Brontzez betetako PTFE zigiluak: Presio handiko eta abiadura handiko aplikazioetarako higadura-erresistente irtenbide aurreratua

IMG_20230912_110618_看图王(1)

Materialen Diseinuaren Printzipioak

CuSn6 brontze-PTFE konpositeak errendimendu sinergikoa lortzen du:

Osagaia Funtzioa Mekanismoa
PTFE matrizea Inertzia kimikoa / Marruskadura txikia (μ=0.02–0.1) Kate molekularraren irristatzea
Brontzea (% 25–40) Eroankortasun termikoa %800 ↑ Sare termiko metalikoa (k=4.5 W/m·K)
Grafitoa (% 5) Mugako lubrifikazioa Transferentzia-filmaren eraketa

Dentsitate Konposatuaren Formula:
ρcomp = ρPTFE %PTFE + ρBronze %Bronze 100
(Dentsitate optimizatua: 2,8–3,2 g/cm³)


Errendimendu Aurrerapenak

(ASTM D3702 / ISO 11014 Proba Datuak)

Parametroa PTFE purua %25eko brontzea %40 Brontzea
Eroankortasun termikoa 0,25 W/m·K 2.1 4.5
PV Muga 0,5 MPa·m/s 0,85 1.2
CTE (×10⁻⁶/K) 120 45 25
Gogortasuna (Shore D) 55 68 72
Higadura (mg/1000 bira) 35 9 5

Abantaila nagusiak:

  • Beroaren xahutzea% 60 laburragoak bide termikoa eragozten du PTFE urtzea (>150 °C)
  • Dimentsio-egonkortasunaCTE metalekin bat dator (altzairua CTE=11.5×10⁻⁶/K)
  • Higaduraren erresistentziaBrontzezko partikulek % 60ko karga jasaten dute

Egitura berritzailea

Hirukoitzeko Gradienteko Zigilatze Sistema (>20 MPa):

[Zigilu Nagusia] ┌─% 40 Brontzea ┐ → Presio/karga termikoa ├─% 25eko Gradientea┤ → Tentsioaren aurkako babesa [Eremu Malgua] └─PTFE Purua ┘ → Deformazio-konpentsazioa

Zigilatzeko mekanismo dinamikoa:

  • Presio baxua: PTFE geruzak hutsuneak konpentsatzen ditu (% 18-22ko konpresioa)
  • Presio handia: Brontzez aberatsa den geruza estrusioari aurre egiten dio (<0,03 mm-ko tartea)
  • Karga pultsatzaileak: Brontzezko sareak bibrazioa xurgatzen du (↓ % 80ko higadura fretting-ean)

Muturreko Baldintza Aplikazioak

Aplikazioa Irtenbidea Egiaztapena
Haize-erroten zilindroen urratsa %30eko brontzezko PTFE zigilu-mailakoak PV=0,9 MPa·m/s -50°C-tan
Injekziozko moldeo unitateak Bi gradienteko irristatze eraztunak >150.000 ziklo 230 °C-tan
Ontziko lema-sistemak Brontze-PTFE + 304SS euskarria Zero korrosioa 35MPa itsasoko uretan

Sistema hidraulikoaren proba datuak (35 MPa):

Metrika NBR zigilua Brontze-PTFE Hobekuntza
Isurketa 23,5 ml/min 0,8 %96 ↓
Marruskadura hauskorra 4500 I 1200 %73ko beherakada
Zerbitzu-bizitza 1.800 ordu 12.000 %567ko hazkundea

Fabrikazio Prozesua

Gradientearen trinkotzea:

  1. Hauts geruzatzea: % 40 → % 25 → % 0 brontze gradientea
  2. Prentsa hotzean: 30 MPa @ 80 °C (PTFE fibrilazioa saihesten du)
  3. Sinterizazio mailakatua:
    • 1. etapa: 300 °C × 2 ordu (estresaren arintzea)
    • 2. etapa: 380 °C × 4 h (difusio molekularra)

Gainazaleko Ingeniaritza:

  • Plasma bidezko grabatua: % 15-20ko gainazaleko porositatea
  • Hutsean inpregnazioa: PFAE fluorolube infusioa

Hautaketa Jarraibideak

Baldintza Gomendatua Saihestu
Presio-gorabeherak %30eko brontzea + estrusioaren aurkako eraztuna PTFE indartu gabea
>200 °C-ko funtzionamendua %40ko brontze geruza ≥ Brontze edukia %15 baino gutxiago
Urratzaile-euskarria ≥70 Shore D gainazala Tratatu gabeko gainazalak
>1 m/s-ko elkarrekikotasuna % 3-5eko grafito gehikuntza Lehorretako martxa-baldintzak

Hurrengo Belaunaldiko I+G:

  • Zigilu adimendunak: FBG sentsore txertatuak kontaktu-tentsioaren monitorizaziorako
  • Egitura biomimetikoak: brontzezko ezti-orratz eskeletoa (pisuaren % 30↓)
  • Nanoestaldurak: WS₂/MoS₂ geruza anitzeko filmak (μ↓-tik 0,01-ra)

Argitaratze data: 2025eko uztailak 18