ISO/TR 8285:1990
(Main)Plain bearings — Evaluation of the tribological properties of polymer-based materials
Plain bearings — Evaluation of the tribological properties of polymer-based materials
Paliers lisses — Évaluation des propriétés tribologiques des matériaux à base de polymères
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TECHNICAL ISO
TR 8285
REPORT
First edition
1990-02-01
Plain bearings - Evaluation of the tribological
properties of polymer-based materials
- Evaluation des propriMs tribologiques des materlaux & base
Paliers lisses
de polym&res
Reference number
ISO/TR 8285 : 1990 (EI
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ISO/TR 8285 : 1990 (EI
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national Standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International
Standards is normally carried out through ISO technical committees. Esch member
body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all
matters of electrotechnical standardization.
The main task of ISO technical committees is to prepare International Standards. In
exceptional circumstances a technical committee may propose the publication of a
technical report of one of the following types:
1, when the necessary support within the technical committee cannot be
- type
for the publication of a n International Standard, despite repeated efforts;
obtained
when the su bject is still under technical development requiring wider
- type 2,
exposu re;
- type 3, when a technical committee has collected data of a different kind from
that which is normally published as an International Standard (“state of the art”, for
example).
Technical reports are accepted for publication directly by ISO Council. Technical
reports of types 1 and 2 are subject to review within three years of publication, to
decide whether they tan be transformed into International Standards. Technical
reports type 3 do not necessarily have to be reviewed until the data they provide are
considered to be no longer valid or useful.
ISO/TR 8285, which is a technical report of type 2, was prepared by Technical
Committee ISO/TC 123, Hain bearings.
Annexes A and B of this Technical Report are for information only.
Two Versions of this Technical Report have been prepared since 1983. Most of the
comments from the member bodies have been incorporated in this Version.
lt covers the subject dealt with in ISO/TR 7147 : 1985, Plain bearings - Testing of the
tribological behaviour of plastics. There was a strong feeling among ISO/TC 123
members (Austria, Germany, F.R., United Kingdom) that both documents should be
published as International Standards because of their importante.
lt was therefore decided to publish DP 8285 as a Technical Report in Order to collect
any further comments. At the same time, a new version is being prepared by the USSR
member body that combines both Technical Reports. A new round of tests will be con-
ducted and, if approved, an International Standard will be prepared.
0 ISO 1990
All rights reserved. No patt of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any
means, electronie or mechanical, including photocopying and microfilm, without Permission in
writing from the publisher.
International Organization for Standardization
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Printed in Switzerland
ii
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ISO/TR 8285 : 1990 (E)
TECHNICAL REPORT
Plain bearings - Evaluation of the tribological properties
of polymer-based materials
3 Definitions
1 Scope
This Technical Report deals with the tribological testing of bulk
3.1 coefficient of friction, f: Ratio of the friction forte
plastic specimens under specified working conditions, i.e. Ioad,
resulting from the sliding of a plastic against a steel to the
sliding velocity and temperature, without lubrication. From the
normal forte pressing the two bodies together:
test results, data are obtained about the tribological behaviour
of steel-plastic rubbing pairs which tan be used in practice for
Ff
predicting the working capacity of a friction unit.
f
=F,
lt specifies the test conditions, equipment and Programmes
that allow reproducibility of the results at particular conditions wear rate, wt: Ratio of the linear wear of the tested
32
of the specimen preparation and testing. piastic block to the testing period:
This Technical Report specifies the specimen shape, conditions
WI
Wt = -
of the rubbed surfaces of the plastic and steel, tolerable run-out
t
of the rotating counterface, heat transfer between the device
housing and counterface, the range of variations in the friction
33 . wear intensity, w,: Ratio of the linear wear to the
process Parameters in Order to resch the reproducibility of the
sliding distance :
results in the tribological testing of plastics. lt proposes
technical solutions for the Standard equipment used for the
WI
tribological testing of plastics.
ws = s
2 Symbols and units
34 wear factor, k: Ratio of the wear intensity to the normal
s;ecific load :
See table 1.
k w,
=
Table 1
P
Symbol Parameter SI unit
-
Coeff icient of friction
f
4 Shape and manufacture of test specimens
Normal forte N
F”
N
Friction forte
Ff To estimate the tribological properties of plastics in accordance
Normal specific load N/mm*
P with this Technical Report, a tribosystem should consist of a
Compression strength of polymer N/mm*
% steel roller and a plastic block with mateable friction surfaces
Thermal constant of a friction unit OCms/N
Q (see figure 1). The possible material combinations for the block
OC
T Temperature in the friction zone
and the roller are given in table 2.
AT Differente between the temperature in the OC
contact zone and the ambient tempera-
Table 2
ture
u
Sliding velocity mls
Combination
t Testing period h No.
Block Roller
l I
km
s Sliding distance
I Plastic Metal
Linear wear
IJm
wI
II
pm/h Metal Plastic
Wear rate
Wt
Ill Plastic Plastic
Wear intensity pmlkm
ws
k mm*/N
Wear factor
Melting and softening temperatures of OC
LT,
The basic mating combination comp
ilying with this Technical
polymer, respectively
Report is combination 1.
1
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lSO/TR 8285 : 1990
ethano 11 or cyciohexane, shall be used for cleaning. Cleanin
4.1 Plastic block Cl
of the above I iquids.
should be carried out in a bath of one
The block tan be made by moulding, injection moulding, turn-
ing or by milling, making use of the near surface structure ef- The recommendations of the plastics manufacturer should be
fects formed by moulding or machining (see figures 2 and 3). taken into account when choosing a liquid for cleaning.
The block is IO mm high, 10 mm wide and 20 mm long (see
5.2 Test roller
figure 2).
One of the liquids given in 5.1 should be used for cleaning the
The roughness of the plastic block depends on the machining
roller surface. The roller should be dried in an oven at 50 OC to
conditions; in case of moulding or injection moulding, it
60 OC without Ventilation.
depends on the roughness of the moulding Parts (R, = 0,3 Pm
to 0,6 Pm).
6 Test equipment
4.2 Test roller
Testing according to this Technical Report may be carried out
A test roller complying with this Technical Report is a combi-
with block-roller devices presently available. They need to be
nation of a steel bushing and a heat-insulating bushing. The
modernized and some technological limitations have to be
heat-insulating bushing is made of textolite and is pressed into
observed to ensure the reproducibility of the results.
the steel bushing. The dimensions of the mating Parts are
shown in figure 4.
The technological Iimitations are as follows.
The steel bushing is made of steel with a carbon content of
between 0,45 % and 0,8 %, of hardness 45 HRC to 50 HRC,
6.1 The comparative tests should be carried out with a heat-
for example steel complying with ISO 683 (all published Parts).
insulating bushing between the test shaft and roller (see
figures 4 and 6). The heat dissipation will improve the
The thermally insulated roller is designed for comparative tests;
reproducibility of the test results obtained with equipment of
it provides reproducibility of the results when testing equip-
different designs.
ment of different designs is employed.
6.2 The certification tests shall be carried out with thermally
For certificate testing, the temperature control of the test roller
regulated rollers (sec figure 5) or a multistep device with a ther-
is important. A schematic representation of the thermal regu-
mally regulated shaft (sec figure 7). The thermostatic regu-
lation is shown in figure 5.
lation is done to estimate the tribological properties of plastics
at a constant counterface bulk temperature.
The surface roughness, R,, of the roller may have the following
values, depending on the machining or preparation of the roller
f riction su rfaces :
The radial run-out of the roller working surface should
63 .
not be greater than 25 Fm.
= 0,63 Pm to 0,8 Pm;
a) R,
The test rig should allow
= 0,25 Fm to 0,32 Fm;
b) R,
= 0,04 Fm to 0,05 Pm.
c) R, a) the smooth control and maintenance of the sliding vel-
ocity at a given level within 2,5 % of the ex .isting value;
Alternative b ) is preferred when estimating the tribological
proper-Ges of plastics. b) continuous loading of the specimen (block) within
2,5 % of the existing value;
measurement of the f riction coeff icient, tempera ture of
Cl
5 Preparation of test specimens
the roller sliding surface, block.
and the linear wear of the
The specimens (block and roller) should be cleaned before the
The continuous control of the linear wear is realized with a
tests to remove various contaminants with liquids that do not
special instrument with an accuracy of & 0,5 Pm [the use of
dissolve the specimen material.
such an instrument cuts the testing period of the specimens
after running-in (sec figure 611.
5.1 Polymeric block
To measure average temperatures of the plastic and metal fric-
tion surfaces, a thermocouple is located within a through-hole
The block surface should be cleaned with a liquid at a
in the plastic block 0,2 mm above the friction surface.
temperature of 23 OC + 5 OC, at a relative humidity of 50 %.
The blocks should be dried in air and then placed in a vacuum
at 10W3 torr
...
IS0
RAPPORT
TECHNIQUE TR 8285
Première édition
1990-02-01
Paliers lisses - Évaluation des propriétés
tribologiques des matériaux à base de polymères
Plain bearings - Evaluation of the triboiogical properties of polymer-based materials
Numéro de référence
ISO/TR 8285 : 1990 (FI
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ISO/TR 8285 : 1990 (FI
Avant-propos
L‘ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de I’ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO col-
labore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
La tâche principale des comités techniques de I’ISO est d‘élaborer les Normes interna-
tionales. Exceptionnellement, un comité technique peut proposer la publication d‘un
rapport technique de l’un des types suivants:
- type 1: lorsque, en dépit de maints efforts au sein d’un comité technique,
l’accord requis ne peut être réalisé en faveur de la publication d’une Norme interna-
tionale;
-
type 2: lorsque le sujet en question est encore en cours de développement
technique et requiert une plus grande expérience;
- type 3: lorsqu‘un comité technique a réuni des données de nature différente de
celles qui sont normalement publiées comme Normes internationales (ceci pouvant
comprendre des informations sur l’état de la technique, par exemple).
La publication des rapports techniques dépend directement de l’acceptation du Conseil
de I‘ISO. Les rapports techniques des types 1 et 2 font l‘objet d‘un nouvel examen trois
ans au plus tard après leur publication afin de décider éventuellement de leur transfor-
mation en Normes internationales. Les rapports techniques du type 3 ne doivent pas
nécessairement être révisés avant que les données fournies ne soient plus jugées vala-
bles ou utiles.
L‘ISO/TR 8285, rapport technique du type 2, a été élaboré par le comité technique
IS O / TR 1 23, Paliers lisses.
Les annexe A et B du présent Rapport technique sont données uniquement à titre
d’information.
Depuis 1983, ce Rapport technique a fait l’objet de deux versions. La plupart des com-
mentaires des comités membres ont été incorporés à la présente version.
Cette dernière couvre le sujet traité dans I’ISO/TR 7147 : 1985, Paliers lisses - Essai
du comportement tribologique des plastiques. Un soutien important s‘est manifesté au
sein des membres de I’ISO/TC 123 (Autriche, Allemagne, R.F., Royaume-Uni) en
faveur de la publication des deux documents comme Normes internationales en raison
de leur importance.
Par conséquent, il a été décidé de publier l’Avant-projet 8285 en tant que Rapport tech-
nique afin de recueillir d‘autres commentaires éventuels. Une nouvelle version, combi-
nant les deux Rapport techniques, a été entreprise en même temps par le comité
membre pour l’URSS. II sera procédé à une nouvelle série d’essais et, en cas d’appro-
bation, une Norme internationale sera préparée.
O IS0 1990
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie et les microfilms, sans l‘accord écrit de l‘éditeur.
Organisation internationale de normalisation
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Imprimé en Suisse
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ISO/TR 8285 : 1990 (FI
RAPPORT TECHNIQUE
Paliers lisses - Evaluation des propriétés tribologiques
des matériaux à base de polymères
1 Domaine d'application 3 Définition
Pour les besoins du présent Rapport technique, les définitions
Le présent Rapport technique traite des essais tribologiques
suivante sont applicables.
d'échantillons en plastique massifs, utilisés dans des conditions
spécifiées de service, c'est-à-dire charge, vitesse de glissement
3.1 coefficient de frottement, f: Quotient de la force de
et température, sans lubrification. Les résultats des essais four-
frottement résultant du glissement du plastique contre l'acier
nissent des informations sur le comportement tribologique des
par la force normale qui appuie les deux corps l'un contre
couples frottants acier-plastiques qui peuvent servir aux prévi-
l'autre, c'est-à-dire:
sions d'aptitude à l'emploi des systèmes à friction.
f=- Ff
II prescrit les conditions d'essais, appareils et programmes à
adopter pour assurer une reproductibilité des résultats dans des
F"
conditions particulières de préparation des échantillons et
d'essai.
3.2 taux d'usure, wt: Quotient de l'usure linéaire du bloc de
plastique essayé par la durée de l'essai, c'est-à-dire:
Le présent Rapport technique spécifie la forme des échantil-
lons, l'état des surfaces frottantes en plastique et en acier, le
WI
Wt = -
battement circulaire admissible de la contreface, le transfert de
t
chaleur entre le logement du dispositif et la contreface, et la
plage de variation des paramètres entrant dans le processus de
intensité d'usure, w,: Quotient de l'usure linéaire par la
3.3
frottement, afin d'assurer la reproductibilité des résultats des
distance de glissement, c'est-à-dire :
essais tribologiques des plastiques. II suggère enfin des solu-
tions techniques quant au matériel d'essai des propriétés tribo-
WI
w, = -
logiques des plastiques.
S
coefficient d'usure, k: Quotient de l'intensité d'usure
3.4
2 Symboles et unités
par la charge normale spécifique appliquée, c'est-à-dire :
Voir tableau 1.
W,
k=-
P
Tableau 1
Sym bole Paramètre Unité
4 Forme et fabrication des échantillons
-
Coefficient de frottement
f
Pour évaluer conformément au présent Rapport technique les
Force normale N
F"
propriétés tribologiques des plastiques, il convient de former un
Force de frottement N
Fi
système tribologique constitué d'un rouleau en acier et d'un
Charge normale spécifique N/md
P
bloc en plastique dont les surfaces de frottement s'ajustent
Résistance à la compression du polymère N/mmZ
0s
l'une à l'autre (voir figure 1). Les combinaisons possibles de
Constante thermique du système à friction OC.m .s/N
Q
matériaux de rouleau et de bloc sont données dans le tableau 2.
T Température dans la zone de frottement
OC
AT
Différence de température entre la zone OC
Tableau 2
de contact et la température ambiante
U Vitesse de glissement
m/s
t 1 co;bi;;;a;ns I Bloc Cij;les
Durée de l'essai h
S Distance de glissement km Rouleau
Usure linéaire
Cim
WI
Plastique Métal
Taux d'usure
Mm/h
wt
Métal Plastique
Intensité d'usure
pm/ km
WS 111 Plastique Plastique
k Coefficient d'usure mmz/ N
Points de fusion et de ramollissement du
OC
Tll 1 Ts
La combinaison de base aux termes du présent Rapport techni-
polvmère, respectivement
que est la combinaison I.
1
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ISO/TR 8285 : 1990 (FI
4.1 Bloc en plastique Pour le choix du liquide de nettoyage, il convient de tenir
compte des recommandations du fabricant de plastiques.
Le bloc peut être fabriqué par moulage, moulage par injection,
tournage ou par fraisage, de manière à exploiter les effets de
5.2 Rouleau d'essai
structure près de la surface que donne le moulage ou l'usinage
(voir figures 2 et 3).
Pour nettoyer la surface du rouleau, il convient d'utiliser l'un
des liquides mentionnés en 5.1. II est recommandé de sécher le
Le bloc doit avoir 10 mm de haut, 10 mm de large et 20 mm de
rouleau à l'étuve entre 50 OC et 60 OC sans ventilation.
long (voir figure 2).
La rugosité dépend des conditions d'usinage. En cas de mou-
lage ou de moulage par injection, elle dépend de la rugosité des
6 Appareillage d'essai
pièces du moule (Ra = 0,3 pm à 0,6 pm).
Les essais décrits dans le présent Rapport technique peuvent
4.2 Rouleau d'essai
être effectués avec des appareils du type bloc-rouleau actuelle-
ment disponibles. Ces appareils ont cependant besoin d'être
Un rouleau d'essai en conformité avec le présent Rapport tech-
modernisés et demandent le respect de certaines conditions
nique se compose d'un cylindre en acier et d'une douille calori-
technologiques pour donner des résultats reproductibles.
fuge. Cette dernière, fabriquée en textolite, est montée de force
dans le cylindre en acier. Les dimensions des pièces conjuguées
Ces conditions technologiques sont les suivantes:
sont indiquées à la figure 4.
Le cylindre en acier est fabriqué à partir d'un acier de teneur en
6.1 II convient d'effectuer les essais comparatifs en interca-
carbone comprise entre 0,45 % et 0,8 %, de dureté 45 HRC à
lant une douille isolante entre l'arbre d'essai et le rouleau (voir
50 HRC, comme, par exemple, les aciers conformes à I'ISO 683
figures 4 et 6). Le rayonnement thermique améliore la reproduc-
(toutes les parties existantes).
tibilité de résultats d'essai obtenus sur des appareils de concep-
tion différente.
Le cylindre à isolation thermique est conçu pour les essais com-
paratifs. II assure la reproductibilité des résultats d'essais effec-
tués sur des appareils de modèles différents.
6.2 Les essais de certification doivent être effectués avec des
rouleaux à régulation thermique (voir figure 5) ou à l'aide d'un
En certification, il est essentiel d'avoir un contrôle de la tempé-
dispositif à positions multiples à arbre thermorégulé (voir
rature du rouleau d'essai. Un schéma de thermostat est donné
figure 7). La régulation thermostatique permet d'estimer les
à la figure 5.
propriétés tribologiques des plastiques à température massique
constante des contrefaces.
La rugosité de surface, Ra, du rouleau peut prendre les valeurs
suivantes selon le mode d'usinage ou de préparation des surfa-
ces de frottement:
6.3 II ne convient pas que le battement circulaire radial de la
surface travaillante du rouleau dépasse 25 pm.
a) Ra = 0,63 pm à 0,8 pm;
II convient que le montage d'essai permette
b) Ra = 025 pm à 0,32 pm;
c) Ra = 0,oQ pm à 0,05 pm.
a) de contrôler la vitesse de glissement et de la maintenir à
un niveau donné à f2,5 % de la valeur réelle;
La solution b) est préférable pour l'estimation des propriétés tri-
e
bologiques des plastiques.
b) de mettre l'échantillon en charge en continu à f 2,5 %
de la valeur réelle;
5 Préparation des échantillons
et la tempéra-
c) de mesurer le coefficient de frottement
ture de la surface de glissement du rouleau, ainsi que l'usure
Avant de procéderaux essais, il convient de nettoyer les échan-
linéaire du bloc.
tillons (bloc et rouleau) à l'aide de liquides qui ne dissolvent pas
la matière plastique pour en éliminer les différents polluants
Le contrôle en continu de l'usure linéaire se fait à l'aide d'un
superficiels.
instrument spécial d'une précision de rf: 0,5 pm [l'emploi d'un
tel instrument interrompt l'essai de l'échantillon après le rodage
5.1 Bloc en polymère
(voir figure 611.
II convient de nettoyer la su
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.