables.

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