Aplicación de Materiales Compuestos de PEEK en Cojinetes Deslizantes

Optimización del rendimiento

Los cojinetes son componentes mecánicos que soportan partes giratorias en ejes. Según sus principios de funcionamiento, los cojinetes pueden dividirse en dos tipos: cojinetes de rodillos (rodamientos de rodillos) y cojinetes de fricción deslizante (cojinetes deslizantes).

Los cojinetes deslizantes tienen ventajas como una estructura simple, tamaño radial pequeño, capacidad de carga fuerte, buen rendimiento de absorción de impactos, operación estable, bajo ruido y larga vida útil. Se utilizan ampliamente en diversos campos como cigüeñales en motores de combustión interna, ejes de propulsión de buques, equipos marinos, maquinaria hidráulica y cajas de engranajes de turbinas eólicas.

Sin embargo, los cojinetes deslizantes enfrentan una resistencia significativa al inicio de la fricción y es difícil garantizar un almacenamiento suficiente de aceite lubricante. Bajo impactos repetidos y pesados, los cojinetes deslizantes son propensos a deslizamientos en la interfaz, lo que provoca el contacto entre el revestimiento del cojinete y el eje. Esto puede resultar en la peladura del material del revestimiento del cojinete, abrasión por fatiga en la superficie interna y conducir a fallas como el agarre del eje y la quema del cojinete.

El uso de materiales autolubricantes en cojinetes deslizantes puede mejorar efectivamente su rendimiento de fricción y desgaste, reducir la resistencia inicial a la fricción y permitir una operación normal a corto o largo plazo sin lubricación. Por lo tanto, la aplicación de materiales autolubricantes en cojinetes deslizantes se ha convertido en uno de los puntos de investigación actuales más importantes.

El PEEK es un material autolubricante comúnmente utilizado en cojinetes deslizantes, con buena resistencia al desgaste, estabilidad química y dimensional. Sin embargo, el material PEEK puro utilizado en cojinetes deslizantes enfrenta desafíos como la necesidad de una adhesión superficial mejorada, dificultades para cumplir con los requisitos de ingeniería para la resistencia al desgaste y desafíos en el procesamiento y conformado. Por lo tanto, es común modificar el PEEK para producir materiales compuestos de PEEK con un rendimiento integral superior para cojinetes deslizantes.

Los materiales compuestos de PEEK tienen coeficientes de fricción bajos y tasas de desgaste bajas. Los cojinetes fabricados con materiales compuestos de PEEK exhiben excelentes propiedades autolubricantes y buena resistencia a la temperatura. Además, tienen propiedades mecánicas sobresalientes, resistencia a la fatiga, resistencia a la corrosión, características livianas y estabilidad dimensional. Actualmente se utilizan ampliamente en muchas aplicaciones.

Actualmente, los cojinetes deslizantes autolubricantes utilizan ampliamente materiales compuestos no metálicos-metal. La estructura consiste principalmente en una matriz (acero) + revestimiento (polímero autolubricante), o una matriz (acero) + capa intermedia (aleación) + revestimiento (polímero autolubricante). El PEEK, como material polimérico autolubricante comúnmente utilizado para cojinetes deslizantes, tiene un coeficiente de fricción de aproximadamente 0.48 a temperatura ambiente, una tasa de desgaste de aproximadamente 14×10-6mm3/N·m, un punto de fusión de alrededor de 344°C y una temperatura de transición vítrea de alrededor de 143°C. Posee alta resistencia, tenacidad y módulo, así como una excelente capacidad de aislamiento, resistencia a altas temperaturas, resistencia a la hidrólisis y resistencia a la radiación.

El material PEEK puro enfrenta desafíos como la necesidad de una adhesión superficial mejorada, una débil unión con otros materiales, susceptibilidad a la expansión térmica, deformación térmica y fatiga térmica, así como dificultades en el procesamiento y conformado debido a una pobre fluidez en estado fundido y altas temperaturas de procesamiento. Para abordar estas deficiencias, el PEEK a menudo se somete a tratamientos de modificación para obtener materiales compuestos de PEEK con un rendimiento integral superior.

Los métodos de modificación del PEEK incluyen principalmente la modificación de superficies, la modificación de refuerzo de fibra, la modificación de llenado de partículas y la modificación de mezcla de polímeros.

La modificación de superficies implica cambiar la estructura de la superficie del material PEEK mediante métodos químicos o físicos para mejorar sus propiedades de fricción y desgaste, propiedades termodinámicas y resistencia a la unión con otros materiales.

La modificación de refuerzo de fibra implica el uso de CF, GF y varios filamentos como rellenos para modificar el PEEK, preparando así materiales compuestos de PEEK con alta resistencia al desgaste.

La modificación de llenado de partículas tiene como objetivo mejorar la capacidad de carga y la resistencia del film de transferencia del material PEEK mediante el llenado de rellenos inorgánicos, reduciendo así la fricción y el desgaste.

La modificación de mezcla de polímeros implica mezclar el PEEK con polímeros con altas temperaturas de transición vítrea para mejorar su rendimiento térmico.

Basado en el uso práctico, el ARKPEEK se ha desarrollado en ARKPEEK-CF30 y ARKPEEK-MOD. Debido a su eficiente rendimiento, ahora se aplican ampliamente en requisitos específicos para cojinetes deslizantes. Para obtener información más detallada, contáctenos.