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  文章标题:用于超声电机的聚四氟乙烯/聚苯酯复合摩擦材料
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作者:bellcn88  发表时间:2010-1-26 16:21:43
用于超声电机的聚四氟乙烯/聚苯酯复合摩擦材料
    田秀,曲建俊,孙凤艳
(哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨1 50001)
   
    摘要:针对超声电机摩擦材料的特殊应用,将聚苯酯(Ekon01)与聚四氟乙烯(PTFE)共混制成复合材料,试验分析其力学性能矛¨干摩擦滑动条件下的摩擦学陛能。借助于扫描电镜(SEM)手段,考察复合材料磨损表面形貌,探讨其摩擦磨损机理。并将PTFE/Ekon01复合材料作为超声电机摩擦材料,测试行波型超声电机的驱动特性。结果表明,PTFE能性有效改善Ekonol的脆性;Ekoll01能增加PTFE的硬度。PTFE大幅降低Ekon01的摩擦系数,并使磨损率逐渐增大。随PTFE含量增加,PTFE/Ekon01复合材料的磨损机理由疲劳剥落和机械犁削逐渐转变为压溃和粘着磨损。当Ekon01:PTFE为8:2时,复合材料的冲击强度、硬度和耐磨性较好,且超声电机驱动性能较优,
是较好的超声电机摩擦材料。
    关键词:聚苯酯;聚四氟乙烯;超声电机;摩擦磨损
O前言
     超声电机摩擦材料工作在伴有超声波振动的干摩擦滑动条件下,复杂的条件要求其具有摩擦系数高、耐磨性好且对偶件无磨损、运行稳定、导热性好、无摩擦噪音、可精密加工、粘结性好等[1]特性。Ekon01不仅耐磨性好,且摩擦系数较高。特别与其它聚合物相比,它具有类金属性能,即导热性好、热稳定性好。此外,它压缩强度高,尺寸稳定性好、不磨伤对偶件。但是Ekonol性脆,冲击强度低,成型加工较困难[2,3].PTFE的动静摩擦系数差异小、稳定性好、使用温度宽[4,5]。但是它易蠕变、耐磨性能差[6]。然而,Ekorlol与PTFE制成复合材料即可在性能上互补,克服Ekon01的脆性和PTFE的易蠕变性,又可保持各自的性能优势。具体对PTFE/konol共混体系性能的报道较少。余乃梅等研究F[7]了PTFE/Ekon01共混体系的多种性能,并用偏光显微镜、差热分析了共混材料的相态。贾晓梅等[8]研究了35%以下的Ekon01填充PTFE的复合材料摩擦磨损性能。何鹏等[9]研究了添入量为10%的多种填料对Ekonol的摩擦学性能影响。
    本文将:EkonoI与PTFE共混制成复合材料,着重研究PTFE/Ekonol复合材料体系的力学性能和在干摩擦滑动条件下的摩擦学性能,并利用扫描电镜观察PTFE/Ekon01复合材料的磨损表瑶形貌,进而探讨其摩擦磨损机理。并将PTFE/EKon01复合材料作为超声电机的摩擦材料,测试超声电机的空载转速和堵转力矩,以获得Ekon01与PTFE的****配比,为超声电机摩擦材料的设计和制备提供理论指导。
1试验部分
1.1原材料及复合材料试样的制备
    Ekonol,密度1.44g/cm3,平均粒径14μm,中吴晨光化工研究院产品;PTFE,密度2 15g/cm3,平均粒径25μm,中吴晨光化工研究院产品。本文将PTFE填入到Ekon01中,按O~********的全范围配比共混,每隔********PTFE制成一组复合材料。复合材料试样制备过程为原料经过筛烘干后按配方比例称量,利用高速搅拌机充分混合后装入金属模具中,在100MPa压力下保压10min冷压成型,再经高温烧结后切削、打磨制成试样。
1.2试验条件及方法
    冲击强度试验采用xcJ-40型简支梁式摆锤冲击试验机执行,试样尺寸为90mm×10mmx7mm,豁口尺寸为φ2mm×10㈣。硬度试验采用HRl50洛氏硬度计,选用M标尺。摩擦磨损试验采用环一块式M-200型磨损试验机,在干摩擦滑动条件下测定试样昀摩擦系数和磨损量。对偶件材料为45#钢,预压力为10kg,对偶件转速为200r/min,对磨时间为30min。上述试验均重复3次,取平均值作为结果数据。超声电机试验采用B13模态40圆盘形行波型超声电机,其预压力加载装置及定子振动模态如图l所示,定子材料为LYCZl2硬铝。将复合材料作为超声电机摩擦材料,粘贴在铝转子上,为比较材料差异,其厚度均为2.5mm,试验前均经过1200#砂纸打磨和丙酮清洗,超声电机的激励频率,为41.5kHz,激励电压Vp-p为180V。超声电机定、转子间预压力由弹簧提供。
   
2结果与讨论
2.1力学性能
    超声电机摩擦材料需要取得适当的冲击强度和硬度。冲击强度较大的软材料会吸收超声振动能,从而降低摩擦驱动力的转换效率;摩擦材料硬度较大时,超声电机定转子接触状态容易受转子加工精度的影响,导致接触不均匀现象[10],宏观表现为电机运行不稳定,引起爬行和噪声。图2给出的是

 

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