Desgaste de plástico:suas causas e como evitá-las

O desgaste de plástico, como o atrito, é um fenômeno complexo. Acontece como duas superfícies deslize ou role um contra o outro e as forças do movimento relativo removem gradualmente o material. Dois mecanismos de desgaste comuns são adesão e abrasão. O desgaste adesivo ocorre quando as superfícies de contato deslizam umas contra as outras e os fragmentos de uma superfície se deslocam e aderem à outra. Em um material lubrificado, os detritos resultantes formam um pó fino na superfície de contato. Este é o principal mecanismo de desgaste para termoplásticos em contato por atrito.

O desgaste abrasivo, por outro lado, ocorre quando a superfície mais dura raspa ou abrasa seu parceiro. Este tipo de desgaste é caracterizado por ranhuras ou ranhuras cortadas na superfície da peça. Partículas desalojadas, como fibras de vidro, podem rolar entre as superfícies, causando abrasão severa. Polímeros com tenacidade inerente ajudam a reduzir o desgaste abrasivo.

O desgaste do plástico pode resultar em liberdade de movimento indesejada ou perda de precisão, ou ambos. Mesmo a perda de quantidades relativamente pequenas de material pode causar falha do sistema. Embora mesmo um sistema tribológico bem projetado não consiga eliminar completamente a remoção de material, ele pode reduzir o desgaste a um nível insignificante.

As qualidades de desgaste dos termoplásticos lubrificantes diferem muito. Projetos que empregam plástico sobre metal apresentam melhor desempenho. Mas os projetos que requerem plástico sobre plástico podem ter um bom desempenho usando polímeros diferentes com um ou mais aditivos resistentes ao desgaste, como o PTFE.

Projetando para uso em plástico

Assim que o projeto do sistema estiver pronto, o engenheiro precisa determinar se é provável um "desgaste significativo". Nesse caso, a taxa de desgaste deve ser ajustada para níveis "aceitáveis".

A taxa de desgaste do sistema é determinada pela interação de variáveis ​​principalmente controláveis. Por exemplo, variáveis ​​estruturais incluem materiais em movimento relativo e seus acabamentos de superfície, bem como materiais interfaciais, como lubrificantes e partículas abrasivas. Outro fator é o tipo de movimento - movimento alternativo versus movimento contínuo ou geométrico (ou seja, deslizamento, rolamento) entre os componentes. Condições operacionais como velocidade, carga e temperatura também podem ter um impacto.

Freqüentemente, a seleção de materiais para rolamentos, buchas, vedações e engrenagens depende de fatores que pouco ou nada têm a ver com a resistência ao desgaste. Atributos como custo, peso, resistência química ou propriedades térmicas e mecânicas podem orientar esses projetos. No entanto, ainda é possível obter boas qualidades de atrito e desgaste, mesmo com opções de materiais limitadas.

Quando um composto termoplástico não está funcionando corretamente, os engenheiros podem considerar a alteração dos níveis de aditivos ou a introdução de novos. Eles também podem selecionar um plástico resistente ao desgaste diferente ou alterar o material da superfície de contato ou ambos para aumentar o desempenho.

O custo real do desgaste não é o preço de compra do composto, mas sim os custos ocultos de não usar o termoplástico correto em primeiro lugar. Testes padronizados como ASTM D-3702 fornecem uma indicação das taxas de desgaste relativas. É importante prototipar ou fazer testes de aplicação reais sempre que o desgaste for uma preocupação.

Calculando taxas de desgaste

O desgaste pode ser medido quantitativamente como a taxa de desgaste específica, que é a perda volumétrica de material em uma unidade de tempo. O desgaste é proporcional à carga na amostra multiplicada pela distância que a amostra percorre. O fator de desgaste vem da seguinte relação:

W =K • F • V • T

Onde k =fator de desgaste (in.3 min / ft / lb / hr) 10-10, W =volume de desgaste (in.3), F =força (lb), V =velocidade (ft / min), T =tempo decorrido (h). Quanto menor o K, mais resistente ao desgaste é o plástico. No entanto, K deve ser usado apenas como uma medida de desempenho relativo ao comparar alternativas termoplásticas.

Tanto a pressão de contato (P) quanto a velocidade de deslizamento (V) influenciam fortemente as taxas de desgaste do material. A capacidade PV de um material de rolamento é expressa como o produto de P e V. Cada material tem um limite PV. Acima desse limite, um material irá falhar. O limite PV, entretanto, é mais conceitual do que prático. Valores de PV mais altos indicam a capacidade de operar sob cargas mais pesadas e velocidades de superfície mais rápidas. Um aumento na pressão aumenta a taxa de desgaste e diminui o atrito, enquanto uma velocidade de deslizamento mais alta aumenta o desgaste e o atrito.

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