Entendiendo el desgaste plástico-plástico: Principios de diseño y estrategias de lubricación

Desgaste de plásticos contra plásticos

Al diseñar cojinetes, ejes, engranajes o cualquier otra pieza móvil plástico-plástico, la combinación específica de polímeros debe elegirse con cuidado. Incluso polímeros que lubrican naturalmente bien pueden comportarse muy diferente cuando se emparejan entre sí.

Plásticos y las leyes de la naturaleza

A diferencia de metales rígidos, los plásticos no siguen las ecuaciones de fricción convencionales. Esta no rigidez lleva a resultados inesperados cuando plásticos deslizan contra metal o incluso entre sí. Por ejemplo, la fricción no es proporcional a la carga; típicamente aumenta con la velocidad, y el coeficiente de fricción estático es menor que el dinámico.

Materiales viscoelásticos, bajo módulo

Cuando dos plásticos viscoelásticos de bajo módulo interactúan, el comportamiento de desgaste puede ser inconsistente. El patrón más predecible emerge cuando el mismo termoplástico contacta consigo mismo —aunque esta configuración produce tasa de desgaste muy alta a menos que temperaturas y presiones de operación se mantengan excepcionalmente bajas. En sistemas todo-plástico, el desgaste puede mitigarse usando refuerzos cristalinos o emparejando polímeros disímiles. Si solo un compuesto es viable, incorpora un lubricante interno como PTFE al 15-20 % en peso.

Desgaste en superficies móviles

El desgaste tiende a aumentar cuando resinas netas disímiles se aparean. Tendencias similares aparecen cuando resinas lubricadas (sin refuerzo) contactan consigo mismas u otras resinas lubricadas. Añadir fibras de refuerzo usualmente aumenta desgaste contra una contraparte sin refuerzo, pero aplicar refuerzo a ambas superficies puede reducir desgaste general. Compuestos de fibra de vidrio generalmente exhiben factores de desgaste menores que compuestos de fibra de carbono porque las fibras de vidrio son más duras que las de carbono.

Lubricación de compuestos con PTFE

Incorporar PTFE en compuestos reduce dramáticamente el desgaste para emparejamientos tanto similares como disímiles. Durante el período inicial de rodaje, una fina película de PTFE se transfiere a la superficie de apareamiento, creando una condición de cojinete PTFE-a-PTFE que reduce desgaste en ambas partes móviles y estacionarias. Este enfoque también mitiga el impacto de desgaste de fibras de vidrio en la superficie opuesta.

Fluido de silicona añadido a termoplásticos

Añadir fluido de silicona a compuestos termoplásticos produce compuestos con factores de desgaste menores que resina neta, aunque aún mayores que mezclas lubricadas con PTFE. En aplicaciones plástico-plástico, elegir pares con factores de desgaste comparables es preferible a pares con grandes disparidades, siempre que el desgaste total permanezca dentro de límites aceptables.

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