iglidur® 乾式軸承(自潤軸承)是什麼?為什麼工程塑膠的性能比POM材質還好呢?

James Wang | 2020 年 10 月 15 日

(原文作者:Lars Butenschön / 譯者:James Wang)

什麼是iglidur?為什麼客戶願意選購iglidur材料的軸承?其實我對於要發表這篇文章有些遲疑,因為這裡必然要揭開易格斯產品的“神秘面紗”。 先在此聲明:我並不想用長篇大論的辯護來佔用讀者的時間,這會降低iglidur®產品原本的形象;相反的,我認為去回答易格斯的塑膠材質或它的”神秘”配方到底是什麼是很有趣,而易格斯產品的配方秘密並非難以理解,它是完全可以被理解的。在現今社會中,產品的品質和永續性越來越重要,而節省成本對許多公司來說仍然是一件重要的事情。因此,很正常地,客戶會去詢問他們買的東西到底是什麼? 甚至在不考慮品質/價格的情況下,大部分的產品都需要對其性能和特性進行描述,按照一定的規範下,紀錄成技術資訊檔案,因此,知道您所購買產品材料的特性跟表現是非常重要的。 接下來,讓我們延續著以上的這些問題,來趟工程塑膠的知識之旅吧。一起揭開工程塑膠軸承(iglidur)的神秘面紗吧!

iglidur® vs POM或是其他相似的材料,什麼比較好呢?

試圖去比較不同塑膠作為塑膠軸承及它們的特性並不是一件容易的事。為了讓大家有個想法知道為什麼會這樣呢,我們首先需要先了解塑膠軸承的塑膠裡面到底是有什麼呢?在這裡,塑膠材料有無數的選擇,許多塑膠還有一些奇特的名稱,或者有些聲稱是有加強特性的”一般”塑膠。事實上,造成這巨大的變化就是因為這些原因。大多數的工程塑膠都是一些單一塑膠材料與另一個塑膠材料的結合,我們稱為複合物(所謂複合材料)。常見典型的單一塑膠材料有聚酰胺(PA, PA6, PA46, PA66),聚甲醛(POM)或-當提到耐高溫或者特殊的需求時-PEEK, PSU, PPSU, PPS(縮寫省略一長串的單字)或其他。那麼,我們該怎麼去比較呢?

坊間,有很多或多或很少的有用的工具來幫助您。可以根據網路上有名的塑膠材料”金字塔圖表”到數據資料表到白皮書來找到您的合適的材質。市面上當然也有許多一般塑膠材料特性的相關書籍,但您知道哪些塑膠適合做成軸承來使用嗎?

圖表能幫助您了解塑膠的屬性,但卻無法提供您需要的答案

比較材質的物性屬性是標準的程序步驟,但是對於軸承(軸襯套)來說,物性表通常都缺少與軸承材料適用性直接相關的參數,比如耐磨性——此為考量軸承壽命的關鍵原因。耐磨性取決於許多因素,摩擦係數算是其中一個因素,但摩擦係數的大小,本身就取決於許多不同的環境因素。最重要的是,大多數塑膠聚合物物性表裡面的參數都大同小異,對於有相同基礎材料的複合材料,你是很難看出其關鍵特性(比如密度、熱膨脹係數、塑膠射出過程中的流動阻力)方面的任何差異。使用添加劑,像強化纖維、阻燃劑、紫外線輻射防護劑等等,對物性表中的值影響甚小,但有可能會極大的影響軸承的磨損、滑動及耐磨的表現,即使對複合材料的成分進行很小的調整,也有可能會對軸承的使用壽命產生重大改變。在我們材料開發項目中,即使是很小的一部分用於改變材料顏色的顏料,都可能決定了軸承耐久的成敗。所以,物性表有一定的作用,但遠不夠我們評價一個軸承的性能。

POM等於POM,正確或錯誤?

POM並不指單純POM,單純POM材質無法滿足軸承壽命要求。為了將這一點可以更清楚的表達,我們透過圖表來呈現,我們在我們自己標準化的測試平台上測試了所有的軸承材料,當然也包括多種其他廠牌的軸承。使用此實驗設備,我們能夠在真實的應用條件下調節參數,如:負載,速度,負載類型和運動類型,來檢測樣件的磨損情況 。

所有的軸承在相同的環境下進行測試:V2A鋼軸,負載1 MPa,旋轉速度0,3 m/s,室內溫度23°C 我們定義使用壽命的極限為軸套壁厚損失0.25毫米。兩種單純POM材質,不帶任何填充劑,在7-46個小時的持續運行中早報廢了。而帶20%PTFE添加的POM 複合材料,耐久性達289個小時,這就是更改其材料特性的目的。而複合材料工程塑膠iglidur J材質可持續482個小時運行,耐久性超過了上述複合材質。

但是,我們怎麼知道哪種材質最適合拿來當軸承使用呢?

自1964年以來,易格斯專注研發解決克服磨損問題的解決方案。我們的客戶也經常向我們詢問:”此種材質可以使用多久?” 為了回答這個根本的問題,除了提供書面的數據資料外,我們決定採取更實際的方式。我們研發了一個小工具,叫做“易格斯產品使用壽命計算器”,這個工具的背後是海量的實際磨損測試中獲得的真實數據。

而對比來看,一般塑料材質使用的磨損壽命計算工具是已經成型數十年的一些測試方法—如針銷對盤(pin-on-disc)測試平台等,然而,我們選擇了一個不同的且更實際的方式,希望探索出更貼近軸承的實際使用狀況的方法。因此我們搭建了專業的測試平台,用我們的材質來模擬執行實際的軸承測試,運行任何類型的負載,速度和不同應用中的運動。同時,我們還疊加了其他更重要的參數,包括不同的軸承材料,材料外層結構材質,環境影響比如加熱、極度寒冷、灰塵、或者化學物質。這些可以高度接近軸承在實際應用中的工況數據,達到最趨近於真實環境的數據。

數據的魔力

使用從每年運行的1萬項測試中所採集的數據,用上述所提的成千的組合參數,我們整合了一個關於磨耗和摩擦結果的巨大數據庫。所有的這類數據都在我們的產品使用壽命計算工具中。

結果:免費的、開放的線上計算工具,您可以比較60多種不同的軸承材質,從低成本到高端的工程塑膠複合材料,讓您更容易的找到適合您應用的乾式軸承(塑膠軸承,也可稱塑鋼軸承)。無論您是在尋找最佳性價比的方案或者持久耐用的解決方案,都可以透過計算器比較不同的選擇方案,或者下載技術文件和數據表來驗證; 高度模擬的測試數據能提供更高的可信度,不是嗎?

為什麼產品的使用壽命和可靠性通常比價格更重要?

系統幫您選擇的大致幾款軸承就能應付您需要速度和負載的要求,您的下一步:價格比較。當然,價格要合理。但是價格的不同程度差距又讓人震驚。通常,每一個軸承大約只需要幾十塊,但在許多情況中,由於需要大量的軸承,成本相對的會增加。特別是在某些固定採購專案中,需要成千上萬個軸承,甚至是幾百萬個的軸承,您可能會想要用更低成本的材料,而不是更貴的替代材料。

儘管如此,請永遠不要只比較價格。事實上,一個軸承所包含的成本不光只是採購的價格而已。這就是造成大家震驚的所在。客戶常常會有這些疑問-”這軸承能使用多長的時間“,”我們是不是因為它的名稱很厲害所以我們購買?”或者是”我們就不能只用單一塑料的一般軸承嗎?” 這些疑問都是很有道理的且很正常,但卻無法很簡單的去回答。當您是個採購或買家,或是使用產品的消費者,您所想的可能就是產品價格要盡可能的低,同時又要持久耐用。然而,當軸承失效(軸承磨損)所造成的損失成本卻遠比您一開始採購價格相對高的成本還要高。

知道一個軸承能使用多久是無價的!

當您隨便挑選軸承所造成後續的成本是非常巨大的。根據不同的機械設備,更換舊的軸承,安裝新的軸承,是件痛苦的事情。您需要關閉所有的設備,維修人員取出軸承,需要拆卸軸承周遭的一切,僅僅只為了更換一個指甲大小的機械零件,意味著您在8萬美金的機器上去節省25美分的小零件。再想想其他的應用上,一個令人緊張且為期僅數日的收割季節,田地中的玉米收割機壞了。或者在一個完美的登山天氣和自行車坡道上,2500美金的登山自行車開始嘎嘎作響…… 軸承作用不佳(軸承失效)而帶來的是更高的損失,所以如果能知道設備的軸承能持續多久是非常有價值的。

我們非常樂意協助您!

“精進技術、降低成本” 在任何行業中都是非常的重要。從汽車到家用電器,製造機械或電子產品,每個產品都需要表現得越來越好,同時還要降低成本。選擇具有最佳性價比的軸承材料是一項重要任務。同樣的,創造一個更經濟實用的零件設計並持續優化軸承產品也是同樣重要。我們一起來完成所有這些任務。不論是透過線上、電話或現場諮詢,我們都非常樂意協助您!。

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