Исследование вязкоупругих свойств рабочих сред для абразивно-экструзионной обработки Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки

Следовательно, наиболее благоприятным является исследования, практика : моногр. ; Сиб. гос. аэрокос-тепловой режим РС ниже 40 оС. мич. ун-т. Красноярск, 2005. 220 с.

Библиографическая ссылка © Савин Д. И., Макеев В. В.,

1. Сысоев С. К., Сысоев А. С. Экструзионное хо- Сысоева Л. П., 2014

нингование деталей летательных аппаратов: теория,

УДК 621.923.9

А. Е. Саклакова, Д. И. Колобовникова Научный руководитель - Л. П. Сысоева Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЯЗКОУПРУГИХ СВОЙСТВ РАБОЧИХ СРЕД ДЛЯ АБРАЗИВНО-ЭКСТРУЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ

Рассмотрены особенности инструмента для абразивно-экструзионной обработки (АЭО). Обоснована необходимость определения свойств рабочей среды (РС), влияющих на характер ее течения. Исследовано влияние состава РС на ее вязкоупругие свойства.

Особенности процесса абразивно-экструзионной обработки (АЭО), помимо прочего, определяются особенностями применяемого инструмента - вязко-упругой рабочей среды (РС). РС для АЭО представляет собой многокомпонентную смесь - наполненный абразивом и иными компонентами (пластификаторами и модификаторами) высокомолекулярный полимер. Характер течения РС при ее экструзии под давлением (4... 12 МПа) вдоль обрабатываемой поверхности определяется технологическими режимами обработки (давлением в системе) и вязкоупругими свойствами самой РС, определяемыми ее составом (наличием и концентрацией компонентов) [1]. Исследование вязких свойств РС исключительно важно для определения характеристик среды, обеспечивающих сдвиговое течение при заданных условиях (геометрических характеристиках обрабатываемой поверхности, режимах обработки и т. д.).

Вязкие свойства РС можно описать как динамической вязкостью (эффективной вязкостью) (Пас), характеризующей параметры течения под действием приложенного напряжения, так и кинематической вязкостью (м2/с), характеризующей течение под действием силы тяжести. Определение вязкости по истечению РС через капиллярный вискозиметр в нашем случае затруднено, так как плотность среды, адгезионные явления и трение в зоне контакта по длине капилляра препятствуют ее течению только под действием силы тяжести без приложения дополнительного усилия. В связи с этим зависимость кинематической вязкости РС от ее состава определялась по площади растекания образца.

Основа образцов РС приготовлена на основе каучука синтетического термостойкого диметилсилокса-нового СКТ в двух вариантах: с добавлением различных модификаторов в концентрации 10 % по массе. В качестве абразива использован электрокорунд белый

марки 12Н (25А) зернистостью Б100 с варьированием концентрации 40-50-60 % по массе.

Полученные данные (рис. 1) показывают, что скорость растекания вначале неоднородна вследствие первоначальной структуризации макромолекул каучука после приложенного напряжения при формировании образцов. Через 30 мин скорость растекания выравнивается и уменьшается до нуля при достижении предела, когда процесс прекращается и «капля» сохраняет свой размер постоянным либо вследствие поверхностного натяжения, либо за счет межмолекулярного взаимодействия. При этом хорошо заметно влияние концентрации на величину предельной площади растекания.

Проведенные наблюдения позволили определить зависимость кинематической вязкости цк от концентрации абразива для различных составов РС (табл. 1).

Значения кинематической вязкости для различных составов РС

Модификатор Ка, % масс. Д5Е, м210-3 Пк, м2/с10-6

Основа № 1 40 0,746 0,207

50 0,635 0,176

60 0,517 0,144

Основа № 2 40 1,340 0,372

50 0,787 0,219

60 0,687 0,191

Упругие свойства РС оценивались по эластичности образцов. по формуле R = h/Я, где R - эластичность образца, %; h - высота отскока шарика, мм; Н -высота подъема шарика в исходной позиции, мм. Высота отскока шарика позволяет оценить упругий ответ РС на кратковременно (мгновенно) приложенное напряжение.

Секция « Технология производства ракетно-космической техники»

Рис. 2. Зависимость эластичности образцов от состава РС

ч я

3

о

4 =

о Я а

ч В

и о

е

О

1,100

|5 1,000 о

vi

в 0,900

« 0,800

м

%

а 0,700

0,600 0,500 0,400

• ---

V Л-ч \ -А

Ж * ч

\ л \ ь

\

■

10 20 30 40 50 60 300 1800

Время выдержки Т, мин

-♦-основа №1; Ка=40%

-X-основа №2; Ка=40

■ - основа №1; Ка = 50%

■ - основа №2; Ка=50%

-А — основа №1; Ка=60% - •■ - - основа №2; Ка=60%

Рис. 1. Зависимость площади растекания образцов от времени выдержки

40

50

60

Ка, %

основа №1

основа №2 •

основа №3

Исследование проводилось на образцах, приготовленных на основе каучука СКТ с добавлением трех вариантов модификатора (основа № 1, № 2 и № 3). В качестве абразива аналогично предыдущему случаю использовался электрокорунд белый 12Н зернистостью Б100. К основе № 3 добавлялся электрокорунд нормальный 14А зернистостью Б40). Концентрация абразива во всех случаях варьировалась от 40 до 60 % по массе с шагом 10 %.

График зависимости эластичности РС от концентрации абразива (рис. 2) показывает, что упругие свойства РС, приготовленной на основе № 1, с увеличением концентрации абразива увеличиваются.

Для РС, приготовленных на основе № 2 и № 3, зависимость обратная. Вероятно, это связано с особенностью химических реакций образования дополнительных связей на концевых метильных радикалах.

Библиографическая ссылка

1. Сысоев С. К., Сысоев А. С. Экструзионное хо-нингование деталей летательных аппаратов: теория, исследования, практика : моногр. ; Сиб. гос. аэрокос-мич. ун-т. Красноярск, 2005. 220 с.

© Саклакова А. Е., Колобовникова Д. И., 2014