CC BY
20
Оригинальная статья / Original article УДК 678.067.9:678.049
DOI: http://dx.doi.org/10.21285/1814-3520-2018-10-141-152
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЦЕЛЕВОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЭПОКСИДНЫХ МАТРИЦ И УГЛЕПЛАСТИКОВ НА ИХ ОСНОВЕ НА ТЕМПЕРАТУРУ В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ ОТВЕРСТИЙ
© Ф.А. Насонов12, С.В. Бухаров2
1Филиал Компании «Сухой» «ОКБ Сухого»,
125284, Российская Федерация, г. Москва, ул. Поликарпова, 23 А.
Национальный исследовательский университет «Московский авиационный институт»,
125993, Российская Федерация, г. Москва, Волоколамское ш., 4.
РЕЗЮМЕ. ЦЕЛЬ. В данной работе проведено изучение влияния модифицирования эпоксидных матриц и углепластиков на их основе на теплофизические параметры процессов механической обработки при образовании отверстий. Поставлена цель изготовить экспериментальные образцы из матриц и экспериментальные панели из углепластиков на основе модифицированных матриц. Необходимо выявить наличие зависимости тепловых эффектов процессов механической обработки от степени модифицирования матриц и углепластиков. МЕТОДЫ. Цели данной работы достигаются экспериментальными методами. Эксперимент включал: изготовление экспериментальных панелей (подготовка связующего, жидкофазное совмещение с сухим наполнителем, пропитка и формование вакуум-автоклавным методом); проверку их качества и механических свойств (неразрушающий контроль экспериментальных панелей акустическими методами и стандартные механические испытания); проведение измерения температуры резания при образовании отверстий образцов из экспериментальных панелей (инфракрасная термография зоны образования отверстий). РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Наименьшее тепловыделение для матричных образцов зафиксировано в интервалах 0.1...0.3 % масс. в зависимости от типа применяемого инструмента. Для углепластиковых образцов на основе модифицированных матриц пики наименьшего тепловыделения смещаются в диапазон 0.2.0.5 %. Снижение максимумов температур в этих диапазонах объясняется антифрикционными свойствами модификатора стеарат цинка: снижаются коэффициент и силы трения. Дальнейшее повышение концентрации модификатора приводит к восстановлению или даже превышению тепловых эффектов относительно исходных немодифицированных матриц и углепластиков (0 % стеарат цинка), что предположительно можно объяснить снижением эффективности резания при пониженных коэффициентах трения. Смещение пиков вправо и некоторое их «уширение» для углепластиковых образцов, вероятно, связано с теплофизиче-скими свойствами наполнителя, которые изменяют условия теплоотвода из зоны контакта трущихся тел (деталь и обрабатывающий инструмент). На практике представляет интерес именно углепластик, как композиционное сочетание матрицы и углеродного наполнителя, который, по результатам данных исследований, имеет более выгодные значения тепловых параметров процессов механической обработки. ВЫВОДЫ. Показано отсутствие отрицательного влияния модифицирования на механические свойства углепластика на основе модифицированной композиции. Выявлены зависимости тепловых эффектов процессов механической обработки при формировании отверстий в образцах от концентрации СЦ, что подтверждает эффективность модифицирования.
Ключевые слова: эпоксидные углепластики, модификатор стеарат цинка, пропитка под давлением, автоклавное формование, инфракрасная термография.
Информация о статье. Дата поступления 26 мая 2018 г.; дата принятия к печати 28 сентября 2018 г.; дата онлайн-размещения 31 октября 2018 г.
0
1Насонов Федор Андреевич, аспирант, инженер-технолог 1 категории Научно-исследовательского отделения Технологии «ОКБ Сухого», e-mail: nasonovf2006@mail.ru
Fedor A. Nasonov, Postgraduate student, 1 Category Technical Engineer of the Sukhoi Design Bureau Research Department, e-mail: nasonovf2006@mail.ru
2Бухаров Сергей Викторович, доктор технических наук, профессор кафедры технологии композиционных материалов, конструкций и микросистем, e-mail: bukharovsv@mail.ru
Sergey V. Bukharov, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Technology of Composite Materials, Structures and Microsystems, e-mail: bukharovsv@mail.ru
Формат цитирования. Насонов Ф.А., Бухаров С.В. Исследование влияния целевого модифицирования эпоксидных матриц и углепластиков на их основе на температуру в зоне резания при образовании отверстий // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22. № 10. С. 141-152. DOI: 10.21285/1814-35202018-10-141-152
STUDYING THE EFFECT OF SPECIAL MODIFICATION OF EPOXY MATRICES AND EPOXY MATRIX-BASED CARBON FIBER COMPOSITES ON THE TEMPERATURE IN THE CUTTING ZONE UNDER HOLE FORMATION
F.A. Nasonov, S.V. Bukharov
Branch of the Sukhoi Company Sukhoi Design Bureau, 23A, Polikarpov St., Moscow, 125284, Russian Federation Moscow Aviation Institute (National Research University), 4, Volokolamskoe shosse, Moscow, 125993, Russian Federation
ABSTRACT. PURPOSE. The paper studies the effect of the special modification of epoxy matrices and epoxy matrix-based polymer composites on thermophysical parameters of machining processes under hole formation. A goal is set to produce experimental samples from matrices and experimental panels from carbon fiber plastics based on modified matrices. It is necessary to reveal whether there is any dependence of machining process thermal effects on the modification degree of matrices and carbon fiber plastics. METHODS. Experimental methods are used to achieve the purposes of this work. The experiment includes: production of experimental panels (binder preparation, liquid-phase combination with a dry filler, impregnation and vacuum-pressure oxidation molding); checking of their quality and mechanical properties (nondestructive testing of experimental panels by acoustic methods and standard mechanical tests); measurement of the cutting temperature under hole drilling in the sample made of experimental panels (infrared thermography of the hole formation zone). RESULTS AND THEIR DISCUSSION. It has been determined that the matrix samples feature the lowest heat release in the intervals from 0.1 to 0.3% wt depending on the type of the tool used. The peaks of the lowest heat release of the matrix-based carbon plastic samples are shifted to the range from 0.2 to 0.5%. The decrease in the maximum temperature in these ranges is due to the antifriction properties of the zinc stearate modifier: the coefficient and friction forces are reduced. Further increase in the modifier concentration leads to the recovery or even excess of the thermal effects relative to the initial unmodified matrices and carbon fiber plastics (0 % zinc stearate). This fact can presumably be explained by the decrease in cutting efficiency at reduced friction coefficients. The shifts of the peaks to the right and their "widening" for carbon fiber plastic samples is probably related to the thermophysical properties of the filler, which change the conditions of heat removal from the contact zone of friction bodies (a part and a processing tool). It is the carbon fiber plastic that is of some practical interest being a composite combination of a matrix and a carbon filler, which demonstrates more advantageous values of the thermal parameters of machining processes according to the study results. CONCLUSIONS. It has been shown that modification does not have any negative effect on the mechanical properties of modified composition-based carbon plastic. The dependences of the thermal effects of the machining processes under the hole formation in the samples on zinc stearate modifier concentration have been revealed. This fact proves the effectiveness of modification.
Key words: epoxy carbon fiber plastic, zinc stearate modifier, pressure impregnation, pressure oxidation molding, IR thermography
Information about the article. Received May 26, 2018; accepted for publication September 28, 2018; available
online October 31, 2018.
For citation. Nasonov F.A., Bukharov S.V. Studying the effect of special modification of epoxy matrices and epoxy matrix-based carbon fiber composites on the temperature in the cutting zone under hole formation. Vestnik Irkutskogo gosudar-stvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2018, vol. 22, no. 10, pp. 141-152. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-10-141-152. (In Russian)
0
Введение
Материаловедческий подход к решению проблем достижения высоких технологических и эксплуатационных качеств конструкций из полимерных композиционных
материалов является одним главных при создании новых материалов или совершенствовании уже созданных. Одним из типичных примеров такого подхода можно
0
назвать, например, целевое модифицирование эпоксидных матриц и композитов на их основе. Так, в работах [1, 2] в качестве целевого модификатора использовано поверхностно-активное вещество (ПАВ) стеарат цинка, которое широко применяется в технологии пластмасс и армированных пластиков в качестве антиадгезионной и антифрикционной добавки, в качестве «внутренней смазки» в процессе переработки стеклопластиков методом пултрузии при получении профильных изделий для снижения трения между стенками рабочей камеры пул-трудера и материала, находящегося в вяз-котекучем состоянии, для снижения «ломки» волокон наполнителя при прохож-
дении при высоком давлении профилирующей головки пултрудера в практически от-вержденном виде, а также для снижения адгезионного взаимодействия между материалом и рабочими металлическими поверхностями пултрудера и профилирующего инструмента.
В данной работе предлагается применять данную добавку с целью улучшения условий механической обработки уже отформованного пластика. Проводится исследование влияния целевого модифицирования на теплофизические показатели процессов при образовании отверстий методами механической обработки в деталях из углепластика.
Цель исследования
Поставлена цель изготовить экспериментальные образцы из матриц и экспериментальные панели из углепластиков на основе модифицированных матриц. Необ-
ходимо выявить наличие зависимости тепловых эффектов процессов механической обработки от степени модифицирования матриц и углепластиков.
Объекты и методы исследования
В качестве объекта исследования выступает полимерный композиционный материал - углепластик - на основе компонентов: эпоксидная смола ЭД-20 в системе с отвердителем ПЭПА (полиэтиленполиа-мин), модификатор стеарат цинка (СЦ)3, однонаправленный углеволокнистый наполнитель в виде ленты углеродной марки Porcher 14535. Особо стоит подчеркнуть, что в качестве матричного материала («модельное связующее») выбрано достаточно хорошо изученное связующее на основе ЭД-20+ПЭПА, широко применяемое в аэрокосмической отрасли и по сей день, но именно в качестве компонентов клеев, вспенивающихся заполнителей и т.д. При создании новых материалов и их модифицировании непременно должны использоваться совре-
менные и перспективные высокотехнологичные матричные системы сложных составов с выдающимися эксплуатационными характеристиками.
Непосредственно после добавления модификатора в заданных диапазонах концентраций от 0 до 5,0% масс. в смолу ЭД-20, для улучшения его распределения образцы композиций обрабатывали в ультразвуковой ванне мощностью 50 Вт в течение 15 мин. Совмещение композиций и наполнителя производили жидкофазным способом (нанесение и полив в заданных количественных соотношениях) [3], пропитку и последующее формование образцов проводили вакуум-автоклавным способом. Режим пропитки и формования были назначены в соответствии с типовыми технологическими
3ТУ 2432-011-10269039-2013 Цинка стеарат. Введен 31-05-2013. Москва: Техэксперт, 2013. / TU 2432-011 10269039-2013 Zinc stearate. Introduced 31 May 2013. Moscow: Techexpert, 2013.
параметрами (по «горячему режиму») для связующего системы ЭД-20+ПЭПА7 [3-6]. Изготовленные панели прошли для подтверждения качества неразрушающий контроль акустическим импедансным методом с помощью импедансного дефектоскопа ДАМИ-С08 с преобразователем типа ПАДИ-8 в соответствии с ПИ 1.2.171-81. Для подтверждения механических свойств из дан-
ных панелей были изготовлены и испытаны на испытательной машине Instron 10T образцы на растяжение4, сжатие5, межслоевой сдвиг6. Для снятия тепловых эффектов при механической обработке в обрабатывающем центре с числовым программным управлением (ЧПУ) использован инфракрасный тепловизор с функцией записи модели Flir ThermaCAM.
Результаты исследования и их обсуждение
В предыдущих работах [2, 6] было проведено исследование влияния модифицирования системы ЭД-20+ПЭПА и углепластика на его основе на основные технологические свойства (вязкость связующего, смачивающая способность, приспособленность качественной пропитки волокон наполни-
теля, кинетические параметры реакции отверждения и пр.). Проведен неразрушающий контроль опытных панелей и сняты основные механические свойства углепластика на основе модифицированной матрицы. Общий вид фрагмента изготовленной панели представлен на рис. 1.
Рис. 1. Фрагмент отформованной экспериментальной панели (количество слоев - 10, схема
армирования - 0°/90°)
Fig. 1. Fragment of the experimental molded panel ( number of layers - 10, reinforcement pattern - 0°/90°)
4ГОСТ 25.601-80. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания плоских образцов на растяжение при нормальной, повышенной и пониженной температурах. Введ. 1981-07-01. Постановление Государственного комитета СССР по стандартам от 27 августа 1980 г. № 4448. М.: Стандартинформ, 2005. / GOST 25.601-80. Calculations and strength tests. Mechanical testing methods of composite materials with a polymer matrix (composites). Method for testing flat specimens for tensile stress at normal, elevated and low temperatures. Introduced 1 July 1981. Resolution of the USSR State Committee on Standards of 27 August 1980 No. 4448. Moscow: Standartinform, 2005.
5ГОСТ 25.602-80 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания на сжатие при нормальной, повышенной и пониженной температурах. Введ. 1981-07-01. Постановление Государственного комитета СССР по стандартам от 27 августа 1980 г. № 4449. М.: Стандартинформ, 2005. / GOST 25.602-80 Calculations and strength tests. Methods of mechanical testing of composite materials with a polymer matrix (composites). Compression test method at normal, high and low temperatures. Introduced 1 July 1981. Resolution of the USSR State Committee on Standards of 27 August 1980 No. 4449. Moscow: Standartinform, 2005.
6ОСТ 1 90199-75. Материалы полимерные композиционные. Метод определения прочности при сдвиге путем испытания на изгиб. Введ...76-07-01. Москва: СтандартИнформ, 76. 17 с. / OST 1 90199-75. Composite polymer materials. Method of shear strength determination by a bending test. Introduced ... 1 July 1976. Moscow: StandartInform, 76. 17p.
7Авиационные материалы: справочник: в 9 т. / под ред. А.Т. Туманова, М.: ОНТИ, 1973. Т. 9. С. 43-56. / Aviation materials: reference book: in 9 volumes / under edition of A.T. Tumanov, Moscow: ONTI, 1973. Vol. 9. P. 43-56.
Для подтверждения отсутствия отрицательного влияния модифицирования на механические свойства пластика были испытаны стандартные образцы. Основные механические свойства приведены в графи-
ческом виде на рис. 2-3.
Показано, что модифицирование эпоксидной матрицы и конструкционного углепластика на ее основе, полученного методом пропитки под давлением с последую-
Пред 1350 1150 350 ^ 750 550 1 350 С ел про чности МПа
V
1 -
н
, , , ,
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Конц. модификатора, % месс. —+—Прочность при раст. —□—Прочность при сжат.
Рис. 2. Графическая зависимость средних значений прочности образцов из углепластика при растяжении и при сжатии от концентрации модификатора Fig. 2. Graphical dependence of the mean values of CFRP specimen strengths under tension and compression from modifier concentration
Предел прочности, МПа
31 23 27 25 23 21 13 D
1 2 А Прочность при цЦБИГе 4 5 Конц, модификатора, % масс.
Рис. 3. Графическая зависимость средних значений прочности образцов из углепластика при межслоевом сдвиге от концентрации модификатора Fig. 3. Graphical dependence of the mean values of CFRP specimen strengths under interlaminar shear of modifier concentration
щим вакуум-автоклавным формованием в диапазоне концентраций 0...5.0% не снижает прочностных показателей для нагру-жений типа растяжение и сжатие. Наблюдается снижение прочности при межслоевом сдвиге при концентрациях, приближающихся к 5%. Для нагружений типа растяжение и сжатие наблюдаются максимумы показателей при 0.5 и 0.1-0.3% соответственно.
Для сравнительного анализа тепловых эффектов при механической обработке для образования отверстий был использован метод теплового неразрушающего контроля в режиме реального времени механической обработки образцов.
На механическую обработку образцов в виде пластин с номинальными габаритами из матричных образцов, полученных методом заливки без давления и отформованных образцов из углепластика, была написана управляющая программа обрабатывающего центра с ЧПУ для образования сквозных отверстий с заданными режимами резания (скорость N = 1000 об/мин, подача Э = 30 мм/мин). Образование отверстий производилось тремя типами специализированного инструмента: сверло из быстрорежущей стали, фреза торцевая трубчатого типа с алмазным среднезернистым напылением, фреза торцевая из быстрорежущей стали - шпоночная трехзаходная. Воздушное принудительное охлаждение и подача смазывающих охлаждающих жидкостей были отключены. Механическая обработка производилась с открытыми дверями центра при обеспечении выполнения требований техники безопасности.
Реализация температурных измерений при механической обработке материалов представляет собой сложную инженерную задачу, что обусловлено рядом причин. Основными из них являются малые размеры площадок, на которых протекают тепловые процессы, неравномерное распределение температуры по глубине и вдоль поверхностей контактирующих тел, весьма краткий период существования и случайный
во времени и пространстве характер появления единичных тепловых источников [7, 8]. В данном исследовании применен прямой метод бесконтактного измерения температуры ИК-термография [8-15]. Для снятия тепловых эффектов при механической обработке использован инфракрасный тепловизор с функцией записи модели Flir Ther-maCAM. Тепловизор был установлен напротив раскрытых дверц обрабатывающего центра по осевой линии механической обработки на стационарном штативе при удалении (1000 ± 50) мм от зоны механической обработки.
Линия визирования «видоискатель -объектив - накерненная метка на образце» была расположена под углом (30 ± 5)° (схема на рис. 4). Метки на образцах были нанесены предварительно в соответствии с управляющей программой на глубину 0.5 мм. В образцах (рис. 5) каждый ряд отверстий выполнялся последовательно с выдержкой на воздухе инструмента и заготовке, а также их очистке. Пример момент-ного снимка тепловой картины приведен на рис. 6. После сверления первого отверстия в ряду инструмент не выдерживался до начальной температуры. До момента пуска сверления запускалась запись тепловой картины с частотой съемки 1 с-1.
На рис. 7 и 8 изображены фрагменты испытанных образцов: матричных и углепластиков соответственно.
В табл. 1 и 2 представлены усредненные показатели температурных максимумов в зависимости от вида инструмента и степени модифицирования эпоксидной матрицы. Образцы, значения по которым представлены в табл. 2, изготовлены методом заливки без давления7 [2, 6]. Образцы углепластиков изготовлены методом пропитки под давлением и формования с использованием вакуум-автоклавного спо-соба7 [2, 6].
На рис. 9 представлены в графическом виде зависимости температурных максимумов от степени модифицирования и вида инструмента для матричных и углепла-стиковых образцов.
ш
Рис. 4. Схема взаимного расположения обрабатывающего центра - образца - тепловизора: 1 - образец; 2 - рабочий режущий инструмент; 3 - зажимной патрон; 4 - рабочий стол центра; 5 - обрабатывающий центр с ЧПУ; 6 - тепловизор; 7 - объектив; 8 - оптико-цифровой преобразователь; 9 - видоискатель; 10 - опора Fig. 4. Diagram of mutual arrangement of the processing center - sample - thermal imaging device: 1 - sample; 2 - working cutting tool; 3 - clamping chuck; 4 - working table of the processing center; 5 - machining center with CNC; 6 - thermal imaging device; 7 - object lens; 8 - optical-digital converter; 9 - viewfinder; 10 - support
Рис. 5. Эскиз матричного заливочного образца Fig. 5. Matrix fill pattern sketch
Тзад - значение начальной температуры;
Тчк - моментное значение температуры в зоне обработки (под перекрестьем);
А - разница значений
Тчк и Тзад.
Рис. 6. Пример моментного снимка тепловой картины процесса образования отверстия методом механической обработки Fig. 6. Snapshot example of a hole drilling thermal picture
Рис. 7. Пример матричного образца после образования отверстий методами механической обработки: 1 - сверло из быстрорежущей стали, 0 5.2; 2 - фреза трехзаходная, 0 6.0; 3 - фреза торцевая трубчатая с алмазным напылением, 0 6.0; А, Б, В - три последовательных прохода без
промежуточного охлаждения Fig. 7. An example of a matrix sample after hole formation by machining methods: 1- drill made of high-speed steel, 0 5.2; 2 - triple cutter, 0 6.0; 3 - end tubular cutter with diamond coating, 0 6.0; A, B, B - three successive
passes without intermediate cooling
Рис. 8. Серия композитных образцов на основе модифицированных матриц после образования отверстий методами механической обработки: 1 - Сверло из быстрорежущей стали, 0 5.2; 2 - фреза трехзаходная, 0 6.0; 3 - фреза торцевая трубчатая с алмазным напылением, 0 6.0; А, Б, В - три
последовательных прохода без промежуточного охлаждения; 1к...6к - номера образцов Fig. 8. A series of composite samples on the basis of modified matrices after hole formation by machining methods: 1 - drill made of high-speed steel, 0 5.2; 2 - triple cutter, 0 6.0; 3 - end tubular cutter with diamond coating, 0 6.0; А, Б, В - three successive passes without intermediate cooling; 1к...6к - sample numbers
0
Таблица 1
Усредненные показатели температурных максимумов в зоне сверления в зависимости от вида инструмента и степени модифицирования эпоксидной матрицы
Table 1
Average temperature maxima in the drilling area depending on the tool type _and epoxy matrix modification degree_
Концентрация модификатора, % масс. Инструмент
Сверло, 0 5.2 Фреза трехзаходная,0 6.0 Фреза торцевая трубчатая с алмазным напылением, 0 6.0
Ср. значение температу ры*, °С
Тмакс Тмакс Тмакс
0 52 85 95
0.1 40 83 56
0.2 37 50 60
0.3 38.8 55 65
0.5 45.3 70 80
1.0 51 75 90.6
2.0 56.5 80 90.5
3.0 57 80 92
5.0 59.6 85 84
^Примечание: среднее значение температур при трех последовательных измерениях. Тзад = 28-30°С.
Таблица 2
Усредненные показатели температурных максимумов в зоне сверления в зависимости от вида инструмента и степени модифицирования матрицы эпоксидного углепластика
Table 2
Average temperature maxima in the drilling zone depending on the tool type and modification degree of the epoxy carbon fiber matrix_
Вариант образца Концентрация модификатора, % масс. Инструмент
Сверло, 0 5.2 Фреза трехзаходная, 0 6.0 Фреза торцевая трубчатая с алмазным напылением, 0 6.0
Ср. значение температуры*, °С
Тмакс Тмакс Тмакс
1к 0 41.7 55.6 69.8
2к 0.1 30.5 56.6 51.6
3к 0.3 33.3 46.5 44.5
4к 0.5 32.5 36.1 46.3
5к 1.0 37.5 51.5 66.4
6к 5.0 53.3 54.3 71.2
^Примечание: среднее значение температур при трех последовательных измерениях. Тзад = 27-28°С.
Рис. 9. Графическое представление усредненных (по трем точкам) зависимостей температурного максимума процесса образования отверстий в матричных и углепластиковых образцах. Линии для
углепластиков имеют удвоенную толщину начертания Fig. 9. Graphical representation of averaged (by three points) dependences of the temperature maximum of the hole formation process in matrix and carbon fiber samples. Carbon fiber lines are double thick
Ш
Наименьшее тепловыделение для матричных образцов зафиксировано в интервалах 0.1...0.3 % масс. в зависимости от типа применяемого инструмента. Для углепластиковых образцов на основе модифицированных матриц пики наименьшего тепловыделения смещаются несколько правее - в диапазон 0.2 ... 0.5%. Снижение максимумов температур в этих диапазонах объясняется антифрикционными свойствами модификатора СЦ: снижаются коэффициент и силы трения. Дальнейшее повышение концентрации модификатора приводит к восстановлению или даже превышению тепловых эффектов относительно исходных немодифицированных матриц и углепластиков (0% СЦ), что предположительно можно объяснить снижением эффективности резания при пониженных коэффициентах трения. Смещение пиков вправо и некоторое их «уширение» для углепластиковых образцов,
вероятно, связано с теплофизическими свойствами наполнителя, которые изменяют условия теплоотвода из зоны контакта трущихся тел (деталь и обрабатывающий инструмент). На практике представляет интерес именно углепластик, как композиционное сочетание матрицы и углеродного наполнителя, который по результатам данных исследований имеет более выгодные значения тепловых параметров процессов механической обработки. При определенных концентрациях для каждого типа матрицы введение модификатора может служить основой для улучшения условий механической обработки, ее интенсификации и снижения количества наносимых ею микроповреждений. Данное обстоятельство будет влиять на качество образуемых отверстий, на их точность и квалитет (в т.ч. благодаря снижению термических усадок).
Заключение
При материаловедческом подходе к изменению физико-механических свойств полуфабрикатов и материалов для переработки в изделия, в частности с помощью модифицирования матриц, необходимо принимать в расчет возможное влияние целевых добавок на механические свойства, которые обусловливают годность материалов к работе в конструкциях с заданными показателями безопасности, качества и надежности.
Показано отсутствие отрицательного влияния модифицирования на механические свойства углепластика на основе модифицированной композиции. Выявлены зависимости температур в зоне резания при механической обработке, при формировании отверстий в образцах от концентрации СЦ, что подтверждает эффективность целевого модифицирования.
Библиографический список
1. Коротков С.Н., Жовнер Б.А. Исследование методом ДСК антиадгезионных добавок на время отверждения эпоксидных связующих в процессе пултрузии // Пластические массы. 1991. № 5. С. 46.
2. Насонов Ф.А. Исследование эффективности целевого модифицирования углепластика и применения стеклопластиковых втулок при решении проблем микроповреждаемости конструкционных углепластиков при образовании отверстий методами механической обработки. Итоги науки // Избранные труды Всероссийской конференции по новым технологиям. М.: РАН, 2017. Вып. 32. С. 64-78.
3. Мийченко И.П. Технология полуфабрикатов полимерных материалов. СПб.: Изд-во Научные основы и технологии, 2012. С. 120-132.
4. Чернин И.З., Смехов Ф.М., Жердев Ю.В. Эпоксидные полимеры и композиции. М.: Химия, 1982. С. 632.
5. Михайлин Ю.А. Конструкционные полимерные композиционные материалы. СПб.: Научные основы и технологии, 2008. С. 124-154.
6. Насонов Ф.А., Алексашин В.М., Мельников Д.А., Бухаров С.В. Исследование модифицирования эпоксидного связующего и углепластика на его основе стеаратом цинка // Клеи. Герметики. Технологии. 2018. № 9. С. 24-31.
7. Ersoy A., Buyuksagic S., Atici U. Wear characteristics of circular diamond saws in the cutting of different hard abrasive rocks // Wear. 2005 (258). С. 1422-1436.
8. Богданович П.Н., Ткачук Д.В., Белов В.М. Методы регистрации температуры при трении и механической обработке твердых тел // Трение и износ. 2006. № 4. С. 444-456.
9. Биленко С.В., Саблин П.А., Леонтьевская Н.К. Использование цветовой пирометрии при измерении стружки при высокоскоростной обработке // Контроль. Диагностика. 2013. № 8. С. 37-43.
10. Вавилов В.П. Инфракрасная термография и тепловой контроль. 2-е изд. Москва: Спектр, 2013. 542 с.
11. Глинка В.А. Инфракрасная термография в контроле и диагностике оборудования при механической обработке // Вестник УРАО. 2014. № 3 (71). С. 109112.
12. Wanigarathne P.C., Kardekar A.D., Dillon O.W., et al. Progressive tool-wear in machining with coated grooved tools and its correlation with cutting temperature // Wear. 2005. (259). Р. 1215-1224.
13. Bhushan B. Tribology and Mechanics of Magnetic Storage Devices. New York: Springer Verlag. 1990.
14. Young H.T. Cutting temperature responses to flank wear//Wear. 1996 (201), 117-120.
15. Минкин Ю.Б., Михайлов С.В. Тепловизионный контроль процесса резания материалов // Вестник РГАТА. 2011. № 1. С. 83-86.
References
1. Korotkov S.N., Govner B.A. Study of anti-adhesive additives by the DSK method on epoxy resin curing time under the pultrusion process. Plasticheskie massy [Plastic Masses], 1991, no. 5, pp. 46. (In Russian)
2. Nasonov F.A. Study of CFRP target modification efficiency and GRP bushing application when solving the problems of structural carbon plastics microdamage under hole formation by machining methods. Results of science. Izbrannyye trudy Vserossiyskoy konferentsii po novym tekhnologiyam. [Selected works of the all-Russian conference on new technologies]. Moscow: Russian
Academy of Sciences, 2017, Issue 32, pp. 64-78. (In Russian)
3. Myichenko I.P. Tekhnologiya polufabrikatov po-limernyh materialov [Technology of semi-finished products of polymeric materials]. Saint-Petersburg: Scientific foundations and technologies Publ., 2012, pp. 120-132. (In Russian)
4. Chernin I.Z., Laughter F.M., Zherdev, Y.V. Epoksidnye polimery i kompozicii [Epoxy polymers and compositions]. Moscow: Chemistry Publ., 1982, pp. 6-32. (In Russian).
5. Mikhailin Yu. A. Konstrukcionnye polimernye kompozi-cionnye materialy [Structural polymer composite materials]. Saint-Petersburg: Scientific bases and technologies Publ., 2008, pp. 124-154. (In Russian)
6. Nasonov F.A., Aleksashin V.M., Mel'nikov D.A., Buha-rov S.V. Studying the effect of zinc stearate modification of epoxy matrix and epoxy matrix-based carbon plastic on the main technological properties of the compound. Klei. Germetiki. Tekhnologii [Problems of Materials Science], 2018, no. 9, pp. 24-31. (In Russian)
7. Ersoy A., Buyuksagic S., Atici U. Wear characteristics of circular diamond saws in the cutting of different hard abrasive rocks. Wear, 2005 (258), pp. 1422-1436.
8. Bogdanovich P.N., Tkachuk D.V., Belov V.M. Methods of temperature recording in friction and machining of solids. Trenie iiznos [Friction and Wear], 2006, no. 4, pp. 444-456. (In Russian).
9. Bilenko S.V., Sablin P.A., Leontievskaya N.K. Use of color pyrometry at measurement of temperature of shaving at high-speed processing. Kontrol'. Diagnostika
Критерии авторства
Насонов Ф.А., Бухаров С.В. заявляют о равном участии в получении и оформлении научных результатов и в равной мере несут ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
[Testing. Diagnostics], 2013, no. 8, pp. 37-43. (In Russian)
10. Vavilov V.P. Infrakrasnaya termografiya i teplovoj kontrol' [IR-thermography and thermal control]. Moscow: Spectrum Publ., 2013, pp. 542. (In Russian).
11. Glinka V.A. IR-thermography in equipment control and diagnostics under mechanical processing. Vestnik URAO [URAO Bulletin], 2014, no. 3 (71), pp. 109-112. (In Russian)
12. Wanigarathne P.C., Kardekar A.D., Dillon O.W., et al. Progressive tool-wear in machining with coated grooved tools and its correlation with cutting temperature. Wear. 2005 (259), pp. 1215-1224.
13. Bhushan B. Tribology and Mechanics of Magnetic Storage Devices. New York: Springer Verlag, 1990.
14. Young H.T., Cutting temperature responses to flank wear // Wear. 1996 (201), pp. 117-120.
15. Minkin Yu.B., Mikhailov S.V. Thermal imaging control of the material cutting process. Vestnik RGATA [Vestnik of P.A. Solovyov Rybinsk State Aviation Technical University], 2011, no. 1, pp. 83-86. (In Russian)
Authorship criteria
Nasonov F.A., Bukharov S.V. declare equal participation in obtaining and formalization of scientific results and bear equal responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.
