聚合物轴承进化是如何影响滚动压缩机性能

聚合物轴承结合PTFE-based运行表面被视为一种进步在滚动时压缩机性能最初介绍了大约三十年前。

这些聚合物轴承是由聚合物表层,多孔铜夹层和钢支撑层。这篇作文在压缩机已经被普遍应用,与持续改进轴承组成和性能,从而改善环境的影响。

青铜轴承的应用的聚合物层间通常取决于复合浆创建一个表面的沉积,低摩擦和耐磨。

这种沉积的方法对压缩机的应用起到了积极的作用,但slurry-based过程的固有性质意味着轴承的寿命实际上是限制聚合物的完整性完整性和聚合物层的厚度。

最近进步新材料技术的发展在卷轴压缩机行业。这允许轴承制造商提供改进的耐久性和扣押阻力相比slurry-based沉积的传统方法。

性能的改进已经证明通过综合摩擦学的测试一般摩擦学的测试条件和技术相关的卷轴压缩机条件。

本文概述了评估轴承材料由多种工艺技术以及概述了摩擦学的结果记录性能的提高。亚博网站下载

测试数据显示包括发现轴承开发和制造、以及由压缩机的主要制造商资格测试,详细进展轴承耐久性和没收的阻力。

成功利用多层PTFE-lined轴承材料发生广泛的应用基础。亚博网站下载主要原因是filled-PTFE运行表面提供自润滑性能,超过其他可用的方法。

聚合物的天生的低摩擦性能有促进提高效率,应用由滑动摩擦影响,导致系统中减少磨损轴承容易粘着磨损。

传统的三层配置聚合物轴承类型由内层多孔青铜烧结钢背和浸渍了filled-PTFE化合物。这个故意让电影相同的成分保持顶部(图1和图2)。

图1所示。横断面图像显示多层次轴承结构。图像显示了聚四氟乙烯的轴承/铅成分,原来这种类型的轴承用于滚动压缩机。图片来源:GGB

图2。横断面图像的无铅复合金属氧化物半导体2填料。图片来源:GGB

称为叠加或上层,这是一个至关重要的元素的操作。大量的可供选择的组合:

• 的轴承可能由聚四氟乙烯和铅成分——最初的多层聚合物在滚动轴承创新压缩机(图1)
• 无铅版本已经在使用各种应用程序为了坚持提高环境标准。

建立制造方法包括co-coagulation PTFE-based水分散体,拥有所需的颗粒填料。这允许创建slurry-based复合,可以引入多孔青铜结构。^1、2

进一步发展过程中导致干粉的发展过程,以及成分——增强疲劳和空化性能的改进。³

修改大小(安装后)状或slurry-based衬方法都局限于抛光材料。亚博网站下载状的班轮已被证明是能够通过抛光经历重大的修改,同时保留摩擦学性能。

重要的是要注意,调整通过加工的方法导致了降低轴承使用寿命和更大的摩擦,由于增加铜层间的接触。

最近的进步生产PTFE-based摩擦学的层已浸渍的过程的结果higher-integrity聚合物薄膜。^5、6拥有的能力建立一个更厚的聚合物覆盖,这些电影提供改进的关键阻力摩擦学的空蚀和滑动磨损。

传统上,覆盖厚度的范围通常在5到25μm(图3显示了一个示例的一层17μm)。增强的叠加形式表面上是超过100μm厚度(图4显示一个层厚度126μm)。

图3。横断面的历史方位结构显示聚合物覆盖厚度有限,在这种情况下,17μm。图片来源:GGB

图4。轴承结构显示可加工的聚合物覆盖,在这种情况下,126μm。图片来源:GGB

更厚覆盖中和其前辈的大小限制,允许加工轴承安装后达到的精度水平与金属材料。亚博网站下载它还允许良好的摩擦学的发展在一系列条件下的操作中心卷轴压缩机。

实验的程序

亚博网站下载材料测试

每个材料受到测试涉及传统的金属和聚合物组成的复合结构的组合。

这个组合由一个钢背和多孔铜夹层,以及PTFE-based聚合物浸渍剂-多孔结构的聚合物内叠加的初步运行表面。

总共有三个个人材料测试,这些都是:亚博网站下载

• 产品DP10™, slurry-based聚四氟乙烯层:金属氧化物半导体₂颗粒填料、平衡聚四氟乙烯(截面如图2所示)
• 产品DP31™,这是一个状聚四氟乙烯层:CaF₂,第二含氟聚合物加法和胶体氧化铝颗粒,平衡聚四氟乙烯(截面如图3所示)³
• 产品DTS10™,胶卷的聚四氟乙烯层:CaF₂、平衡聚四氟乙烯(截面如图4所示)^5、6

重要的是要注意,粉和slurry-based聚合物层是制造的聚合物覆盖大约25嗯,用于利用as-impregnated状态。

相比之下,胶卷的聚四氟乙烯层目的是加工,因此,包含100μm的聚合物层或更多。

覆盖的差异中可以看到各种材料的截面图像。亚博网站下载提出了性能数据asformed轴承的条件,没有任何二次分级进行操作。

测试方法

摩擦学的评估进行的两个系列,一个由GGB(轴承制造商)的其他大金工业有限公司(压缩机制造商)。测试描述和结果被确定为通过测试人员执行。

轴承制造商测试条件

空蚀

测试复合样品进行持平,polymer-lined光盘通过空化试验装置(图5)。在测试样品磁位置1毫米低于高频声波喇叭(如图所示),浸在水中保持在室温下。

图5。空蚀钻机。图片来源:GGB

角是在26日kHz的频率一个预先确定的时间长度的材料被测试。任何造成损失的材料被称量样品测量之前和之后的测试,与数据记录为毫克每分钟的侵蚀率。

边界润滑磨损测试

穿利用平面的一个钻井平台上进行测试的样品polymer-lined光盘作为测试样本(图6)。测试头由三个半球形计数器的身体,被称为鞋,被关押在一个旋转夹具和被迫滑动平面试样(图2)。

图6。磨损试验装置显示的三个“鞋”测试配置。图片来源:GGB

从边界润滑润滑制度改变了格式,材料材料接触,水动力电影——没有材料接触,根据温度、载荷、速度和石油类型(表1)。

表1。磨损试验条件。来源:GGB

测试制度	负载	速度	润滑	石油
边界润滑	14.5 MPa	0.163米/秒	95°C	F型

重要的是要注意,油型选择- F型传输流体被选中由于其粘度和倾向于形成一个特定类型的润滑政权而不是任何特定的应用程序需求来模拟。

压缩机制造商分析

三种材料也在测试条件下评估认为相关的亚博网站下载卷轴压缩机。在这篇文章中列出的条件评估发作和耐磨性。没收和磨损测试政权利用30毫米x 20毫米长度衬套的配置ID。

表2。测试参数。来源:GGB

测试参数	癫痫耐*	耐磨性
负载	一步负载31 MPa	5.9 MPa
速度	11.3米/秒	0米/秒(10)- 2.8米/秒(10)
润滑剂	石油w / R410A FVC68D 24%	石油w / R410A FVC68D 24%

*发作性试验是停在摩擦系数> 0.2;温度> 200°C

结果

空化结果:摩擦学的轴承制造商的数据

空化试验进行三种材料,和任何后续减肥也计算为每个样本分组,与数据报告为一个磨损率为每个材料-在毫克每分钟。亚博网站下载

最高的侵蚀损失是指出发生slurry-based班轮,其次是状材料。显示的薄膜衬里的腐蚀损失的最低水平。

作为比较,表面图像的三种材料的例子等效试验时间- 6分钟显示(图7、图8和图9),移除部分覆盖的案例中可以看到slurry-based材料(图7)。亚博网站下载

图7。空蚀试验样本,slurry-based班轮。图片来源:GGB

图8。空蚀试验样本,状衬垫。图片来源:GGB

底层的青铜结构可以观察到已经暴露在空化过程中。状衬显示减少暴露潜在的青铜结构和减轻重量损失率(图7和图10)。

胶卷的班轮的优越的空化性能可以量化和表面看到的图像(图9和图10)。没有接触潜在的青铜结构由于低体重率和厚聚合物覆盖的性质。

图9。空蚀试验样本,胶卷的班轮。图片来源:GGB

图10。空蚀的数据。图片来源:GGB

边界润滑表面磨损

润滑磨损测试也为每个样品进行材料利用的三个“鞋”试验台(图6)。数据提出了磨损率,也就是说,磨损深度(μm)滑动距离(公里)的函数(图14)。

可以看到每个材料的表面图像,显示相关的表面磨损试验后(图11、图12和图13)。

图11。边界磨损测试样本,slurry-based班轮。图片来源:GGB

图12。边界磨损测试样本,状衬垫。图片来源:GGB

图13。边界磨损测试样本,胶卷的班轮。图片来源:GGB

图14。边界磨损数据。图片来源:GGB

整体的磨损深度为每个样本在每个图显示。结果如下:

• 材料的磨损率slurry-based was1.9μm /公里
• 状产品的磨损率0.66μm /公里
• 胶卷的衬垫的磨损率是0.46μm /公里

胶卷的衬垫的磨损率低是除了拥有一个覆盖厚度> 100μm。这也明显大于其他材料——< 25μm。亚博网站下载更耐磨损导致压缩机轴承寿命延长,与厚覆盖-即使加工发生导致更大的耐久性。

表面图像反映了定量穿结果,为材料,进行了最大的磨损也显示最高的磨损表面破坏。表面测试slurry-based衬显示暴露潜在的青铜层(图11)。

状衬显示通过穿少破坏,可见只有改变青铜未经测试的地区之间的接触和磨损跟踪(图12)。薄膜材料作为平滑相比只有轻微的中断后穿测试(图13)。

边界润滑摩擦数据

薄膜和状材料显示一个曲线,随着材料通常出现在这些测试条件下以最小的磨损。亚博网站下载slurry-based材料,相比之下,显示两个摩擦曲线,显示不同的测试响应(图15)。

图15。(左)摩擦曲线从边界润滑磨损测试。图16(右上角)17(右下角)显示磨损后表面状况测试一系列铜层间接触和不同摩擦的结果。图片来源:GGB

状和薄膜材料的摩擦曲线表明,最初的比较高的摩擦slurry-based班轮但经验丰富的低摩擦磨损,因此一致。亚博网站下载

磨损率低导致最小铜层间的接触点测试完成时的最终条件粉和胶卷的样本检查(图12和图13)。

一slurry-based样本显示更高的磨损和摩擦产生的铜暴露导致增加在测试中,有两个slurry-based样本显示不同程度的青铜曝光(图16和图17)。

不同的是指示性的铜暴露所造成的摩擦增加相比主要PTFE-based表面的摩擦。

摩擦学的数据从压缩机制造商

测试进行评估没收和三个轴承材料的耐磨性。亚博网站下载

磨损压缩机制造商获得的数据显示的顺序和相对规模的磨损数据获得的轴承制造商,虽然每个材料明显不同条件下测试(图14中,图18)。

图18。穿压缩机制造商测试数据作为整体穿深度。图片来源:GGB

压缩机制造商的测试显示,薄膜材料磨损率最低,而slurry-based材料最高。

癫痫的负载电阻数据——作为摩擦超过0.2或温度超过200°C -显示类似的趋势与气蚀和磨损数据片基材料表现出最积极的性能(图19)。

图19所示。癫痫电阻作为癫痫负载。注意,胶卷的班轮没有抓住最大的测试负载。图片来源:GGB

这些数据有助于验证测试结果上面所讨论的,胶卷的班轮表现出最高的耐磨性。也相信低和一致的摩擦延长测试时间提供了有利的发作阻力,尤其是对胶卷的轴承材料。

性能概要

摩擦学的数据得到轴承材料的差异相比,包括:亚博网站下载

• 聚合物穿层的制造方法
• 聚合物的组成穿层
• 聚合物穿层的厚度

磨损率的差异记录,将相对差异测试在不同的测试位置使用不同的测试方法,显示高度的相关性。

薄膜材料磨损率最低,也拥有最伟大的穿层厚度。它还显示最低的空蚀率和最有利的发作阻力。

状材料表现出更好的性能比slurry-based材料在两种数据集和测试制度。穿层名义上相同的材料,然而。亚博网站下载

可以推测,聚合物层的生产和应用过程中产生了一个重要的角色在轴承性能。增强的性能将导致增加压缩机轴承滚动的生活应用。

结论

三个PTFE-lined轴承材料的特点是不同的亚博网站下载聚合物加工方法分析了磨损,空化和没收的阻力。处理相关的变化意味着,自润滑聚合物层是应用于支持多孔青铜夹层。

三种方法分析了slurry-based处理,胶卷的过程和状的方法。

薄膜材料具有厚聚合物覆盖相比其他材料。亚博网站下载这表明,精密机械加工安装后和/或增加磨损寿命由于更大的自润滑聚合物层的厚度提供了在应用程序压缩机轴承寿命更长。

摩擦学的评估进行了彼此独立的轴承和压缩机制造商。每组结果表明,提供的最有利的磨损性能是胶卷的班轮,状材料提供第二好的性能结果。

基聚合物衬垫系统展示了最高程度的耐气蚀、耐磨和没收的阻力。相比之下,slurry-based材料表现出最低的阻力水平的分析条件。

引用

1. 戴维斯,G。Moisey, P。约翰斯顿,J。,滑动轴承polytetrafluoroethylene-based衬里,美国专利5911514 (1999)
2. McMeekin, K。约翰斯顿,J。滑动轴承结构,美国专利6296392 (2001)
3. McMeekin, K。约翰斯顿,J。、轴承材料、美国专利亚博网站下载6461679 (2002)4。金米。彭,Y.H.小C。,自润滑轴承的摩擦磨损性能
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5. 金米。Marsella D。约翰斯顿,J。Boreable轴承材料,美国专利7491353 (2009)
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7. GGBearing评价结果,压缩机工程和开发集团,大金工业有限公司(2015)

确认

从材料最初由迈克尔•金德里克亚博网站下载Marsella, Benoit Sidot GGB。

这些信息已经采购,审核并改编自GGB提供的材料。亚博网站下载

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