WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 


«( Гродненский государственный университет имени Янки Купалы, ОАО «Гродненский механический завод»,3Ташкентский автомобильно-дорожный инстиут) ОПТИМИЗИРУЮЩИЙ ПОДХОД К ...»

УДК 620.22:67.02

В. В. Воропаев1, Г. Н. Горбацевич2, Г. Б. Юлдашева3

( Гродненский государственный университет имени Янки Купалы,

ОАО «Гродненский механический завод»,3Ташкентский автомобильно-дорожный инстиут)

ОПТИМИЗИРУЮЩИЙ ПОДХОД К ФОРМИРОВАНИЮ МАЛОДЕФЕКТНОЙ СТРУКТУРЫ

ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ФТОРКОМПОЗИТОВ

Рассмотрены особенности структуры, деформационно-прочностных и триботехнических характеристик заготовок из композиционных материалов на основе политетрафторэтилена, наполненного дисперсными фрагментами углеродных волокон. Показана перспективность технологии монолитизации заготовок в условиях ограничения теплового расширения, обеспечивающей выравнивание показателей их прочностных характеристик по объему при использовании различной технологической предыстории .

Как известно, динамика ВВП страны во многом определяется состоянием промышленности, при этом для Республики Беларусь особенно важным является развитие таких отраслей, как химическая промышленность и топливно-энергетический комплекс, которые являются фундаментом успешного развития экономики [1] .

К технологическому оборудованию этих отраслей предъявляют особые требования по ресурсу, надежности и безопасности эксплуатации, так как нарушение его работоспособности сопряжено с увеличением вероятности неблагоприятных техногенных последствий и проблем в функционировании промышленных производств .



Учитывая условия эксплуатации такого оборудования, к материалам его герметизирующих и уплотнительных элементов предъявляют особые требования .

Большое распространение в узлах запорной арматуры, применяемой в газо- и водоснабжении, теплоэнергетике и конструкциях компрессорной техники химических производств, получили элементы из фторкомпозитов, разработанные на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), модифицированного дисперсными компонентами различного состава и технологии получения .

В то же время известно [2 – 7], что изделия из промышленных марок политетрафторэтилена и фторкомпозитов на их основе характеризуются значительным разбросом параметров прочности и износостойкости. В значительной степени этот неблагоприятный эффект обусловлен характерной морфологией единичных частиц фторопластовой матрицы (рисунок 1) .

Для промышленно выпускаемого политетрафторэтилена марки Ф-4, наиболее широко применяемого при производстве фторкомпозитов, характерно наличие частиц произвольной формы с размерами, отличающимися на несколько порядков (рис. 1, а) .

Крупные частицы неправильной формы образованы преимущественно вследствие агломерирования более мелких фракций и формируют кластерные структуры со статически неопределенной формой и размерными параметрами (рис. 1, б, в). Единичная частица ПТФЭ, как следует из данных РЭМ, образована фрагментами произвольной формы с выраженными структурными различиями. Это приводит к формированию агрегата, фактически представляющего продукт полимеризационных процессов, протекающих в реакционном объеме в неравновесных условиях, обусловливающих образование продуктов различного габитуса и геометрических размеров (рис. 1, г). Образовавшиеся продукты полимеризации способны к росту с последующим образованием структур неправильной формы, соединенных фибриллярными элементами (рис. 1, д, е) .

Отмеченные особенности полимеризации фторсодержащего мономера в реакционной среде при интенсивном воздействии технологических факторов (градиента температуры и инициаторов, интенсивного перемешивания) обусловливают получение высокомолекулярного продукта, представляющего собой полидисперсную смесь с различной молекулярной массой, габитусом единичных частиц и произвольной массой, размером и морфологией кластерных структур .





Это, а также тот факт, что при использовании традиционных технологических приемов и оборудования из-за разницы электрофизических, размерных, массовых параметров и формы частиц полимера и модификатора достижение гомогенного состава фторкомпозитов с углеродным волокном не представляется возможным при достаточно больших объемах производства материалов и изделий, обусловливает необходимость использования специальных технологических приемов в рамках традиционного процесса, реализуемого на специализированных предприятиях по производству фторкомпозитов и изделий из них [8] .

Как известно, изделия из композиционных материалов с УВ наполнителем получают методом холодного прессования с последующим спеканием. Удельное давление, необходимое для получения гомогенной структуры заготовок из композиционных материалов на основе ПТФЭ, наполненных дисперсными углеродными волокнами (УВ) должно составлять 60 – 80 МПа и быть одинаковым во всем объеме прессуемого порошка. Однако, трение порошка о детали пресс-формы, внутреннее трение в объеме заготовки, компрессия воздуха, остающегося заключенным в объеме прессуемой заготовки, приводят к тому, что удельное давление в верхней части заготовки развивается большим, чем в нижней ее части, что особенно заметно на заготовках высотой более 50 мм. В результате наблюдается градиент физико-технических характеристик получаемого материала по высоте заготовки: характеристики образцов, изготовленных из части заготовок, находящихся при прессовании сверху оказываются выше тех, которые получены на образцах, расположенных в нижней части заготовок (рис. 2) .

–  –  –

Рис. 2. Прочность при разрыве образцов из материала на основе ПТФЭ, наполненного 20 % углеродного волокна Следовательно, при получении изделий из заготовок неизбежно проявляется разброс в характеристиках, который может существенно повлиять на эксплуатацию всего механизма .

Обеспечить эффективную монолитизацию заготовок при спекании с получением малодефектной структуры можно при помощи способа спекания заготовок из композиционного материала на основе ПТФЭ, наполненного УВ, основанного на создании натяга при тепловом расширении заготовок, при котором натяг создается перед спеканием или во время спекания при температуре, превышающей температуру перехода полимера (ПТФЭ) в высокоэластическое состояние [9, 10]. Однако и в этом случае не удается достичь выравнивания характеристик образцов, полученных из разных частей заготовок .

Авторами предлагается метод реверсивного прессования и спекания, заключающийся в двухстороннем прессовании заготовок, либо их регламентированной установке при спекании в условиях ВС. Данный подход позволяет свести градиент характеристик заготовок по высоте к минимуму, и делает их стабильными .

Реверсивное прессование позволяет последовательно оказывать давление на верхнюю и нижнюю части заготовок, что приводит к выравниванию деформационно-прочностных характеристик образцов, полученных из верхней и нижней части заготовки (рис. 3) .

Номер образца, сверху вниз заготовки При спекании заготовок в условиях ВС градиент характеристик уменьшается автоматически, если при сборке заготовки в оправку установить ее более плотной частью вниз .

Возникающие при тепловом расширении силы, являющиеся реакцией опоры от силы теплового расширения, создают дополнительное удельное давление и обеспечивают подпрессовку более рыхлой части заготовки аналогично холодному прессованию в пресс-форме, обеспечивая при этом равномерную по высоте плотность. Достоинство предложенного способа регламентированной в пространстве установки заготовки при спекании в условиях ВС подтверждается экспериментом, результаты которого приведены в таблице .

–  –  –

Как видно из таблицы, колебания значений показателей плотности образцов по объему заготовки сокращаются при использовании технологии реверсивного спекания в условиях ВС более чем в 10 раз, а прочности – практически в 3 раза. Таким образом, благодаря предложенному оптимизационному подходу можно добиться уменьшения градиента характеристик заготовок из композиционных материалов на основе ПТФЭ, что повысит стабильность и предсказуемость эксплуатационных параметров изделий из них .

Работа выполнена при поддержке БРФФИ, грант Т12М-152

Список литературы

1. Шимов, В.Н. Экономическое развитие Беларуси на рубеже веков: проблемы, итоги, перспективы: моногр. / В.Н. Шимов. – Минск: БГЭУ, 2003. – 229 с .

2. Сиренко, Г.А. Антифрикционные карбопластики / Г.А. Сиренко. – Киев: Техника, 1985. – 195 с .

3. Машков, Ю.К. Композиционные материалы на основе политетрафторэтилена. Структурная модификация / Ю.К. Машков [и др.]. – М.: Машиностроение, 2005. – 240 с .

4. Охлопкова, А.А. Физико-химические принципы создания триботехнических материалов на основе полимеров и ультрадисперсных керамик: дис.... д-ра техн. наук. / А.А. Охлопкова. – Якутск, 2000. – 269 с .

5. Шелестова, В.А. Конструкционные материалы триботехнического назначения на основе модифицированных углеволокон и политетрафторэтилена: дис. … канд. техн. наук. / В.А. Шелегова. – Гомель, 2002. – 104 с .

6. Петрова, П.Н. Разработка машиностроительных триботехнических материалов на основе политетрафторэтилена и природных цеолитов Якутских месторождений: автореф. дис.... канд. техн. наук. / П.Н. Петрова. – Якутск, 2001. – 18 с .

7. Фторполимеры. 1. Свойства и применение. Каталог-справочник / З.Л. Баскин [и др.]. – Изд. 3-е, пер. и доп. – Киров:

ОАО «Дом печати – Вятка», 2008. – 64 с .

8. Машиностроительные фторкомпозиты: структура, технология, применение: моногр. / С.В. Авдейчик [и др.]; под ред .

В.А. Струка. – Гродно: ГрГУ, 2012. – 319 с .

9. Струк, В.А. Способ изготовления изделия из композиционного материала на основе высоковязкого полимера / В.А. Струк, Г.А. Костюкович, В.И. Кравченко, Е.В. Овчинников, С.В. Авдейчик, Г.Н. Горбацевич // Патент РБ на изобретение № 9396, МПК С08I 5/00, В29С 43/00, 2004 .

10. Воропаев, В.В. Способ спекания цилиндрической заготовки из композиционного материала на основе политетрафторэтилена / В.В. Воропаев, В.Ф. Воропаев // Патент РБ на изобретение № 14355, МПК С08J 5/00, В 29С 43/32, 2008 .

УДК 621.762+620.22 С. А. Ковалевa1, П. А. Витязь1, Л. C. Лобановский 2, В. Т. Сенють1, Т. Ф. Григорьева3 ( Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси, 2Научно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению, 3Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН)

ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ ПОРОШКОВ Fe-Ga НА СТРУКТУРУ И

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЕЧЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ИХ ОСНОВЕ

Представлены результаты исследований влияния предварительной механической обработки порошков состава Fe-20%Ga на структуру сплавов, получаемых в условиях высоких давлений и температур. Показано, что сплавы преимущественно наследуют фазовый состав порошковых механокомпозитов и являются наноструктурированными .

Получены кривые намагничивания сплавов в диапазоне температур 4 – 300°К .

В настоящее время возрос интерес к изучению сплавов (Fe1xGax) в связи с высокими механическими и магнитными свойствами, в том числе гигантским магнитострикционным эффектом [1, 2], что делает их перспективными для использования в магнитоэлектрических структурах датчиков и преобразователей магнитных полей, виброгенераторов. Ведутся исследования как структурных их свойств, так и методов получения материалов на основе этого сплава [3, 4] .

Механохимический метод является одним из относительно простых и эффективных способов как измельчения металлов, их активации, так и получения химических соединений [5]. Важной технологической задачей является формирование функциональных материалов на основе механоактивированных порошков с сохранением их структурного состояния [6]. В связи с этим наиболее перспективным методом получения объемных наноструктурированных материалов является спекание в условиях высоких давлений, которое позволяет снизить температуру сплавообразования, затормозить процессы рекристаллизации и сохранить наноструктуру полученного материала .

Цель работы – изучение влияния структурно-фазового состояния порошков системы Fe-Ga, определяемого длительностью интенсивной механической обработки, на структуру и магнитные свойства сплавов на их основе, получаемых путем спекания в условиях высоких давлений и температур .

Методика эксперимента. В качестве исходных материалов использовали механоактивированные порошки Fe-20%Ga, которые были получены с применением карбонильного железа ПЖК и галлия по ГОСТ 12797–77 в высокоэнергетической шаровой планетарной мельнице АГО-2 с водяным охлаждением в атмосфере аргона с различной длительностью обработки .

Спекание порошков в условиях высоких давлений и температур проводили на прессовой установке ДО – 138 Б усилием 630 т в аппарате высокого давления «наковальня с лункой» при давлении 2,5 ГПа и температуре 973 К. Изотермическая выдержка составила 15 сек. Диаметр исследуемых цилиндрических образцов после спекания составил 5 мм, высота 3 мм .

Рентгенодифракционные измерения полученных сплавов выполнены на дифрактометре D8 Advance (Германия) с использованием характеристического излучения медного анода рентгеновской трубки CuK1 ( = 1,5406 ) в конфигурации Брэгга – Брентано -2. Сканирование проводили при комнатной температуре по точкам с шагом 0,05° и временем интегрирования рентгеновских квантов в точке 3 с. Расчет и уточнение профильных и структурных параметров выполнены по методу наименьших квадратов с проведением полнопрофильного анализа дифрактограмм в ПО TOPAS с использованием итерационной процедуры Паули




Похожие работы:

«Turbovac HQT885 J A B D C E F K G H I РУССКИЙ 29 Введение Уважаемый покупатель, вы сделали правильный выбор! Ваш новый прибор компании "Филипс" для обработки контура не требует ухода благодаря вакуумной очистке, он использует инновационную технологию и вместе с тем очень удобен в использовании. Встроенный механизм во время использования прибора в...»

«Порше Центр Краснодар • 350015 • Краснодар • Новокузнечная, 34/1 ООО "Премиум Кар"Получатель: PC Krasnodar (Premium Car), Новокузнечная, 34/1 350015 Краснодар 350015 Краснодар Телефон: +7-861-255-30-30 Ул Новокузнечная 34/1 Телефакс: +7-861-253-88-08 Email: inf...»

«Д. В. Александров, А. Ю. Зубарев, Л. Ю. Искакова ПРИКЛАДНАЯ ГИДРОДИНАМИКА УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ ВУЗОВ Рекомендовано методическим советом УрФУ в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по программе бакалавриата по направлениям подготовки "Механика и математическое моделирование", "Математика", "Математика и компьютерн...»

«Порше Центр Тольятти • 445024 • Тольятти • Революционная, 82 ООО "Премьер-Спорт"Получатель: PC Togliatty/Samara (Premier Sport), Революционная, 82 445024 Тольятти 445024 Тольятти Телефон: +7-8482-502911 Ул Революционная 82 Телефакс: +7-8482-...»

«Протокол № 18-МТНП/ТПР/00001-06.2015/Д от_25.05.2015 стр. 1 из 6 УТВЕРЖДАЮ Председатель конкурсной комиссии _ С.В. Яковлев "25" мая 2015 года ПРОТОКОЛ № 18-МТНП/ТПР/00001-06.2015/Д заседания конкурсной комиссии ОАО "АК "Транснефть" по лоту № 18-МТНП/ТПР/00001-06.2015 ЛПДС Володарская. Химико-аналитичес...»

«Порше Центр Сочи • 354207 • Сочи • Батумское шоссе, 99 OOO Арт гараж Получатель: PC Sochi (ART GARAGE), Батумское шоссе, 99 354207 Сочи 354207 Сочи Телефон: +7-861-255-3030 Батумское шоссе 99 Телефакс: +7-861-255-30...»

«1408413 Новейшие немецкие разработки и решения в стерилизации и лиофилизации продуктов Более 25 лет опыта изготовления стерилизаторов, автоклавов и систем лиофилизации для лабораторий, промышленности и исследовательских учреждений Промышленные автоклавы Объем...»

«Порше Центр Краснодар • 350015 • Краснодар • Новокузнечная, 34/1 ООО "Премиум Кар"Получатель: PC Krasnodar (Premium Car), Новокузнечная, 34/1 350015 Краснодар 350015 Краснодар Телефон: +7-861-255-30-30 Ул Новокузнечная 34/1 Телефакс: +7-861-253-88-08 Email: info@porsche-krasnodar.ru Инте...»







 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.