Research Article
BibTex RIS Cite

Sentetik Mika Takviyeli Poli-tetra-flor-etilen Polimer Kompozitin Tribolojik Özelliklerine Uygulanan Yükün ve Kayma Hızının Etkisinin Belirlenmesi

Year 2022, Volume: 22 Issue: 4, 899 - 910, 31.08.2022
https://doi.org/10.35414/akufemubid.1112777

Abstract

Saf PTFE endüstride düşük basınç keçeleri olarak kullanıldığında aşırı aşınma göstermektedir. Bu aşınma problemini azaltmak için sentetik mika (SM) takviyeli poli-tetra-flor-etilen (PTFE) polimer kompoziti alternatif malzeme olarak seçilmiş ve tribolojik performansları araştırılmıştır. Tribolojik deneyler çelik disk üzerinde kompozit pim olacak şekilde dizayn edilmiş aşınma test cihazında gerçekleştirilmiştir. Deneylerde 10, 20, 40 ve 100 N olmak üzere dört farklı yük ve iki hız (0.5 ve 1.5 m/s) kullanılmıştır. Deneyler sonucunda sentetik mika takviyeli PTFE kompozitin (PTFE-SM) sürtünme katsayısı, pim ve çelik disk sıcaklığı ile spesifik aşınma hızı belirlenmiştir. Uygulanan yükün ve hızın artması ile pim ve çelik disk yüzey sıcaklıkları artarken spesifik aşınma hızı da artmış fakat sürtünme katsayısı azalmıştır. Kompozitin en düşük ve en yüksek sürtünme katsayısı değerleri sırasıyla 0.17 ve 0.25 olarak tespit edilmiştir. Benzer şekilde spesifik aşınma hızı aralığı olarak en düşük 0.217x10-15 m2/N ve en yüksek 25x10-15 m2/N olarak belirlenmiştir. Kompozitin aşınma yüzey incelemeleri optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Mikroyapı incelemeleri sonucunda çelik disk yüzeyinde ince film tabakası oluştuğu belirlenirken 100 N yük ve 1.5 m/s kayma hızında kompozit pim yüzeyinde çatlaklar olduğu tespit edilmiştir.

Supporting Institution

Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü

Project Number

008-2020

Thanks

Bu çalışma Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, Bilimsel Araştırma Projeleri kapsamında 008-2020 proje no ile desteklenmiş olup Yazarlar ilgili Kuruma teşekkür eder.

References

  • Alam, K. I., Bragaw, P., Burris, D. L., 2022. Isolating the tribochemical and mechanical effects of nanofillers on PTFE wear. Wear, 494-495, 204256.
  • Bozan, U., Altuncu, E., Üstel, F., 2014. Nano partikül takviyeli teflon kaplamaların üretilmesi ve karakterizasyonu. Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri. Dergisi, 18, 1, 21-30.
  • Charfi, A., Neili, S., Kharrat, M., Dammak, M., 2021. Tribological behaviors of PTFE-based composites filled with bronze micro particles. Journal of Thermoplastic Composite Materials, 34, 12, 1639–1653.
  • Deaconescu, A., Deaconescu, T., 2020. Tribological behavior of hydraulic cylinder coaxial sealing systems made from PTFE and PTFE compounds. Polymers, 12, 155, 2-14.
  • Friedrich, K., Schlarb, A. K., 2008. Tribology of polymeric nanocomposites. Elsevier, ISSN 1572-3364 404.
  • Hatipoğlu, G., 2014. Polifitalamid kompozitlerin mekanik, termal ve tribolojik özelliklerinin deneysel incelenmesi, Yüksek lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya Üniversitesi, 238.
  • Heipl, O., Murrenhoff, H., 2015. Friction of hydraulic rod seals at high velocities. Tribology International, 85, 66–73.
  • Hualing, L., Jun, W., 2005. Application of synthetic mica and some technical problems in production, proceedings electrical insulation. Conference and electrical manufacturing expo, Indianapolis ,IN.
  • Kadıoğlu, Ü., 2003. Bronz katkılı PTFE'nin kuru kayma halinde sürtünme ve aşınma davranışları. SAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 7, 1, 62-66.
  • Khedkar, J., Negulescu, I., Meletis, E. I., 2002. Sliding wear behavior of PTFE composites. Wear, 252, 361–369.
  • Klaasa, N.V., Marcusa, K., Kellockb, C., 2005. The tribological behaviour of glass filled polytetrafluoroethylene. Tribology International, 38, 824–833.
  • Meng, ZJ., Wang, YX., Xin, X.C., Liu, H., Yan, YF., Yan, FY., 2020. The influence of several silicates on the fretting behavior of UHMWPE composites. Journal of Applied Polymer Science, 137, 49335.
  • Okularczyk, W., Baranowski, W., 2009. Experimental investigations of guiderings made of uhmwpe and ptfe composite in water hydraulics stems. Kompozyty, 9, 1, 53-57.
  • Oshita, K., Yanagi, M., Okada, Y., Komiyama, S., 2017. Tribological properties of a synthetic mica-organic intercalation compound used as a solid lubricant. Surface & Coatings Technology, 325, 738–745.
  • Riddar, F., Rudolphi, Å. K., 2014. Comparison of friction performance of four anodised aluminium surfaces foruse in a clutchactuator. Wear, 319, 227–233.
  • Rudresh B. M., Kumar, B. N. R., Lingesh, B. V., 2017. Hybridization Effect on the Mechanical Behavior of Monophase Reinforced PA66/Teflon Blend Based Hybrid Thermo plastic Composites. Transactions of the Indian Institute of Metals, 70, 9, 2335–2346.
  • Shojaei, A., Gholamalipour, S., 2011. Effect of chemical treatment of teflon powder on the properties of polyamide 66/teflon composites prepared by melt mixing. Macromolecular Research, 19, 6, 613-621.
  • Song, H. J., Li, N., Li, Y., Min, C., Wang, Z., 2012. Preparation and tribological properties of graphene/poly(etheretherketone) nanocomposites. Journal of Material Science, 47, 6436–6443.
  • Soon, K. H., Harkin J. E., Rajeev, R. S., Menary, G., McNally, T., Martin, P.J., Armstrong, C., 2009. Characterisation of melt-processed poly(ethyleneterephthalate)/synthetic mica nanocomposite sheet and its biaxial deformation behaviour. Polymer International, 58, 1134–1141.
  • Souza D. H. S., Andrade C.T., Dias, M.L., 2013. Rheological behavior of poly (lacticacid)/synthetic mica nano composites. Materials Science and Engineering: C 33, 3, 1, 1795-1799.
  • Souza D. H. S., Andrade, C. T. M., Dias, L., 2014. Effect of synthetic mica on the thermal properties of poly(lacticacid). Polímeros, 24, 20-24.
  • Souza D. H. S., Borges, S.V., Dias, M.L., Andrade C.T., 2012. Structural evaluation and thermal properties of poly(lacticacid) and different synthetic micas nano composites, Polymer Composites, 33(4).
  • Sui. H., Pohl, H., Schomburg, U., Upper, G., Heine, S., 1999. Wear and friction of PTFE seals. Wear, 224, 1999, 175–182.
  • Ünal H., Mimaroglu, A., Demir. Z., 2010. Tribological performance of POM, PTFE and PSU composites used in electrical engineering applications. International Journal of Polymeric Materials, 59, 808–817.
  • Ünal, H., Şen, U., Mimaroglu, A., 2007. Study of abrasive wear volume map for PTFE and PTFE Composites. Applied Composites Material, 14, 287–306.
  • Ünal, H., Yetgin, S. H., 2010. The effect of test parameters on friction and wear performance of PTFE and PTFE composites. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 29, 1978-1986.
  • Wang, L., Xie, B.Hu., Yang, W., Yang, M.B., 2010. Grafted polyolefin-coated synthetic mica-filled polypropylene-co-ethylene composites: A study on the interfacial morphology and properties. Journal of Macromolecular Science®, Part B: Physics, 49, 1, 1-17.
  • Xanthos, M., Functional fillers for plastics, 2010. ISBN: 978-3-527-32361-6 374-377.
  • Zhang, X., Liao, G., Jin, Q., Feng, X., Jian, X., 2008. On dry sliding friction and wear behavior of PPESK filled with PTFE and graphite. Tribology International, 41, 195-201.
  • İnternet kaynakları 1-https://www.fluorotec.com/media/2191/aft-seals-design-handbook.pdf, (20.4.2022).

Determination of the Effect of Applied Load and Sliding Speed on the Tribological Properties of Synthetic Mica Reinforced Poly-Tetra-Fluoro-Ethylene Polymer Composite

Year 2022, Volume: 22 Issue: 4, 899 - 910, 31.08.2022
https://doi.org/10.35414/akufemubid.1112777

Abstract

Pure PTFE shows extreme wear when used in industry as low pressure seals. In order to reduce this wear problem, synthetic mica (SM) reinforced poly-tetra-fluoro-ethylene (PTFE) polymer composite was used as an alternative material and its tribological performances were investigated.In this study, tribological performances of synthetic mica (SM) reinforced poly-tetra-fluoro-ethylene (PTFE) polymer composite were investigated. Tribological experiments were carried out in a composite pin-on-steel disc (P-o-D) wear test device designed as a composite pin on a steel disc. Four different loads of 10, 20, 40 and 100 N and two sliding speeds (0.5 and 1.5 m/s) were used in the experiments. As a result of the experiments, the friction coefficient, pin and steel disc temperature and specific wear rate of the synthetic mica reinforced PTFE composite (PTFE-SM) were determined. As the applied load and sliding speed increased, the pin and steel disc surface temperatures increased, while the specific wear rate increased, but the friction coefficient decreased. The lowest and highest friction coefficient values of the composite were determined as 0.17 and 0.25, respectively. Similarly, the minimum specific wear rate range was determined as 0.217x10-15 m2/N and the highest 25x10-15 m2/N. Wear surface examinations of the composite were carried out using optical microscope and scanning electron microscope (SEM). As a result of the microstructure investigations, it was determined that a thin film layer was formed on the surface of the steel disc, and cracks were observed on the surface of the composite pin at the load of 100 N and a sliding speed of 1.5 m/s.

Project Number

008-2020

References

  • Alam, K. I., Bragaw, P., Burris, D. L., 2022. Isolating the tribochemical and mechanical effects of nanofillers on PTFE wear. Wear, 494-495, 204256.
  • Bozan, U., Altuncu, E., Üstel, F., 2014. Nano partikül takviyeli teflon kaplamaların üretilmesi ve karakterizasyonu. Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri. Dergisi, 18, 1, 21-30.
  • Charfi, A., Neili, S., Kharrat, M., Dammak, M., 2021. Tribological behaviors of PTFE-based composites filled with bronze micro particles. Journal of Thermoplastic Composite Materials, 34, 12, 1639–1653.
  • Deaconescu, A., Deaconescu, T., 2020. Tribological behavior of hydraulic cylinder coaxial sealing systems made from PTFE and PTFE compounds. Polymers, 12, 155, 2-14.
  • Friedrich, K., Schlarb, A. K., 2008. Tribology of polymeric nanocomposites. Elsevier, ISSN 1572-3364 404.
  • Hatipoğlu, G., 2014. Polifitalamid kompozitlerin mekanik, termal ve tribolojik özelliklerinin deneysel incelenmesi, Yüksek lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya Üniversitesi, 238.
  • Heipl, O., Murrenhoff, H., 2015. Friction of hydraulic rod seals at high velocities. Tribology International, 85, 66–73.
  • Hualing, L., Jun, W., 2005. Application of synthetic mica and some technical problems in production, proceedings electrical insulation. Conference and electrical manufacturing expo, Indianapolis ,IN.
  • Kadıoğlu, Ü., 2003. Bronz katkılı PTFE'nin kuru kayma halinde sürtünme ve aşınma davranışları. SAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 7, 1, 62-66.
  • Khedkar, J., Negulescu, I., Meletis, E. I., 2002. Sliding wear behavior of PTFE composites. Wear, 252, 361–369.
  • Klaasa, N.V., Marcusa, K., Kellockb, C., 2005. The tribological behaviour of glass filled polytetrafluoroethylene. Tribology International, 38, 824–833.
  • Meng, ZJ., Wang, YX., Xin, X.C., Liu, H., Yan, YF., Yan, FY., 2020. The influence of several silicates on the fretting behavior of UHMWPE composites. Journal of Applied Polymer Science, 137, 49335.
  • Okularczyk, W., Baranowski, W., 2009. Experimental investigations of guiderings made of uhmwpe and ptfe composite in water hydraulics stems. Kompozyty, 9, 1, 53-57.
  • Oshita, K., Yanagi, M., Okada, Y., Komiyama, S., 2017. Tribological properties of a synthetic mica-organic intercalation compound used as a solid lubricant. Surface & Coatings Technology, 325, 738–745.
  • Riddar, F., Rudolphi, Å. K., 2014. Comparison of friction performance of four anodised aluminium surfaces foruse in a clutchactuator. Wear, 319, 227–233.
  • Rudresh B. M., Kumar, B. N. R., Lingesh, B. V., 2017. Hybridization Effect on the Mechanical Behavior of Monophase Reinforced PA66/Teflon Blend Based Hybrid Thermo plastic Composites. Transactions of the Indian Institute of Metals, 70, 9, 2335–2346.
  • Shojaei, A., Gholamalipour, S., 2011. Effect of chemical treatment of teflon powder on the properties of polyamide 66/teflon composites prepared by melt mixing. Macromolecular Research, 19, 6, 613-621.
  • Song, H. J., Li, N., Li, Y., Min, C., Wang, Z., 2012. Preparation and tribological properties of graphene/poly(etheretherketone) nanocomposites. Journal of Material Science, 47, 6436–6443.
  • Soon, K. H., Harkin J. E., Rajeev, R. S., Menary, G., McNally, T., Martin, P.J., Armstrong, C., 2009. Characterisation of melt-processed poly(ethyleneterephthalate)/synthetic mica nanocomposite sheet and its biaxial deformation behaviour. Polymer International, 58, 1134–1141.
  • Souza D. H. S., Andrade C.T., Dias, M.L., 2013. Rheological behavior of poly (lacticacid)/synthetic mica nano composites. Materials Science and Engineering: C 33, 3, 1, 1795-1799.
  • Souza D. H. S., Andrade, C. T. M., Dias, L., 2014. Effect of synthetic mica on the thermal properties of poly(lacticacid). Polímeros, 24, 20-24.
  • Souza D. H. S., Borges, S.V., Dias, M.L., Andrade C.T., 2012. Structural evaluation and thermal properties of poly(lacticacid) and different synthetic micas nano composites, Polymer Composites, 33(4).
  • Sui. H., Pohl, H., Schomburg, U., Upper, G., Heine, S., 1999. Wear and friction of PTFE seals. Wear, 224, 1999, 175–182.
  • Ünal H., Mimaroglu, A., Demir. Z., 2010. Tribological performance of POM, PTFE and PSU composites used in electrical engineering applications. International Journal of Polymeric Materials, 59, 808–817.
  • Ünal, H., Şen, U., Mimaroglu, A., 2007. Study of abrasive wear volume map for PTFE and PTFE Composites. Applied Composites Material, 14, 287–306.
  • Ünal, H., Yetgin, S. H., 2010. The effect of test parameters on friction and wear performance of PTFE and PTFE composites. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 29, 1978-1986.
  • Wang, L., Xie, B.Hu., Yang, W., Yang, M.B., 2010. Grafted polyolefin-coated synthetic mica-filled polypropylene-co-ethylene composites: A study on the interfacial morphology and properties. Journal of Macromolecular Science®, Part B: Physics, 49, 1, 1-17.
  • Xanthos, M., Functional fillers for plastics, 2010. ISBN: 978-3-527-32361-6 374-377.
  • Zhang, X., Liao, G., Jin, Q., Feng, X., Jian, X., 2008. On dry sliding friction and wear behavior of PPESK filled with PTFE and graphite. Tribology International, 41, 195-201.
  • İnternet kaynakları 1-https://www.fluorotec.com/media/2191/aft-seals-design-handbook.pdf, (20.4.2022).
There are 30 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Subjects Polymer Science and Technologies
Journal Section Articles
Authors

Ahmet Maslavi 0000-0002-9571-0640

Hüseyin Ünal 0000-0003-0521-6647

Alim Kaştan 0000-0002-6514-3796

Project Number 008-2020
Publication Date August 31, 2022
Submission Date May 6, 2022
Published in Issue Year 2022 Volume: 22 Issue: 4

Cite

APA Maslavi, A., Ünal, H., & Kaştan, A. (2022). Sentetik Mika Takviyeli Poli-tetra-flor-etilen Polimer Kompozitin Tribolojik Özelliklerine Uygulanan Yükün ve Kayma Hızının Etkisinin Belirlenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 22(4), 899-910. https://doi.org/10.35414/akufemubid.1112777
AMA Maslavi A, Ünal H, Kaştan A. Sentetik Mika Takviyeli Poli-tetra-flor-etilen Polimer Kompozitin Tribolojik Özelliklerine Uygulanan Yükün ve Kayma Hızının Etkisinin Belirlenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. August 2022;22(4):899-910. doi:10.35414/akufemubid.1112777
Chicago Maslavi, Ahmet, Hüseyin Ünal, and Alim Kaştan. “Sentetik Mika Takviyeli Poli-Tetra-Flor-Etilen Polimer Kompozitin Tribolojik Özelliklerine Uygulanan Yükün Ve Kayma Hızının Etkisinin Belirlenmesi”. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 22, no. 4 (August 2022): 899-910. https://doi.org/10.35414/akufemubid.1112777.
EndNote Maslavi A, Ünal H, Kaştan A (August 1, 2022) Sentetik Mika Takviyeli Poli-tetra-flor-etilen Polimer Kompozitin Tribolojik Özelliklerine Uygulanan Yükün ve Kayma Hızının Etkisinin Belirlenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 22 4 899–910.
IEEE A. Maslavi, H. Ünal, and A. Kaştan, “Sentetik Mika Takviyeli Poli-tetra-flor-etilen Polimer Kompozitin Tribolojik Özelliklerine Uygulanan Yükün ve Kayma Hızının Etkisinin Belirlenmesi”, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 22, no. 4, pp. 899–910, 2022, doi: 10.35414/akufemubid.1112777.
ISNAD Maslavi, Ahmet et al. “Sentetik Mika Takviyeli Poli-Tetra-Flor-Etilen Polimer Kompozitin Tribolojik Özelliklerine Uygulanan Yükün Ve Kayma Hızının Etkisinin Belirlenmesi”. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 22/4 (August 2022), 899-910. https://doi.org/10.35414/akufemubid.1112777.
JAMA Maslavi A, Ünal H, Kaştan A. Sentetik Mika Takviyeli Poli-tetra-flor-etilen Polimer Kompozitin Tribolojik Özelliklerine Uygulanan Yükün ve Kayma Hızının Etkisinin Belirlenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2022;22:899–910.
MLA Maslavi, Ahmet et al. “Sentetik Mika Takviyeli Poli-Tetra-Flor-Etilen Polimer Kompozitin Tribolojik Özelliklerine Uygulanan Yükün Ve Kayma Hızının Etkisinin Belirlenmesi”. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 22, no. 4, 2022, pp. 899-10, doi:10.35414/akufemubid.1112777.
Vancouver Maslavi A, Ünal H, Kaştan A. Sentetik Mika Takviyeli Poli-tetra-flor-etilen Polimer Kompozitin Tribolojik Özelliklerine Uygulanan Yükün ve Kayma Hızının Etkisinin Belirlenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2022;22(4):899-910.