Modeling of sliding wear characteristics of Polytetrafluoroethylene (PTFE) composite reinforced with carbon fiber against SS304

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 24 No. 3 2022 43 TECHNOLOGY Цилиндрические стержни были дополнительно обработаны, чтобы иметь индивидуальную длину 31 мм с учетом положения нагреваемого держателя стержней, в котором устанавливаются испытуемые образцы (стержни). В качестве материала дисков, имеющих наружный диаметр 165 мм и толщину 8 мм, были использованы пластины из нержавеющей стали SS304, изготовленные в трех комплектах. Все пластины были закалены до твердости 60 HRC и обработаны для получения почти одинаковой шероховатости поверхности 1,6 мкм. Для проведения экспериментов по сухому скольжению использовалась машина типа «стержень-диск» (рис. 1). Эта машина имеет возможность варьировать скорость в диапазоне 200…2000 об/мин и нормальную нагрузку в диапазоне 20…200 Н. Машина оснащена нагревателем для изучения влияния температуры поверхности раздела на характеристики износа поверхностей скольжения. Для получения сведений о температуре стрежней используется термопара. Эта машина также имеет возможность проводить испытания на износ с учетом воздействия смазки. Цилиндрические стержни, используемые в качестве образцов для испытаний, различались по размеру и имели диаметр 3, 6, 8 и 10 мм. Для каждого размера стержня требовался отдельный тип держателя. Этот держатель устанавливался на штоке с качающимся механизмом. Вес груза, закрепленного на другом конце штока, передавался на цилиндрический стержень и, следовательно, на пластину (диск) через стальную проволоку. Сила трения и линейный износ (в микрометрах) измерялись датчиками, которыми оснащена машина. Датчик присутствия, которым оборудован станок, помогает измерять скорость диска (об/мин) с наименьшим количеством 1 об/мин с точностью 1 %. В общем в процессе сжатия давление на поршневое кольцо изменялось в диапазоне от 2 до 25 бар, а температура – в диапазоне 50…200 °С при скорости скольжения 5 м/с. Исходя из этого были выбраны диапазоны нормальной нагрузки, температуры поверхности раздела и скорости скольжения, которые показаны в табл. 1. Были систематически спланированы эксперименты для исследования влияния входных параметров на удельную скорость изнашивания с более широким диапазоном расчетного пространства. Всего было проведено пятнадцать экспериментов на 5-километровой дистанции без повторения эксперимента с центральным пробегом. Скорости скольжения получали подбором диаметра дорожки на диске и соответствующим вращением диска. Результаты и обсуждение Характеристики износа при скольжении в условиях сухого трения ПТФЭ композита (материал стержня) по пластине из нержавеющей стали SS304 (материал диска) определяли на машине типа «стержень-диск». Эксперименты проводили в соответствии с DoE, нормальная нагрузка, температура поверхности раздела и скорость скольжения варьировали в диапазонах, указанных в табл. 1. На станке типа «стержень-диск» к стержню прикладывалась нормальная нагрузка путем перемещения (качающееся расположение) грузов, закрепленных на другом конце штока. Соответствующая температура устанавливалась включением нагревателя, а достигнутая температура измерялась термопарой. Требуемая скорость скольжения была получена за счет выбора соответствующего диаметра дорожки на диске и выбора соответствующей скорости вращения диска. Тест проводился на дистанции 5 км (около 14…17 мин). Цифровые показания износа, силы трения, соответствующие параметрам процесса, таким, как нормальная нагрузка, температура Рис. 1. Машина типа «стержень-диск», показывающая расположение диска Fig. 1. A pin-on-disk machine showing disk arrangement

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1