On the ability of polymers to self-lubrication in metal – polymer friction pairs

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Results of comparative research of wear resistance of polytetrafluoroethylene (PTFE), polyetheretherketone (PEEK), ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE) and polyamide 6 (PA6) in friction pairs with 18Kh2N4МА, 08Kh18N10Т and 40Kh13 are presented. Self-lubricating ability of polymers was determined by the contact pressure value corresponding to the upper border of the diapason, in which the effect of stabilization of linear wear intensity values and by the length of this diapason along the axis of loads is shown. Carbon steel 45 was used as a base steel in the comparison. PEEK, UHMWPE and PA6 friction pairs show higher values of intensity of linear wear but decrease in ability to self-lubrication. However in friction pair PTFE – steel 18Kh2N4МА with the prevailing content of nickel (about 4%), expansion of a range of stabilization of linear wear intensity is observed. In friction pairs PTFE with steel 40Kh13, containing a considerable percentage of chrome (13%), in absence of nickel, and with steel 18Kh2N4МА containing a complex of nickel and chrome (10% and 18%, respectively), the least wear resistance and ability to self-lubrication of polymer are marked. Temperatures on polymer tribocontact corresponding to ranges of wear stabilization loadings in researched friction pairs are determined.

About the authors

E. B. Sedakova

Institute for Problems in Mechanical Engineering of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: elenasedakova2006@yandex.ru
Dr Sc. (Eng) St Petersburg, 61 Bolshoy V.O. pr.

S. Li

Peter the Great St Petersburg University

Email: elenasedakova2006@yandex.ru
St Petersburg, 29 Polytechnicheskaya St.

V. E. Zharov

Peter the Great St Petersburg University

Email: elenasedakova2006@yandex.ru
St Petersburg, 29 Polytechnicheskaya St.

A. D. Breki

Peter the Great St Petersburg University

Email: elenasedakova2006@yandex.ru
Dr Sc. (Eng) St Petersburg, 29 Polytechnicheskaya St.

A. O. Pozdnyakov

Institute for Problems in Mechanical Engineering of the Russian Academy of Sciences

Email: elenasedakova2006@yandex.ru
Cand Sc. (Phys-Math) St Petersburg, 61 Bolshoy V.O. pr.

A. A. Smirnov

Peter the Great St Petersburg University

Email: elenasedakova2006@yandex.ru
St Petersburg, 29 Polytechnicheskaya St.

References

  1. Malenkov, M.I., Karatushin , S.I., Tarasov, V.M., Konstruktsyonnye i smazochnnye materialy kosmicheskich mekhanizmov [Structural and lubricants of space mechanisms], St Petersburg: Baltiyskiy Gosudarstvennuy Universitet, 2007.
  2. Myshkin , N. K., Grigoriev, A. Y., Basin yu k , V.L., Mardosh evich , E.I., Kovaleva , I.N., Kudritsk y, V.G., Kosmicheskaya tribologiya: sostoyanie i perspektivu [Space tribology: state and prospects], Mekhanika mashin, mekhanizmov i materialov, 2012, No 3-4 (20-21), pp. 126-130.
  3. Dascalescu , D., Polychronopoulou K., Polycarpou A. A., The significance of tribochemistry on the performance of PTFE-based coatings in CO2 refrigerant environment, Surface & Coatings Technology, 2009, V. 204, No 3, pp. 319 -329.
  4. Koike, H., Kida , K., Santos, E. C., et al., Self-lubrication of PEEK polymer bearings in rolling contact fatigue under radial loads, Tribology International, 2007, V. 39, No 11, pp. 30-38.
  5. Hsissou , R., Seghiri, R., Benzekri, Z., Hilali, M., Rafik , M., Elharfi A., Polymer composite materials: a comprehensive review, Compos. Struct., 2021, V. 262, Art. 113640.
  6. Yumashev, A., Mikhaylov, A., Development of polymer film coatings with high adhesion to steel alloys and high wear resistance, Polymer Composites, 2020, V. 41, Issue 7, pp. 2875-2880.
  7. Gulyaev, A.P., Metallovedeniye [Metallology], Moscow: Metallurgiya, 1986.
  8. Liu, Y., Sinha, S.K., Lim, Ch.Y.H., Loy, K.X.Z., Pre-Polishing the Metal Counterface of Metal-UHMWPE Wear Pair with Filler-Filled UHMWPE Composites to Generate Counterface Changes for an Effective Reduction in Pure UHMWPE Wear, Tribology Letters, 2014, V. 53, No 1, pp. 11-16.
  9. Sedakova , E.B., Kozyrev, Y.P., Prilozheniye Empiricheskogo Zakona Iznashivaniya k voprosam razrabotki Compozitov na Osnove Polyretrafluoroethulene [Application of the empirical law of wear to the development of composites based on polytetrafluoroethylene], Voprosy Materialovedeniya, 2012, No 4, pp. 217-222.
  10. Dulnev, G.N., Semyashkin , E.M., Teploobmen v elektronnykh apparatakh [Heat exchange in electronic devices], Leningrad: Energiya, 1968.
  11. Sedakova, E.B., Kozyrev, Y.P., Vliyanie teploprovodnosti stalei na predelnye nagruzki pri trenii po poliamidu [Influence of Thermal Conductivity of Steels on Polyamide Friction Limit Loads], Trenie i iznos, 2021, V. 42, No. 4, pp. 303-308.
  12. Kozyrev, Y. P., Sedakova , E.B., Primenenie termodinamicheskoi modeli dlya analiza kharakteristik iznosostoikosti materialov [Application of a Thermodynamic Model for Analysis of Wear Resistance of Materials], Problemy mashinostroeniya i nadezhnosti mashin, 2008, V. 37, No 1, pp. 60-62.2.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».