CC BY
9
A UNiVERSUM:
№11(104)_ЛД ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_ноябрь. 2022 г.
DOI -10.32743/UniTech.2022.104.11.14502
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ НА ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Негматов Сайибжан Садикович
академик АН Республики Узбекистан, д-р. техн. наук, проф., ГУП "Фан ва тарацциёт", Ташкентский государственный технический университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: sanjar. sultanov. 89@inbox. ru
Абед Нодира Сайибжановна
д-р. техн. наук, проф., ГУП "Фан ва тарацциёт", Ташкентский государственный технический университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Улмасов Тулкин Усманович
зав. лаб.,
«Адгезия и динамика композиционных материалов» ГУП «Фан ва тараккиёт», д-р. техн. наук, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Аликабулов Шухрат Абдумаликович
PhD д-р филос. по техн. наукам, доц., соискатель ГУП "Фан ва тарацциёт", Ташкентский государственный технический университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Ражабов Ёркинбек Сайфиддин угли
соискатель ГУП "Фан ва тарацциёт", Ташкентский государственный технический университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Мухиддинов Музаффар Бахтиёрович
соискатель ГУП "Фан ва тарацциёт", Ташкентский государственный технический университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент
STUDY OF THE INFLUENCE OF OPERATION MODES OF METAL TOOLING ON THE WEAR RESISTANCE OF COMPOSITE POLYMER MATERIALS
Sayibjan Negmatov
Academician of the AS RepUz, Doctor of technical sciences, professor, SUE "Fan va tarakkiyot", Tashkent state technical university, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Nodira Aded
Doctor of technical sciences, professor, Head of the State Unitary Enterprise "Fan va tarakkiyot", Tashkent State Technical University, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Библиографическое описание: ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ НА ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Негматов С.С. [и др.]. 2022. 11(104). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14502
A UNiVERSUM:
№11(104)_ЛД ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_ноябрь. 2022 г.
Tulkin Ulmasov
Head lab. "Adhesion and dynamics of composite materials" State Unitary Enterprise "Fan va tarakkiyot", Doctor of Technical Sciences, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Shukhrat Alikabulov
PhD Doctor of Philosophy in Engineering Sciences, Associate Professor, Applicant State Unitary Enterprise "Fan va tarakqiyot", Tashkent State Technical University, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Yorkinbek Rajabov
Applicant
State Unitary Enterprise "Fan va tarakqiyot", Tashkent State Technical University, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Muzaffar Mukhiddinov
Applicant
State Unitary Enterprise "Fan va tarakqiyot", Tashkent State Technical University, Republic of Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Приведены результаты экспериментального исследования износостойкости различных эпоксидных композиций в зависимости от эксплуатационных режимов металлической оснастки.
ABSTRACT
The results of an experimental study of the wear resistance of various epoxy c ompositions depending on the operating conditions of the metal tooling are presented.
Ключевые слова: металлическая оснастка, износостойкость, полимер-бетонные матрицы, композиция, антиадгезионные свойства.
Keywords: metal tooling, wear resistance, polymer-concrete matrices, composition, anti-adhesion properties.
Введение
Известно, что покрытия из полимерных материалов на рабочей поверхности технологической оснастки во время эксплуатации часто выходят из строя. Причинами этого является разрушение поверхности оснастки в результате изнашивания или отслаивания полимерного покрытия при многократном воздействии бетонной смеси в стадии формования [1].
В стадии разработки таких композиций исследователями основное внимание было уделено на антиадгезионные свойства полимера с бетоном и влияние температуры и влажности бетонной смеси на адгезионную прочность самого полимера с подложкой. Влияние же основных эксплуатационных факторов, т.е. скоростно-нагрузочных режимов на изнашивание полимерных покрытий, нанесенных на рабочую поверхность технологической оснастки при температуре и влажности, практически не изучены и износостойкость в стадии разработки полимерных композиций не учитывалась. В результате этого технологические оснастки имели невысокий потенциал работоспособности и долговечности [2].
Поэтому для создания более эффективных и работоспособных композиционных полимерных материалов для покрытия рабочих поверхностой технологической оснастки, на наш взгляд, наряду с влажностью бетонной смеси и температурно-вре-менных факторов. При этом также необходимо будет учесть влияние давления и скорости перемещения смеси на рабочей поверхности опалубки [3].
В связи этим проведение исследования по разработке оптимальных режимов получения износостойких композиционных полимерных материалов для покрытия на рабочей поверхности технологической оснастки в производстве железобетонных изделий является актуальной проблемой.
Объектами исследования являются два вида основного состава (ОС) связующего из 100 масс.ч. эпоксидной смолы марки ЭД-16, ГОСТ 10587-72, 12 масс.ч. отвердителя-полиэтиленалолиамина ТУ6-02-524-70, 20 масс.ч» пластификатора-дибутилфталата ГОСТ 8728-16 ОС-1 и из 100 масс.ч. ЭД-16, 7 масс, ч. отвердителя-пиперидина ТУ6-09-3672-74, 20 масс.ч, алифатической низкомолекулярной эпоксидной смолы ТЭГ-1ИРГУ6-05-1223-89,- ОС-2. Выбор связующего на основе ЭД-16 обусловлен его технологичностью,
№ 11 (104)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2022 г,
сравнительно высокими физико-механическими свойствами и теплостойкостью и возможностью получения покрытий как при холодном, так и горячем отверждении. Для наполнения эпоксидных композиций были выбраны выпускаемые промышленностью дисперсные и волокнистые наполнители органического, неорганического, синтетического и минерального происхождения; графит зернистый и пластинчатый, углеродные волокна, сажа, железный порошок, цемент, тальк, каолин, стекловолокно, фторопласт, полиэтилен высокой плотности.
Выбор этих наполнителей для исследования обусловлен следующим. Графит, сажа и железный порошок улучшают тепло- и электрофизические свойства композиций, а также обеспечивают высокую адгезию к металлическим поверхностям , фторопласт и полиэтилен обладают хорошими антиадгезиоными свойствами при взаимодействии с конструкционными материалами, что важно для снижения адгезии бетона к поверхностям оснастки. Углеграфитовые и стеклянные волокна придают материалу высокую прочность и повышают их устойчивость к термомеханическим воздействиям за счет армирования. Цемент, тальк и каолин выбраны с целью снижения стоимости рекомендуемых для внедрения в производство эпоксидных композиций (для применения в оснастках). Они отличаются электромагнитными свойствами, плотностью и высокой удельной поверхностью, что позволяет изучать влияние физических модификаций на свойства эпоксидных композиций.
Такое разнообразие наполнителей по виду, структуре, свойствам и назначению позволяет всесторонне изучать износостойкость эпоксидных композиций в условиях абразивной среды, что необходимо для обеспечения долговечности покрытий.
Технология получения покрытий на поверхности образцов-подножек осуществлялась следующим образом; предварительно подготавливалась композиция, которая наносилась на предварительно очищенную и обезжиренную поверхность образцов при помощи шпателя.
Композицию на основе эпоксидного олигомера готовили следующим образом; необходимое коли -чество эпоксидной смолы нагревали до 373-393 К для удаления воздушных пузырьков из массы полимера, затем при температуре 333 К при тщательном перемешивании добавляли пластификатор дибутил-фталат. После этого вводили обезжиренный и высушенный наполнитель. Непосредственно перед употреблением небольшими порциями при комнатной температуре вводили отвердитель полиэти-ленлолиамин или пиперидин. Приготовленная таким образом композиция наносилась на поверхность образцов. После нанесения композицию с полиэтилен-полиамином отверждали при температуре 383 К (1000С) в течение одного часа. А композицию с пиперидином отверждали при температуре 363 К (900С) в течение 6 час.
В настоящее время существует ряд методов для изучения изнашивания полимерных материалов. Из-
нашивание - сложный процесс разрушения поверхности материалов и сопровождается отделением из него микро или макрочастиц при многократном или одноактном взаимодействии.
Специально проведенные нами исследования по изучению характера и закономерностей разрушения поверхности форм с полимерными покрытиями показали, что разрушение поверхности покрытий различно в зависимости от технологического процесса формования. Например, для форм немедленной распалубки имеет место как абразивное, так и усталостное разрушение поверхности. В более жестких режимах формования, как пропариванием или обогревом, происходит коррозионно-механическое разрушение поверхности. Этот вид изнашивания поверхности становится переобладающим при снижении теплостойкости материала покрытия, т.е. в основном у термопластичных полимеров. Покрытия из термореактивных полимеров в основном разрушаются вследствие абразивного воздействия или из-за низкой усталостной прочности.
Для определения абразивной износостойкости материалов нами использован дисковый трибометр.
Результат исследования и их анализ
Для исследования в качестве основных эксплуатационных режимов были выбраны давление на поддон и скорость перемещения растворов в процессе формования изделий.
С целью разработки эффективных износостойких композиционных материалов были выбраны эпоксидные композиции на основе ОС-1, как более износостойкие, наполненные 25 об.ч. полиэтилена, графита, талька, железного порошка и стекловолокна. При этом вместо абразивного полотна в качестве контртела были использованы покрытия из бетонных растворов на поверхности стального диска. Испытания проводились в пределах давления 0,02-0,15 МПа и скорости 0,5-2 м/с в присутствии цемент- ного молока (25% раствор портландцемента марки 500 в воде) и без него, т.е. во влажной и сухой среде.
Из представленых на рис.1-2. данных видно, что с увеличением давления интенсивность изнашивания эпоксидных композиций увеличивается независимо от скорости скольжения как во влажной среде, так и в сухой. При этом следует отметить, что величина интенсивности изнашивания с изменением среды и условий взаимодействия трущихся тел существенно изменяется. Например, с увеличением давления от 0,05 до 0,15 МПа интенсивность изнашивания изменяется почти на два порядка и составляет во влажной среде 310-7 - 810-7 и в сухой 610-7 - 510-6, в зависимости от вида композиций. Эти показатели примерно на 1,5-2 порядка ниже по сравнению с интенсивностью изнашивания (0,15 10-6 - 1,0 10-6) композиций по абразивному полотну в жестких условиях при равных давлениях (0,1 МПа) и скорости (0,5 м/с), что объясняется изменением условий взаимодействия композиций с абразивной поверхностью в лучшую сторону за счет применения упруго -эластичного устройства в установке и присутствием цементного молока, благоприятно способствующего
№ 11 (104)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2022 г,
отводу тепла из контактной зоны. Кроме того, надо также отметить, что покрытия из бетонного раствора имеют меньшую твердость и более пологие радиусы вершин неровностей по сравнению с неровностями абразивного полотна, которые в конечном счете
существенное влияние оказывают на снижение фактического давления при контакте полимера с абразивами. В результате снижается объем микрорезания и, соответственно, интенсивность изнашивания композиций.
Рисунок 1. Зависимость интенсивности изнашивания эпоксидных композиций на основе ОС-1 по бетону от давления при различных наполнителях: 1-ПЭВП; 2-тальк; 3-без наполнителя; 4-графит; 5-железный порошок; 6-стекловолокно
О 4 8 12 р -102 МПа О 4 8 12 р-102МПа
Рисунок 2. Зависимость интенсивности изнашивания эпоксидных композиций на основе ОС-1 по бетону в присутствии влажной среды от давления при различных наполнителях: 1-ПЭВП; 2-тальк: 3-без наполнителя; 4-графит; 5-железный порошок; 6-стекловолокно
Далее рассмотрим влияние скорости скольжения на интенсивность изнашивания по сухому бетону и при влажной среде.
Увеличение интенсивности изнашивания композиций с ростом давления связано с увеличением объема микрорезания, что согласуется с данными работы.
На рисунке 4 и 5 приведены зависимости интенсивности изнашивания эпоксидных композиций ОС-1 по сухому бетону в присутствии влажной среды и скорости скольжения соответственно.
№ 11 (104)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2022 г,
Рисунок .3. Зависимость интенсивности изнашивания эпоксидных композиций на основе ОС-1 по бетону от скорости скольжения при различных наполнителях: 1-ПЭВП; 2-тальк; 3-без наполнителя; 4-графит; 5-железный порошок; 6-стекловолокно
Рисунок 4. Зависимость интенсивности изнашивания эпоксидных композиций на основе ОС-1 по бетону в присутствии влажной среды от скорости скольжения при различных наполнителях: 1-ПЭВП; 2-тальк, 3-без наполнителя, 4-графит, 5-железный порошок; 6-стекловолокно
Известно, что с увеличением скорости сколь -жения возрастает температура, которая приводит к существенным изменениям триботехнических характеристик полимерных материалов, снижая их механические и прочностные свойства. В условиях абразивного трения с увеличением температуры в контактной зоне должна увеличиваться и интенсивность изнашивания вследствие снижения твердости, что и наблюдается в наших исследованиях.
Аналогичные результаты наблюдаются в наших исследованиях (рис 4 и 5) Это отчетливо видно из сравнения результатов исследований по износостойкости композиций в зависимости от скорости скажения, особенно наполненных полиэтиленом и железным порошком, сильно отличающимися по коэффициенту теплопроводности. Очевидно, по этой причине
снижается интенсивность изнашивания композиций, наполненных полиэтиленом, по сравнению с другими композициями и она практически мало зависит от скорости во влажной среде.
Таким образом, результаты исследования показывают, что интенсивность изнашивания эпоксидных композиций существенно зависит от условий эксплуатации технологической оснастки и форм и может быть определена механическими и тепло -физическими свойствами применяемого в оснастках материала.
При этом относительная абразивная износостойкость эпоксидных композиций в условиях жесткого и упруго-эластичного взаимодействия их с абразивами по характеру одинакова, а по величине отличается.
№ 11 (104)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2022 г,
Заключение
Отмечено, что с увеличением давления интенсивность абразивного изнашивания эпоксидных композиций увеличивается независимо от условий взаимодействия трущихся тел и от вида материала, а с увеличением скорости растет в меньшей степени, особенно во влажной среде.
Установлено, что результаты проведенных исследований позволяют нам выбрать наиболее эффективные материалы для применения в формах с учетом
их условий эксплуатации, что важно для повышения эффективности работы форм и прогнозирования их долговечности в процессе эксплуатации.
Установлено, что рабочие поверхности полимерной оснастки в процессе эксплуатации подвергаются воздействию значений давления (0,05-0,15 и 0,020,05 МПа) и скорости (3-4 и 0,5,6 м/с), разным по величине и по характеру действия в зависимости от стадии технологического процесса формования изделий.
Список литературы:
1. Батяновский Э.И. Технология производства железобетонных изделий. Учебное пособие. Минск. «Высшая школа». 2019., 316 с.
2. Курочкин М.П. Прогрессивные технологии производства бетонных и железобетонных изделий. Вюник ПДАБА. №2 - 3 лютий- березень 2016., С. 92-96.
3. Думанский М.О., Александров В.М., Сытин В.И. Измерение твердости металлов и сплавов. - Архангельск, 2013. -18 с.
