Yüksek performanslı endüstriyel termoplastiklerin yüksek sıcaklıklardaki tribolojik davranışları

Abstract

Bu deneysel çalışmada, endüstrinin değişik alanlarında kullanılan yüksek sıcaklığa dirençli ve yüksek performanslı poliamid-imid (PAI), sıvı kristal polimer (LCP) ve poliketon (PK) polimerleri ile %30 karbon elyaf takviyeli PEEK (PEEK+%30CF), %30cam elyaf takviyeli PEEK (PEEK+%30GFR), %12 grafit+%3 PTFE katkılı poliamid-imid (PAI+%12graphite+%3PTFE), %40 cam elyaf takviyeli poli-fenilen-sülfit (PPS+%40GFR), %15 teflon katkılı polieterimid (PEI+%15PTFE) ve %20 cam elyaf takviyeli polisülfon (PSU+%20GFR) kompozitleri kullanılmıştır. Deneylerde kullanılan yüksek performanslı polimerlerin aşınma ve sürtünme davranışları pim-disk aşınma cihazında gerçekleştirilmiş olup, deneyler kuru ortam şartlarında yapılmıştır. Deneyler farklı ortam sıcaklık aralıklarında (23°C-250°C), 10N-150N yük aralığında ve 0.5m/s-4.0m/s kayma hızı aralıklarında 2000 metre kayma yolunda yapılmıştır. Deneyler sonucunda polimer ve kompozit malzemelerin aşınma ve sürtünme davranışlarına uygulanan yükün etkisi, hızın etkisi ve sıcaklığın etkisi incelenmiştir. Deneylerde aşınma oranları ve sürtünme katsayıları, kayma hızının, uygulanan yükün ve sıcaklığın etkisine göre tespit edilmiş ve etkileri birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Mikroyapı incelemeleri için ise optik mikroskop kullanılmıştır. Deneyler sonucunda, 10-150N yük aralığı, 23-250oC ortam sıcaklıklarında ve 0.5-4.0m/s kayma hızlarında AISI 316L çelik malzemeye karşı çalışılabilecek en iyi yüksek performanslı plastikler sırasıyla PAI+%12grafit+%3PTFE, PEEK+%30CF kompozitleri ile katkısız PAI polimerleri olarak tespit edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Aşınma, triboloji, polimer, kompozit, poliamid-imid, poli-eter-eter-keton, poli-fenilen-sülfit, poli-eter-imid, sıvı kristal polimer, grafit, PTFE, cam elyaf, karbon elyaf.

In this tentative study, thermoplastic materials with high performance characteristics such as pure polyamide-imide (PAI), pure liquid-crystal-polymer (LCP), pure poly-ketone (PK), 30%carbon fiber reinforced poly-ether-ether-ketone (PEEK+30%CF), 30% glass fiber reinforced poly-ether-ether-ketone (PEEK+30%GFR), 12% graphite and 3%poly-tetra-fluoro-ethylene (PTFE) filled polyamide-imide (PAI+12%graphite +3%PTFE), 40% glass fiber reinforced polyphenylene sulfide (PPS+40%GFR), 20% poly-tetra-fluoro-ethylene filled polyether imide (PEI+15% PTFE) and 20% glass fiber reinforced polysulphone (PSU+20%GFR) composites have been examined. Tribological behaviours of high performance polymers employed in the experiments have been assessed. Wear and friction tests have been performed under dry ambient conditions by way of pin-on-disc wear & friction tester. Tests have been repeated at the range of 23°C-250°C temperature. Tribology tests have been carried out at the range of 10N-150N loads, at unidirectional sliding velocity ranges of 0,5-4.0m/s on 2km sliding distance. Effects of the aplied loads, velocity, and temperature on the wear and friction characteristics of the aforementioned polymer and polymer composites have been identified at the end of tests. In the experiments, wear rates and friction coefficients have been determined in correlation with the effects of velocity, load and temperature and those effects have been benchmarked with eachother. An optical microscope has been employed for microstructural analysis.Key words: Wear, tribology, polymer, composite, polyamide-imide, polyetheretherketone, polyphenylenesulfide, polyetherimide, liquid crystal polymer, graphite, PTFE, fiberglass, carbon fiber.