Influence of the dynamics of forced motion on the static friction in metal-polymer sliding pairs

The resistance during the frictional interaction of polymeric materials with metallic materials is characterized by a significant dependence on the dynamics of the motion inputs. In a metal-polymer friction pair, the static friction resistance during standstill under load depends on the rate of growth of the force causing the relative motion. Tribological tests of selected (polymer-metal) sliding pairs were carried out. The selected polymers were polyurethane (TPU), polysulfone (PSU), and silicone rubber (SI). They interacted with a pin made of normalized C45 steel under unitary pressure p = 0.5 MPa in dry friction conditions at different gradients of the force driving the relative motion (dF/dt = 0.1-20 [N/s]). The static friction coefficient of the selected sliding pairs was determined on the basis of the recorded static friction force values. The test results show a significant influence of the rate of increase in the motion driving force on the values of static friction resistance. This is mainly due to the viscoelastic properties of polymers.

Opory podczas współpracy ciernej materiałów polimerowych z materiałami metalicznymi cechują się znaczną zależnością od dynamiki wymuszeń ruchu. Podczas postoju pod obciążeniem pary trącej metal–polimer, opory tarcia statycznego są zależne od prędkości narastania siły wywołującej ruch względny. Przeprowadzono badania tribologiczne wybranych par ślizgowych (polimer–metal). Polimerami wybranymi do badań były: poliuretan (TPU), polisulfon (PSU) oraz guma silikonowa (SI). Współpracowały one trzpieniem wykonanym ze stali C45 w stanie normalizowanym dla nacisku jednostkowego p = 0,5 MPa w warunkach tarcia suchego dla różnych gradientów przyrostu siły wymuszającej ruch względny dF/dt = 0,1 – 20 N/s. Na podstawie rejestrowanych wartości siły tarcia statycznego wyznaczony został współczynnik tarcia statycznego wybranych par ślizgowych. Wyniki badań ukazują znaczący wpływ prędkości narastania siły wymuszającej ruch na wartości oporów tarcia statycznego. Głównym powodem takiego stanu rzeczy są lepko-sprężyste własności polimerów.