Aşındırıcı partiküllerin ptfe matrisli polimer kompozitlerin partikül erozyonuna etkileri

Abstract

Günümüzde polimerler ve polimer kompozitler yüksek spesifik özellikleri nedeniyle makine elemanlarında ve mühendislik sistemlerinde yapısal malzeme olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Yüksek dayanım/ağırlık oranı, üretim kolaylığı gibi özellikleri sayesinde metallerle karşılaştırıldığında pek çok avantaj sunar. Ancak polimerler ve polimer kompozitler oldukça zayıf erozyon direnci göstermektedir. Polimerlerin aşınma dirençleri metallerden 2 ila 3 kat daha azdır ve bu malzemeler parçaların güvenliğini etkileyen farklı ve önemli ölçüde karmaşık hasar ve aşınma mekanizmalarına sahiptir. Polimer kompozitler sıklıkla aşındırıcı partiküllerle etkileşen ortamlarda çalışmaktadır. Aşındırıcı partiküllerin yüksek hızda ve tekrarlı bir şekilde çarpmaları ile hedef yüzeyde malzeme kaybı gerçekleşir, bu da parçaların çalışma performanslarını ve kullanım ömürlerini olumsuz etkiler. Dolayısıyla bu tür uygulamalarda meydana gelebilecek katı partikül erozyonunun önceden tahmin edilebilmesi ve parçaların erozif aşınmaya karşı davranışının iyi şekilde bilinmesi oldukça önemlidir. Teflon (PTFE) ve kompozitleri, üstün mekanik özellikleriyle kendini ispatlamış olan ve tribolojik uygulamalarda yaygın olarak kullanılan fakat partikül erozyonu davranışı hakkında yeterli literatür bilgisi olmayan malzemelerdir. Bu çalışmada PTFE malzeme ve rastgele dağılımlı kısa cam fiber takviyeli ile bronz ve karbon partikül takviyeli kompozitlerinin katı partikül erozyon davranışları incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda hedef yüzey garnet ve alümina olmak üzere farklı türde iki partiküle maruz bırakılmıştır. Aşınan malzemelerin yüzey morfolojilerindeki değişimler yüzey profilometresi ile incelenmiştir. Malzemede görülen etkin erozif aşınma mekanizmalarının belirlenmesi için SEM çalışmaları yapılmıştır. Hem takviye türünün hem de aşındırıcı partikül tipinin malzemenin erozif aşınma davranışına etkisinin oldukça belirgin olduğu anlaşılmıştır.

Today, polymers and polymer composites are widely used as structural materials in machine elements and engineering systems due to their high specific properties. Thanks to its features such as high strength / weight ratio and ease of production, it offers many advantages compared to metals. However, polymers and polymer composites show very poor erosion resistance. The erosion resistance of polymers is 2 to 3 times less than metals, and these materials have different and significantly complex damage and wear mechanisms that affect the safety of parts. Polymer composites often operate in environments that interact with erosive particles. Erosive particles crash at high speed and repeatedly cause material loss on the target surface, which negatively affects the working performance and service life of the parts. Therefore, it is very important to be able to predict the solid particle erosion that may occur in such applications and to know the behavior of the parts against erosive wear well. Teflon (PTFE) and its composites are materials that have proven themselves with their superior mechanical properties and are widely used in tribological applications, but lack sufficient literature on particle erosion behavior. In this study, the solid particle erosion behavior of PTFE material and randomly distributed short glass fiber reinforced and bronze and carbon particle reinforced composites were investigated. In experimental studies, the target surface was exposed to two different types of particles, garnet and alumina. The changes in the surface morphology of the eroded materials were examined by surface profilometry. SEM studies have been carried out to determine the effective erosive wear mechanisms seen in the material. It has been found that both the reinforcement type and the erosive particle type have a significant effect on the erosive wear behavior of the material.