Aplicação de Materiais Compostos de PEEK em Rolamentos Deslizantes

Rolamentos são componentes mecânicos que suportam partes rotativas em eixos. De acordo com seus princípios de funcionamento, os rolamentos podem ser divididos em dois tipos: rolamentos de atrito de rolagem (rolamentos de rolos) e rolamentos de atrito deslizante (rolamentos deslizantes).

Rolamentos deslizantes têm as vantagens de estrutura simples, tamanho radial pequeno, grande capacidade de carga, boa absorção de choque, operação estável, baixo ruído e longa vida útil. Eles são amplamente utilizados em diversos campos, como virabrequins em motores de combustão interna, eixos de propulsão de navios, equipamentos marítimos, maquinário hidráulico e caixas de engrenagens de turbinas eólicas.

No entanto, os rolamentos deslizantes enfrentam uma resistência significativa ao atrito inicial e é difícil garantir armazenamento suficiente de óleo lubrificante. Sob impacto pesado repetido, os rolamentos deslizantes são propensos a deslizamento de interface, causando contato entre o revestimento do rolamento e o eixo do jornal. Isso pode resultar na descamação do material do revestimento do rolamento, abrasão por fadiga na superfície interna e levar a falhas como apreensão do eixo e queima do rolamento.

O uso de materiais autolubrificantes em rolamentos deslizantes pode melhorar efetivamente seu desempenho de atrito e desgaste, reduzir a resistência ao atrito inicial e permitir operação normal a curto ou longo prazo sem lubrificação. Portanto, a aplicação de materiais autolubrificantes em rolamentos deslizantes tornou-se um dos focos de pesquisa atuais.

O PEEK é um material autolubrificante comumente utilizado em rolamentos deslizantes, com boa resistência ao desgaste, estabilidade química e dimensional. No entanto, o material PEEK puro usado em rolamentos deslizantes enfrenta desafios, como a necessidade de uma adesão superficial aprimorada, dificuldade em atender aos requisitos de engenharia para resistência ao desgaste e desafios no processamento e modelagem. Portanto, é comum modificar o PEEK para produzir materiais compostos de PEEK com desempenho abrangente superior para rolamentos deslizantes.

Os materiais compósitos de PEEK têm baixos coeficientes de atrito e baixas taxas de desgaste. Rolamentos fabricados com materiais compósitos de PEEK apresentam excelentes propriedades autolubrificantes e boa resistência à temperatura. Além disso, eles possuem excelentes propriedades mecânicas, resistência à fadiga, resistência à corrosão, características leves e estabilidade dimensional. Atualmente, são amplamente utilizados em muitas aplicações.

Atualmente, os rolamentos deslizantes autolubrificantes usam amplamente materiais compósitos não metálicos-metal. A estrutura consiste principalmente de uma matriz (aço) + revestimento (polímero autolubrificante) ou uma matriz (aço) + camada intermediária (liga) + revestimento (polímero autolubrificante). O PEEK, como material polimérico autolubrificante comumente usado em rolamentos deslizantes, possui um coeficiente de atrito de aproximadamente 0,48 em temperatura ambiente, uma taxa de desgaste de aproximadamente 14×10-6mm3/N·m, um ponto de fusão de cerca de 344°C e uma temperatura de transição vítrea de cerca de 143°C. Ele possui alta resistência, tenacidade e módulo, além de excelente isolamento, resistência à alta temperatura, resistência à hidrólise e resistência à radiação.

O material PEEK puro enfrenta desafios, como a necessidade de uma adesão superficial aprimorada, baixa adesão com outros materiais, suscetibilidade à expansão térmica, deformação térmica e fadiga térmica, além de dificuldades no processamento e modelagem devido à baixa fluidez durante a fusão e altas temperaturas de processamento. Para resolver essas deficiências, o PEEK muitas vezes é submetido a tratamentos de modificação para obter materiais compósitos de PEEK com desempenho abrangente superior.

Os métodos de modificação do PEEK incluem principalmente modificação da superfície, modificação por reforço de fibras, modificação por preenchimento de partículas e modificação por mistura de polímeros.

A modificação da superfície envolve alterar a estrutura da superfície do material PEEK por meio de métodos químicos ou físicos para melhorar suas propriedades de atrito e desgaste, propriedades termodinâmicas e resistência à ligação com outros materiais.

A modificação por reforço de fibras envolve o uso de CF, GF e várias fibras como enchimento para modificar o PEEK, preparando assim materiais compósitos de PEEK com alta resistência ao desgaste.

A modificação por preenchimento de partículas visa aumentar a capacidade de carga e a resistência ao filme de transferência do material PEEK preenchendo materiais inorgânicos, reduzindo assim o atrito e o desgaste.

A modificação por mistura de polímeros envolve a mistura do PEEK com polímeros com altas temperaturas de transição vítrea para melhorar seu desempenho térmico.

Com base no uso prático, o ARKPEEK foi desenvolvido para ARKPEEK-CF30 e ARKPEEK-MOD. Devido ao seu desempenho eficiente, eles são amplamente aplicados em requisitos específicos para rolamentos deslizantes. Para obter informações mais detalhadas, entre em contato conosco.