In einer Zeit, in der Kunststoffprodukte den Alltag überfüllen, bestimmt die Haltbarkeit von Kunststoffen direkt die Lebensdauer und Sicherheit von Produkten, von leichten Teilen für Autos über Gehäuse für Haushaltsgeräte und von Lebensmittelverpackungen bis hin zu medizinischen Geräten. Wenn sich zwei Kunststoffteile oder Kunststoff- und Metallteile relativ bewegen, treten Reibung und Verschleiß leise auf. Welches Material ist widerstandsfähiger? Welche Oberflächenbehandlung verlängert die Lebensdauer der Teile? Der Schlüssel zu den Antworten auf diese Fragen liegt in der Kunststoffreibungs- und Verschleißprüfmaschine versteckt.

Warum sollte man speziell den Reibungsverlust von Kunststoffen prüfen?

Im Gegensatz zu Metallmaterialien ist das Reibungsverhalten von Kunststoffen komplexer:

Temperaturempfindlichkeit: Die durch Reibung erzeugte Wärme wird nicht leicht abgegeben, was zu einer erhöhten Temperatur und Weichung der Kunststoffoberfläche führt, was den Verschleißmechanismus erheblich verändert.

Klebrigkeit: Kunststoffe sind klebrige Elastomere, deren mechanische Eigenschaften stark von der Ladezeit und der Geschwindigkeit beeinflusst werden, was sich stark von der elastischen Verformung von Metallen unterscheidet.

Transferfilmphänomen: Einige Kunststoffe, wenn sie mit Metallen geschliffen werden, bilden eine dünne Schicht von Kunststofftransferfolien auf der Metalloberfläche, die den Reibungskoeffizienten ändern und den Kunststoff selbst schützen können.

Daher ist die universelle Verschleißprüfmaschine oft nicht in der Lage, die tatsächlichen Arbeitsbedingungen des Kunststoffs genau zu simulieren, eine spezielle Kunststoffreibungs-Verschleißprüfmaschine entstand, die die Testbedingungen genau steuern kann, die realen Szenarien simuliert und wissenschaftliche und zuverlässige Bewertungsdaten liefert.

Grundsatz: Wie funktioniert die Testmaschine?

Die Kerngedachte der Kunststoffreibungs- und Verschleißprüfmaschine ist die Simulation. Durch die Wiedergabe der Reibungs- und Verschleißbedingungen, die ein Material in praktischen Anwendungen in einem kontrollierten Labor erlebt, wird seine Verschleißbeständigkeit schnell und quantitativ bewertet.

Grundsätzliche Arbeitsprinzipien:

Probenvorbereitung: Der zu testende Kunststoff wird zu einer Standardgröße verarbeitet.

Klemmen und Schleifen: Die Probe wird mit einem Schleifstück in der festgelegten Berührung und dem festgelegten Druck befestigt.

Belastung: Über ein Hebel, eine Weige oder ein Servomotorsystem wird eine genaue vertikale Richtungskraft auf die Kontaktfläche ausgeübt, um den tatsächlichen Arbeitsdruck zu simulieren.

Relative Bewegung: Der Antriebsmotor ermöglicht eine Relativbewegung zwischen der Probe und dem Schleifstück, die Gleiten- oder Rollreibung simuliert.

Messung und Aufzeichnung: Hochpräzise Sensoren überwachen und erfassen die Reibung während des Prozesses in Echtzeit, um die Veränderungskurve des Reibungskoeffizienten durch die Berechnung der Formel (Reibungskoeffizient = Reibungskraft / Methodische Last) zu erhalten.

Ergebnisbewertung: Nach Abschluss des Tests wird der Massenverlust der Probe mit einer hochpräzisen Waage gemessen oder das Verschleißvolumen mit einem 3D-Profilometer gemessen und das mikroskopische Profil der Verschleißfläche beobachtet.

Überblick über die Mainstream-Testmethoden

Abhängig von verschiedenen Kontaktformen und Bewegungen wurden eine Vielzahl von standardisierten Testmethoden abgeleitet, die häufig sind:

Ringblock: Ein rechteckiger Kunststoff-Prüfblock wird unter konstantem Druck gegen einen drehenden Metallring geschliffen. Die Methode hat eine große Kontaktfläche, die Testergebnisse sind wiederholbar und sehr weit verbreitet.

Scheiben-Stift: Ein Plastikzylinder-Stift, der den Lastdruck auf einer rotierenden Scheibe festlegt. Die Struktur ist einfach, leicht zu ersetzen, und es ist ideal für Materialscreening und Kontrastversuche.

Umkehr: Hochfrequenz linearer Umkehr zwischen der Kunststoffprobe und dem Schleifstück. Simuliert den tatsächlichen Arbeitszustand von Zylindern, Schienen, Lagern und anderen Komponenten.

Taiber-Verschleiß: Drehen Sie flache Kunststoffproben unter bestimmtem Druck mit zwei spezifischen Verschleißrädern. Die Hauptbewertung der Kratz- und Verschleißbeständigkeit von Materialien unter der Wirkung von lösen Schleifmitteln oder festen Schleifmitteln ist häufig bei der Prüfung von Böden, Tischplatten, Beschichtungen usw.

4. Interpretation der Schlüsseldaten: Reibungskoeffizient und Verschleißmenge

Ein Test liefert zwei Kernergebnisse:

Reibungskoeffizient: Es ist eine gemessene Zahl, die das Verhältnis zwischen Reibungskraft und Last misst. Je glatter die Kurve ist, desto stabiler ist der Reibungsprozess; Je niedriger der Wert ist, bedeutet dies in der Regel, dass das Material "glatter" ist und der Bewegungswiderstand geringer ist.

Verschleißmenge: In der Regel in Massenverlust (mg) oder Volumenverlust (m3) ausgedrückt. Dies ist der direkteste Indikator für die Messung der Verschleißbeständigkeit eines Materials. Je geringer der Verschleiß des Materials unter den gleichen Versuchsbedingungen ist, desto besser ist seine Verschleißbeständigkeit.

Durch den Vergleich von Daten von Kunststoffen mit unterschiedlichen Rezepturen, unterschiedlichen Prozessen oder unterschiedlichen Behandlungsmethoden unter den gleichen Testbedingungen können Ingenieure wissenschaftlich beurteilen, wer verschleißbeständiger ist, um Materialentwicklung, Qualitätskontrolle und Produktauswahl zu begleiten.

5. Über das Screening hinaus: Tiefe Anwendungen von Testmaschinen

Die Rolle von Kunststoffreibungs- und Verschleißprüfmaschinen geht weit über die Materialrangliste hinaus.

Fehleranalyse: Durch die Beobachtung der Oberflächenform nach Verschleiß durch Elektronenmikroskop kann der Verschleißmechanismus des Materials genau beurteilt werden und eine Richtung für die Verbesserung des Materials von der Wurzel an geben.

Simulation von Arbeitsbedingungen: Die erweiterte Prüfmaschine kann Umgebungen simulieren, wie z. B. Tests in Hoch- oder Tieftemperaturkammern, Vakuum oder in eingetauchten Flüssigkeiten, um die Leistung von Materialien unter bestimmten realen Umgebungen zu bewerten.

Schmierstoffbewertung: Testen Sie die verbesserte Wirkung verschiedener Schmierstoffe auf die Reibungs-Nebeneigenschaften und suchen Sie nach Schmiermöglichkeiten.