Rola wype³niaczy w procesie tarcia i zu¿ywania kompozytów PTFE

Wp³yw wype³niaczy na mechanizm tarcia i zu¿ywania kompozytów PTFE jest za-gadnieniem bardzo z³o¿onym ze wzglêdu na ró¿norodnoœæ wype³niaczy zarówno, co do ich w³aœciwoœci, jak i postaci, a tak¿e ich zró¿nicowany udzia³ w objêtoœci kompo-zytu. Ma to zasadnicze znaczenie w procesie tarcia tych materia³ów, dlatego wiele prac poœwiêcono temu zagadnieniu. Mo¿na wyró¿niæ procesy zwi¹zane ze zu¿ywaniem po-limerowej osnowy oraz ze zu¿ywaniem poszczególnych wype³niaczy. Na uwagê zas³u-guje ponadto wzajemny wp³yw wype³niaczy i polimerowej osnowy na sposób ich zu-¿ywania, a tak¿e na zjawiska zachodz¹ce na powierzchni stalowego przeciwelementu. W³aœciwoœci kompozytów na osnowie PTFE w znacznym stopniu zale¿¹ od objêtoœcio-wych i powierzchnioobjêtoœcio-wych charakterystyk komponentów, które zmieniaj¹ charakter pro-cesu tarcia. Twarde cz¹stki wype³niacza zwiêkszaj¹ lokalne naprê¿enia podczas tarcia, co sprzyja zwiêkszonemu wydzielaniu siê ciep³a i zmianie mechanicznych procesów w porównaniu z tymi, które zachodz¹ podczas tarcia PTFE niemodyfikowanego. W ze-stawie podstawowych czynników wp³ywaj¹cych na tarcie i zu¿ywanie kompozytów mo¿na wymieniæ [97]: rodzaj wype³niacza, jego udzia³ objêtoœciowy w kompozycie, rozmiary, formê i powierzchniê udzia³ow¹ cz¹stek wype³niacza oraz strukturê granicy miêdzyfazowej miêdzy wype³niaczem a osnow¹. Na parametry tarcia du¿y wp³yw maj¹ procesy deformacji i procesy cieplne zachodz¹ce w strefie tarcia.

Wype³niacze dzieli siê ze wzglêdu na ich postaæ na dyspersyjne i w³ókniste. Bada-nia wielu naukowców potwierdzaj¹, ¿e wype³Bada-niacze dyspersyjne w wiêkszoœci wypad-ków przenoszone s¹ równie¿ do warstewki PTFE powstaj¹cej podczas tarcia na po-wierzchni elementu wspó³pracuj¹cego z kompozytem.

Varley i Waterhouse [119] zaobserwowali cz¹stki br¹zu w warstewce PTFE powsta³ej podczas wspó³pracy kompozytu ze stal¹. Na podstawie zaobserwowanych wyników stwierdzili, ¿e wp³yw proszku br¹zu na wspó³czynnik tarcia jest nieznaczny, znaczne-mu zwiêkszeniu ulega natomiast odpornoœæ na zu¿ycie kompozytu. Badaniem wp³ywu proszku br¹zu jako wype³niacza w kompozytach PTFE poœwiêcona zosta³a równie¿ praca Rogowca [82]. Zaproponowa³ on przyjêcie nastêpuj¹cego mechanizmu zu¿ywa-nia tego typu kompozytów. Podczas tarcia ziarna br¹zu, osadzone w PTFE i dobrze izo-lowane cieplnie, ulegaj¹ znacznemu nagrzaniu. Prowadzi to do powstawania makro-sczepieñ cieplno-adhezyjnych miêdzy ziarnami br¹zu a powierzchni¹ stalowego przeciwelementu, w wyniku czego nastêpuje rozmazywanie br¹zu na powierzchni po-limerowego kompozytu. Nowo powsta³a topografia powierzchni tarcia sprzyja zatrzy-mywaniu produktów zu¿ycia na powierzchni tarcia. W przypadku ma³ej zawartoœci br¹zu na powierzchni przeciwelementu tylko nieznaczna jego iloœæ ulega rozmazaniu na tej powierzchni. Utrudnia to utrzymywanie siê powstaj¹cej w trakcie tarcia warstewki PTFE i powoduje zwiêkszone zu¿ywanie kompozytu. W wypadku kompozytów zawieraj¹-cych du¿e iloœci br¹zu (45–60% wagowo) znaczna iloœæ br¹zu zostaje przeniesiona do warstewki pokrywaj¹cej przeciwelement stalowy. Jednoczeœnie w warstwie wierzch-niej kompozytu równie¿ wystêpuje du¿a iloœæ br¹zu. W zwi¹zku z tym wspó³praca po-wierzchni podczas tarcia zachodzi przede wszystkim miêdzy br¹zem z próbki a

br¹-zem znajduj¹cym siê na powierzchni tarcia przeciwelementu stalowego. Powoduje to wzrost intensywnoœci zu¿ywania kompozytów zawieraj¹cych powy¿ej 40% wagowo br¹zu.

Badaniami warstewki przeniesionego materia³u polimerowego powstaj¹cej podczas tarcia kompozytów PTFE zajêli siê Maškov, Gadijev i in. [54]. Rezultaty ich badañ wy-kaza³y, ¿e w warstwie powierzchniowej polimeru i w warstwie przenoszonej na ele-ment stalowy zachodz¹ z³o¿one procesy fizyczno-chemiczne. Z jednej strony stwier-dzili oni, ¿e cienka warstewka PTFE powstaj¹ca na powierzchni elementu stalowego podczas tarcia charakteryzuje siê ma³¹ energi¹ powierzchniow¹ i co siê z tym wi¹¿e niewielk¹ adhezj¹. Jest to jedn¹ z przyczyn du¿ego zu¿ycia PTFE niemodyfikowane-go. Z drugiej strony, stosuj¹c wype³niacze o du¿ej energii powierzchniowej, mo¿na zwiêkszyæ adhezjê warstewki do stali i co siê z tym wi¹¿e równie¿ jej trwa³oœæ. Efekt ten uzyskano, stosuj¹c proszek br¹zu i dwusiarczek molibdenu. Badania mikroskopo-we i rentgenograficzne warstewki PTFE powsta³ej na elemencie stalowym potwierdzi-³y wystêpowanie w niej zastosowanych wype³niaczy dyspersyjnych. Nie zaobserwo-wano natomiast wystêpowania w³ókna wêglowego, które równie¿ wykorzystano jako wype³niacz w badanych kompozytach. Stwierdzono, ¿e powsta³e warstewki maj¹ struk-turê silnie zorientowan¹ w kierunku tarcia. Wed³ug wymienionych autorów proces tar-cia i zu¿ywania w badanych kompozytach przebiega³ nastêpuj¹co: podczas tartar-cia kom-pozytu po metalu zachodzi mechaniczne i cieplne niszczenie polimeru. Powstaj¹ce w wyniku tego procesu aktywne cz¹stki polimeru i jony fluoru wchodz¹ we wzajemne powi¹zania z powierzchni¹ stalow¹ przeciwelementu na drodze wi¹zañ chemicznych ¿elazo–fluor. Jednoczeœnie powstaj¹ powi¹zania adhezyjne miêdzy stalowym przeciw-elementem a cz¹stkami br¹zu wype³niaj¹cego kompozyt i wydzielaj¹cej siê miedzi. Pod wp³ywem przedstawionych fizycznych i chemicznych oddzia³ywañ w czasie tarcia na rzeczywistej powierzchni styku zachodzi dekohezyjne odrywanie siê fragmentów poli-merowej osnowy z cz¹steczkami metalicznego wype³niacza, umieszczenie ich na wol-nej od tlenków powierzchni metalowego przeciwelementu oraz powi¹zanie z t¹ po-wierzchni¹ przez fluorki ¿elaza. Razem z fragmentami polimerowej osnowy przenoszone s¹ równie¿ cz¹stki MoS₂. W³ókno wêglowe wystêpuj¹ce w kompozycie ze wzglêdu na swoj¹ ma³¹ adhezjê do metalu i ma³¹ gruboœæ oddzielanych fragmentów osnowy poli-merowej nie utrzymuje siê na powierzchni elementu stalowego i zostaje usuniête ze strefy tarcia. PTFE znajduj¹cy siê w przeniesionej warstewce ma strukturê amorficz-n¹, w której jednak wystêpuje pewne uporz¹dkowanie ³añcuchów polimeru. Z up³y-wem czasu w trakcie procesu tarcia gruboœæ przenoszonej pow³oki powiêksza siê do pewnej wartoœci krytycznej. Nastêpuje os³abienie wi¹zañ miêdzy warstwami PTFE i ³atwiejszy poœlizg miêdzy nimi.

Senatrev i in. [97] wykazali w swoich badaniach, ¿e proces zu¿ywania siê kompo-zytów PTFE podczas tarcia po stali charakteryzuje siê periodycznie powtarzanymi mi-krocyklami. Dyskretny styk powierzchniowy kompozytu z przeciwelementem stalowym powoduje wytwarzanie siê du¿ej iloœci ciep³a podczas tarcia twardych cz¹stek wype³-niacza po stali. Przyczynia siê to do powstawania wysokich lokalnych temperatur

znacz-nie przewy¿szaj¹cych temperaturê œredni¹ tr¹cych siê materia³ów. Podwy¿szeznacz-nie lokalne temperatury do wartoœci krytycznej powoduje miêknienie osnowy i zmniejszenie si³ tarcia oraz, co siê z tym wi¹¿e, iloœci wydzielanego ciep³a i zwiêkszenie zu¿ycia war-stwy wierzchniej kompozytu. Z tego powodu gruboœæ nagrzanej warwar-stwy zmniejsza siê i przenoszone s¹ do niej nowe cz¹stki materia³u. Rozgrzewanie lokalnych objêtoœci kompozytu powoduje rozszerzanie cieplne warstwy wierzchniej oraz zwiêkszenie ob-jêtoœci polimeru bazowego w tej warstwie. Taki przebieg procesu zu¿ywania wyjaœnia powtarzanie siê mikrocykli „rozszerzalnoœæ cieplna–zu¿ywanie”.

Badania w³aœciwoœci tribologicznych wielu kompozytów PTFE zawieraj¹cych ró¿-ne wype³niacze dyspersyjró¿-ne podczas ich wspó³pracy ze stal¹ przeprowadzili De-li Gong i in. [27]. Na podstawie uzyskanych wyników potwierdzili oni zarówno przenoszenie wype³niaczy do warstwy powstaj¹cej na powierzchni elementu stalowego, jak i powsta-wanie wi¹zañ chemicznych miêdzy stal¹, niektórymi wype³niaczami i fluorem pocho-dz¹cym z ³añcuchów PTFE. Jednoczeœnie stwierdzono, ¿e wype³niacze metaliczne mog¹ przerywaæ pasma w strukturze lamelarnej PTFE, co prowadzi do zwiêkszonego cia. Ci sami badacze zaprezentowali w innej swojej pracy [28] fizyczne modele zu¿y-wania adhezyjnego PTFE i jego kompozytów zawieraj¹cych wype³niacze dyspersyjne. Materia³y wspó³pracuj¹ce z PTFE podzielono na dwie grupy, opieraj¹c siê na ich che-micznych w³aœciwoœciach w stosunku do PTFE. Jedn¹ grupê stanowi³y materia³y o s³abej aktywnoœci chemicznej, a drug¹ o silnej aktywnoœci chemicznej. Materia³y nale¿¹ce do drugiej grupy (np. cynk, ¿elazo itp.) ³atwo tworz¹ podczas tarcia wi¹zania chemicz-ne z PTFE. W zale¿noœci od materia³u wspó³pracuj¹cego przedstawiono dwa modele zu-¿ywania adhezyjnego PTFE (rys. 2.15). Podczas wspó³pracy PTFE z powierzchniami o ma³ej aktywnoœci chemicznej proces przenoszenia PTFE sk³ada siê z trzech etapów:

I. Zapocz¹tkowanie przenoszenia – wynika ono z ³atwego poœlizgu miêdzy pasma-mi PTFE i powoduje powstawanie na powierzchni tarcia p³atów z PTFE,

II. Rozrastanie siê przenoszonych cz¹stek – przeniesiona warstwa ze wzglêdu na ma³¹ aktywnoœæ chemiczn¹ powi¹zana jest z pod³o¿em jedynie przez si³y van der Waalsa. Przeniesione cz¹steczki mog¹ przemieszczaæ siê po pod³o¿u i rozrastaæ w du¿e p³aty,

III. Od³¹czanie siê p³atów od materia³u – etap ten nastêpuje po osi¹gniêciu przez p³at wielkoœci krytycznej. Nastêpuje wówczas usuniêcie p³atu PTFE z powierzchni czo-³owej tarcia jako produktu zu¿ycia.

Wed³ug wspomnianych autorów wiêkszoœæ usuwanych p³atów pochodzi z powierzch-ni czo³owej tarcia próbki kompozytu.

W wypadku wspó³pracy PTFE z powierzchniami aktywnymi chemicznie model zu-¿ywania adhezyjnego jest podobny. Ró¿nica polega na tym, ¿e miêdzy pierwsz¹ prze-niesion¹ warstw¹ a pod³o¿em wystêpuj¹ silne oddzia³ywania chemiczne. Oznacza to, ¿e przemieszczanie tej warstwy jest utrudnione i dopiero kolejne przeniesione warstwy tworz¹ce na powierzchni przeciwelementu pow³okê mog¹ byæ ³atwiej przemieszczane. W odró¿nieniu od poprzedniego modelu produkty zu¿ycia s¹ tworzone z warstw œrod-kowych pow³oki, tj. wystêpuj¹cych miêdzy próbk¹ a pierwsz¹ warstw¹ przeniesion¹ na przeciwelement.

Autorzy zaprezentowali równie¿ model zu¿ywania adhezyjnego kompozytu PTFE zawieraj¹cego proszki metaliczne (rys. 2.16). W modelu tym zmniejszenie zu¿ycia jest t³umaczone oddzia³ywaniem wype³niaczy u³atwiaj¹cym przeniesienie obci¹¿enia przez polimerow¹ osnowê. Metal przeniesiony do warstwy na powierzchni przeciwelementu przylega silnie do pod³o¿a dziêki wi¹zaniom metalicznym i dyfuzji atomów podczas pocz¹tkowego procesu przenoszenia. Umo¿liwia to utrzymywanie siê grubszej pow³o-ki na powierzchni przeciwelementu. Cz¹stpow³o-ki metalu ponadto s¹ wpychane miêdzy prze-noszone warstwy tworz¹c strukturê wielowarstwow¹. Struktura taka zwiêksza adhezjê przeniesionej warstwy do pod³o¿a. Poza wymienionymi ró¿nicami model ten jest podob-ny do modelu zu¿ywania niemodyfikowanego PTFE (rys. 2.15).

Yan i in. [143] przeprowadzili analizê wp³ywu grafitu jako wype³niacza w kompo-zytach PTFE. Badania prowadzono dla du¿ego zakresu udzia³u objêtoœciowego (0–50%) grafitu w kompozytach. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, ¿e najwiêk-sz¹ odpornoœæ na zu¿ycie maj¹ kompozyty o zawartoœci ok. 20% grafitu. Gdy zawar-toœæ grafitu jest wiêksza od 40%, wówczas gwa³towne zwiêksza siê intensywnoœæ zu-¿ywania kompozytu PTFE–grafit. Stwierdzono, ¿e wynika to z pojawienia siê obszarów porowatych w tych kompozytach.

Problematyk¹ zwi¹zan¹ z oddzia³ywaniem wype³niaczy w³óknistych w kompozy-tach polimerowych zajmowali siê Friedrich i Walter [25]. W swojej pracy przedstawili model zu¿ywania kompozytów zawieraj¹cych krótko ciête w³ókno. Na podstawie

ba-2 3

I

II

III

a) b)

Rys. 2.15. Modele zu¿ywania adhezyjnego PTFE [28] podczas wspó³pracy z materia³ami o ma³ej (a) i o du¿ej (b) aktywnoœci chemicznej: 1 – produkty zu¿ycia, 2 – p³aty PTFE, 3 – próbka polimerowa

(PTFE), 4 – przeciwelement, I, II, III – etapy prenoszenia materia³u (opis w tekœcie) Fig. 2.15. Models of adhesive wear of PTFE [28] sliding against materials with low (Fig. a) and high (Fig. b) chemical activity, 1 – wear debris, 2 – PTFE particles, 3 – polymer specimen,

3 4

I

II

III

2

dañ autorzy doszli do wniosku, ¿e podczas zu¿ywania takich kompozytów dominuj¹ cztery procesy usuwania sk³adników materia³u kompozytowego:

• zu¿ywanie osnowy polimerowej, • zu¿ywanie œcierne w³ókien, • pêkanie i wykruszanie w³ókien,

• oddzielanie w³ókien od osnowy polimerowej.

Ostatnie dwa z wymienionych procesów zachodz¹ periodycznie. Usuniêcie w³ókna z osnowy powoduje zwiêkszenie jej zu¿ycia ze wzglêdu na os³abienie materia³u w tym miejscu. Ponadto cz¹stki usuniêtego w³ókna po dostaniu siê do strefy tarcia powoduj¹ zu¿ywanie œcierne. Model mechanizmu zu¿ywania przedstawiono na rysunku 2.17.

Podobnie jak Friedrich równie¿ Schelling i Kausch [96] zaobserwowali, ¿e w wy-niku wprowadzenia w³ókna jako wype³niacza, oprócz zu¿ywania adhezyjnego, poja-wia siê zu¿ywanie œcierne spowodowane cz¹stkami wykruszonych w³ókien, które do-staj¹ siê do strefy tarcia.

Wp³yw najczêœciej stosowanych wype³niaczy (br¹zu, grafitu, w³ókna szklanego oraz w³ókna wêglowego) stosowanych w wielosk³adnikowych kompozytach PTFE na ich w³aœciwoœci tribologiczne przedstawiono w pracach [12], [13], [129], [130], [132]–[134], [152], [153]. Zaobserwowano w nich, ¿e rodzaj zu¿ywania polimerowej osnowy PTFE zale¿y zarówno od zastosowanych wype³niaczy, jak i warunków tarcia. W kompozy-tach wype³nianych proszkiem br¹zu i grafitem zu¿ywanie PTFE mia³o przede wszyst-kim charakter adhezyjny. W kompozytach zawieraj¹cych wype³niacze w³ókniste (w³ókno

Rys. 2.16. Model zu¿ywania kompozytów PTFE wype³nianych proszkami metali [28]: 1 – produkty zu¿ycia, 2 – cz¹steczki wype³niacza, 3 – p³aty PTFE, 4 – próbka z kompozytu,

5 – przeciwelement, I, II, III – etapy prenoszenia materia³u (opis w tekœcie) Fig. 2.16. Model of wear of PTFE composites with metallic fillers [28] 1 – wear debris, 2 – filler (metal) particle, 3 – PTFE particles, 4 – polymer specimen,

szklane, w³ókno wêglowe) wykruszone cz¹stki wype³niaczy po dostaniu siê do strefy tarcia powodowa³y zu¿ywanie œcierne. Stwierdzono równie¿, ¿e podczas procesu tarcia kom-pozytów zawieraj¹cych proszek br¹zu powierzchnia œlizgowa tych materia³ów zosta³a pokryta warstewkê rozmazanego br¹zu, któr¹ z kolei pokrywa³a cienka pow³oka PTFE pochodz¹ca z osnowy kompozytu. Taka powierzchnia by³a niezwykle odporna na œcie-ranie, a jednoczeœnie dziêki plastycznoœci warstewki br¹zu oraz pokrywaj¹cemu jej powierzchniê PTFE opory œlizgania by³y stosunkowo niedu¿e. W przedstawionych pra-cach stwierdzono równie¿, ¿e na powierzchni wspó³pracuj¹cego elementu stalowego powstawa³a podczas procesu tarcia cieniutka warstewka PTFE. Wraz z polimerem na powierzchniê przeciwelementu by³y przenoszone równie¿ cz¹steczki niektórych wype³-niaczy, tj. br¹zu i grafitu. Utrzymywa³y siê one we wg³êbieniach geometrycznej mi-krostruktury powierzchni, przede wszystkim dziêki adhezji. Taka trwa³a pow³oka na powierzchni stalowego przeciwelementu u³atwia³a œlizganie kompozytów. W³ókna szkla-ne i w³ókna wêg1owe wykazuj¹ ma³¹ adhezjê do powierzchni stalowej i dlatego nie utrzymywa³y siê na niej, lecz by³y usuwane poza strefê tarcia w postaci produktów zu-¿ycia. Jednoczeœnie twarde cz¹stki tych w³ókien (g³ównie w³ókna szklanego), o ostrych krawêdziach, w strefie tarcia powodowa³y zu¿ycie powierzchni stalowej przez mikro-skrawanie. Przedstawione w omawianych pracach badania umo¿liwi³y okreœlenie wp³y-wu udzia³u objêtoœciowego poszczególnych wype³niaczy na w³aœciwoœci œlizgowe kom-pozytów PTFE.

Br¹z jest wype³niaczem, który najefektywniej zwiêksza odpornoœæ na zu¿ycie roz-patrywanych kompozytów. Je¿eli jest on jedynym wype³niaczem, to najmniejsze zu¿y-cie wykazuj¹ kompozyty, w których jego objêtoœciowy udzia³ wynosi 20–30%. W wy-padku, gdy dodatkowo wystêpuj¹ inne wype³niacze, ³¹czna ich iloœæ wraz z br¹zem powinna wynosiæ 24–26%. W razie niewielkiej iloœci innych wype³niaczy (³¹cznie do 5%) zwiêkszenie zawartoœci br¹zu praktycznie nie zmienia wartoœci wspó³czynnika

tar-kierunek

œlizgania @

> ? =

Rys. 2.17. Model mechanizmu zu¿ywania kompozytów termoplastycznych zawieraj¹cych krótko ciête w³ókno [25]: a) osnowa polimerowa, b) w³ókno,

c) pêkniêcia w³ókna, d) wg³êbienia po usuniêtym w³óknie

Fig. 2.17. Model of different sliding wear mechanism on surface of a short fiber reinforced thermoplastic materials [25]: a) polymer matrix, b) fibre, c) fibre cracking,

cia. Je¿eli kompozyty nie zawieraj¹ wype³niaczy w³óknistych, to przy zawartoœci gra-fitu 10–20% zwiêkszanie zawartoœci br¹zu do 10% powoduje zwiêkszenie wartoœci wspó³czynnika tarcia. W wypadku wystêpowania w kompozycie wype³niaczy w³ókni-stych wprowadzenie do nich dodatkowo br¹zu powoduje zmniejszenie wartoœci wspó³-czynnika tarcia.

Grafit podobnie jak inne wype³niacze zwiêksza odpornoœci na zu¿ycie, chocia¿ czyni to w mniejszym stopniu ni¿ np. br¹z. Wraz ze zwiêkszeniem jego iloœci w kompozycie wartoœæ wspó³czynnika tarcia pocz¹tkowo zwiêksza siê, a nastêpnie maleje. Iloœæ gra-fitu, przy której wartoœæ wspó³czynnika tarcia jest maksymalna, zale¿y od sk³adu kom-pozytu i zwykle wystêpuje przy sumarycznej zawartoœci wszystkich wype³niaczy ³¹cz-nie z grafitem od 15 do 20% objêtoœciowo. Oznacza to, ¿e podczas tworzenia kompozytów œlizgowych, pracuj¹cych w podobnych warunkach, zawieraj¹cych grafit, nale¿y unikaæ sk³adów mieszcz¹cych siê w przedstawionych granicach. Zawartoœæ ob-jêtoœciowa grafitu w kompozytach, w których nie wystêpuje br¹z, ze wzglêdu na od-pornoœæ na zu¿ycie i ma³¹ wartoœæ wspó³czynnika tarcia powinna przekraczaæ 20%.

W³ókno szklane i wêglowe podobnie jak br¹z i grafit zwiêkszaj¹ odpornoœæ na zu-¿ycie. W wypadku kompozytów zawieraj¹cych tylko wype³niacze w³ókniste ich odpor-noœæ na zu¿ycie zwiêksza siê wraz z zawartoœci¹ tych wype³niaczy, ale nie zale¿y prak-tycznie od rodzaju w³ókna. W kompozytach, zawieraj¹cych oprócz wype³niaczy w³óknistych równie¿ grafit, w³ókno szklane efektywniej redukuje wartoœæ zu¿ycia ni¿ w³ókno wêglowe. Wprowadzenie br¹zu do kompozytu powoduje, ¿e w tym wypadku efektywniejsze pod wzglêdem zwiêkszenia odpornoœci na zu¿ycie jest w³ókno wêglo-we. Je¿eli sumaryczna iloœæ wype³niaczy dyspersyjnych (br¹z, grafit) przekroczy 15%, to zwiêkszanie iloœci wype³niaczy w³óknistych w kompozytach nie zmienia w wiêk-szym stopniu ich odpornoœci na zu¿ycie. Wartoœæ wspó³czynnika tarcia dla ³¹cznej za-wartoœci wype³niaczy w³óknistych do 15% jest mniejsza w kompozytach zawieraj¹cych przede wszystkim w³ókno wêglowe.

W omawianych opracowaniach zosta³y ponadto okreœlone przewidywane sk³ady kompozytów, które w okreœlonych warunkach tarcia (p = 1 MPa, v = 1 m/s) wykazuj¹ du¿¹ odpornoœæ na zu¿ycie (I_ZL < 0,2 µm/km) i jednoczeœnie ma³y wspó³czynnik tarcia (µ < 0,18). Kompozyty te powinny mieæ nastêpuj¹cy sk³ad:

PTFE + (14–24% br¹zu) + (do 6% grafitu) + (do 8% w³ókna wêglowego). Udzia³y poszczególnych sk³adników zosta³y podane objêtoœciowo.

W literaturze prezentowane s¹ tak¿e prace badawcze dotycz¹ce tarcia i zu¿ywania elementów maszyn wykonanych z kompozytów PTFE. Wyniki badañ tribologicznych oraz rozwi¹zanie problemu oceny zu¿ycia panewki ³o¿yska œlizgowego wykonanego z kompozytu PTFE przedstawili miêdzy innymi Kovalenko i Evtušenko [41]. W roz-wi¹zaniu problemu uwzglêdnili wp³yw temperatury tarcia.

Podobne badania tribologicznych w³aœciwoœci kompozytów PTFE wype³nianych proszkiem koksu lub br¹zu zastosowanych w ³o¿yskach œlizgowych zosta³y przedsta-wione przez Tevrüza [116], [117]. Przeprowadzi³ on badania panewek wykonanych z kompozytów PTFE pracuj¹cych w ró¿nych warunkach tarcia. Zaobserwowa³ on

zwiêk-szanie siê wartoœci wspó³czynnika tarcia oraz temperatury na powierzchni œlizgowej ³o¿yska wraz ze zwiêkszeniem prêdkoœci poœlizgu. Wzrost nacisku jednostkowego po-wodowa³ zmniejszenie wartoœci wspó³czynnika tarcia, ale jednoczeœnie nastêpowa³o zwiêkszenie zu¿ycia. Intensywnoœæ zu¿ywania ulega³a równie¿ zwiêkszeniu wraz ze zwiêkszanem prêdkoœci poœlizgu.

2.7.2. W³aœciwoœci tribologiczne kompozytów PTFE