CC BY
168
II КОНСТРУКЦІЙНІ І ФУНКЦІОНАЛЬНІ МАТЕРІАЛИ
УДК 678.675 Канд. техн. наук А. И. Буря1, канд.техн. наук Е. Ф. Кудина2, Н. С. Гаюн1
1 Государственный аграрный университет, г. Днепропетровск; 2 Институт механики металлополимерных систем им . В. А. Белого НАН Беларуси, г. Гомель
ВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ И СОДЕРЖАНИЯ НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА СВОЙСТВА КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ФЕНИЛОНА
Исследованы физико-механические и триботехнические свойства материалов, полученных на основе термопласта фенилон С-2, модифицированного терморасширенным графитом и синтезированным эпоксисиликатом кобальта. Установлены оптимальные состав композита и режимы эксплуатации. Показано, что совместное использование наполнителей приводит к их взаимному активированию и синергическому эффекту, позволяющему широко варьировать эксплуатационные свойства материала.
Ключевые слова: наполнитель, трение, износ, прочность.
Интенсивное развитие различных областей техники требует разработки новых композиционных материалов на основе полимеров, обладающих высокими значениями эксплуатационных свойств в широком интервале температур. Для практического применения пластмасс часто требуется, чтобы изделие обладало, с одной стороны, способностью значительно деформироваться и не разрушаться при больших нагрузках, а с другой - при умеренных нагрузках противодействовать внешним силам, сохранять размеры и форму [1]. Эти требования, как правило, могут быть удовлетво -рены только частично. Многие ненаполненные термопласты обладают хорошей стойкостью к ударным нагрузкам и выдерживают значительные деформации без разрушения вследствие высокой пластичности, однако имеют низкий модуль упругости. Армированные пластмассы, например стеклопластики, чаще всего отличаются большой жесткостью, но разрушаются уже при незначительном (~ 1 %) относительном удлинении. Превосходит большинство промышленных пластмасс по комплексу физико-механических показателей фенилон (ФС), получаемый на основе ароматических полиамидов. Преимущество фенилона заключается в том, что материалы на его основе сочетают высокую тепло- и термостойкость с морозостойкостью, жесткость и прочность с хорошими антифрикционными свойствами, пластичностью и стойкостью к ударным нагрузкам, высокую усталостную прочность со стабильными диэлектрическими характеристиками, что обеспечивает возможность их широкого применения в различных отраслях народного хозяйства [2, 3]. Однако высокая вязкость расплава при температурах переработки значительно усложняет процесс получения изделий на основе ФС. Высокие значения коэффициента трения в сухом режиме ограничивают его эксп-
© А. И. Буря, Е. Ф. Кудина, Н. С. Гаюн, 2010
луатационные возможности. Введение в состав ФС в качестве наполнителей твердых смазок (например графита, дисульфида молибдена, фторопласта-4 и др.) приводит к значительному улучшению антифрикционных свойств фенилона, но одновременно способствует снижению прочностных показателей. Существующие недостатки выдвигают задачи для разработки эффективных методов модификации фенилона с целью направленного регулирования его свойств.
В данной работе проведено исследование влияния на свойства ФС совместного действия двух модификаторов: терморасширенного графита (ТРГ) и синтезированного органосиликатного нанокомпозита. Выбор ТРГ обусловлен тем, что его введение в ФС обеспечивает существенное улучшение износостойкости и антифрикционных свойств получаемого композита [4]. Данные [5] свидетельствуют, что эпоксисиликаты переходных металлов могут являться эффективными модификаторами для термопластов. Интерес к высокодисперсным органосиликатным продуктам обусловлен их структурными особенностями, которые обеспечивают высокую активность дисперсных частиц и улучшение адгезионного взаимодействия на границе раздела полимерное связующее - наполнитель. Реализация различных физико-химических взаимодействий между связующим и наполнителем в процессе формирования композиционного материала, улучшающих процесс совмещения компонентов, несомненно, будет оказывать значительное влияние на свойства получаемых композитов.
В качестве связующего использовали полиамид фенилон С-2 - линейный гетероциклический сополимер, содержащий в основной цепи амидную группу -НЫСО-, соединенную с двух сторон фенильными фрагментами. Получен эмульсионной поликонденсацией
дихлорангидрида терефталевой кислоты со смесью пи ц-фенилендиаминов, взятых в эквимолярных количествах.
Терморасширенный графит получен из естественного графита при окислении персульфатом аммония в сернокислой среде с последующей термообработкой при температурах до 1200 К [6]. Структура ТРГ образуется в результате разделения исходного кристалла графита по кристаллографической оси С на тонкие ленты из небольшого числа сильно деформированных плоскостей с образованием складчатой структуры, которая обеспечивает ему уникальные свойства. В данной работе использовался ТРГ, который представляет собой вспученные цепочки черного цвета размером 0,2-10,0 мм, насыпной вес ~ 0,005 г/см.
В качестве органосиликатного наполнителя использовали эпоксисиликат кобальта (ЭССо), полученный [5, 7] при интеркаляции атомов Со в эпоксисиликатную матрицу (ЭС), которая сформирована при модифицировании щелочесиликатного раствора эпоксидиановой смолой ЭД-20 [8] в соотношении компонентов 38Ю2-№20 / ЭС=44/12 (масс. %). Структура синтезированных продуктов представляет структуру гибридно-смешанного типа [5, 9], где в эпоксисиликатных нанокластерах (ЭС-№281307, ЭС-№6813019) распределены нанодисперсные аморфные и кристаллические частицы (Р-№281205, 8Ю2 размером от 5 до 50 нм и Со8Ю3, Со81205 размером 15-25 нм).
Свойства используемых исходных наполнителей представлены в таблице 1.
Гомогенизацию композиций, состоящих из фенилона С-2 и смеси наполнителей ТРГ и ЭССо (до 30 масс. %), осуществляли по методике, разработанной в лаборатории полимерных композитов ДГАУ (Днепропетровск) [10]. Образцы для исследования получали методом компрессионного прессования при температуре 588±1К и давлении 40 МПа.
Термический анализ образцов осуществляли на дериватографе Р-1500Д системы Паулик-Паулик-Эр-дей. Испытания проводили в керамических тиглях на воздухе в интервале температур 298-973К и скорости нагрева - 5,0 °С/мин.
Удельную теплоемкость и коэффициент теплопроводности определяли на приборах ИТ-С-400 и ИТ-А-400. Температуропроводность рассчитывали по формуле, используя данные коэффициента теплопроводности и удельной теплоемкости.
Прочностные характеристики (разрушающее напряжение при деформации 0,2 % и модуль упругости при сжатии) композиционных материалов (КМ) на основе термопластов определяли на разрывной машине БР-100. Триботехнические характеристики композици -онных материалов определяли на машине трения СМЦ-2 при скорости скольжения V = 1 м/с и нагрузке 1 МПа.
ТРГ обеспечивает, по сравнению с традиционными графитами [1], повышение теплофизических, физикомеханических и триботехнических свойств графитоп-ластов, полученных на основе фенилона (рис. 1). Анализ экспериментальных данных показывает, что в исследуемом диапазоне концентраций ТРГ при увеличении
Таблица 1 - Свойства наполнителей
№ п/п Наполнитель Плотность Пористость
насыпная, г/см3 истинная, г/см3 П, %
1 Э О о О 0,476 1,998 76,7
2 ТРГ 0,0064 0,573 -
А,
а, а, I,
.2 /_ ”
Вт/(мК) м2 /с-10 К-10-6 мг
0,7 0,43 38 14
0,6 0,36- 36 11
0,5 ,2 0, 34 8
0,4 0,22- 32 5
0,3 0,15- 30 2
кДж/м2 МПа МПа
0,38-64
0,31 0,24 0,17 0,1
25 мас.%
48 224 2600
32 16 0
252
-2900
[-196
168
140
2300
2000
-1700
т
а
Рис. 1. Зависимость теплопроводности (1), температуропроводности (2), ТКЛР (3), износа (4), коэффициента трения (5), ударной вязкости (6), предел текучести (7) и модуля упругости (8) при сжатии графитопластов от содержания термически
расщепленного графита
содержания наполнителя теплофизические (кривые: теплопроводность - 1, температуропроводность - 2, ТКЛР-3) свойства графитопласта улучшаются, а физико-механические (кривые 6, 7, 8), наоборот, как и следовало ожидать, ухудшаются. Наименьший коэффициент трения для данных условий (РУ = 3 МПам/с) по результатам триботехнических характеристик (кривые 4, 5) наблюдается в материале при содержании наполнителя 5 масс. %, но при этом его износ в 5 раз больше, чем у графитопласта, который содержит 15 масс. % ТРГ. Следует указать, что данное значение критерия РУ для графитопласта с 5 масс. % ТРГ является предельным, в то время как материалы с наполнителем в количестве 15 и 25 масс. % работают при РУ < 25 МПам/с.
В таблице 2 приведены результаты термического анализа исходных компонентов и двухкомпонентных материалов: ФС, модифицированного ТРГ, в сравнении с материалом ФС - ЭССо. Анализ данных показывает, что модифицирование фенилона исходными наполнителями приводит к повышению термостойкости.
Для исследованных составов с ростом температуры в целом наблюдается также линейное повышение теплоемкости (табл. 3), обусловленное повышением гибкости цепных макромолекул связующего.
Введение наполнителя в ФС приводит к снижению теплоемкости, что можно объяснить взаимодействием макромолекул связующего с поверхностью наполнителя. Причем сначала наибольшее уменьшение значений теплоемкости наблюдается для составов с ТРГ, а с повышением температуры (> 373 К) - для составов с ЭССо, что, возможно связано с активизацией активных центров эпоксисиликата кобальта и повышением степени взаимодействия компонентов на границе раздела фаз. Значения коэффициента теплопроводности бинарных композиционных материалов по сравнению с исходным связующим повышаются. Наиболее значительные изменения (на 10-58 %) отмечаются при введении ТРГ.
В таблице 4 приведены значения термостойкости ФС, полученного при введении двух наполнителей в зависимости от их соотношения. Анализ данных показывает, что увеличение содержания ТРГ во всех композициях приводит к возрастанию Т0, Т5, Т10 и Т20 и наиболее эффективное воздействие отмечается при применении наполнителя в количестве 15 масс. %. Содержание ЭССо меньше влияет на изменение термостойкости материала и наиболее оптимальным содержанием наполнителя является концентрация < 8 % [11].
Таблица 2 - Результаты термического анализа исходных компонентов и композитов
Состав материала Температура*, К
То Т 5 Т 10 Т 15 Т 20
Фенилон 318 443 653 713 743
и О о О 348 515 638 780 908-910
ТРГ 383 943 1013 1053 1083
Фенилон + 15 % ЭССо 323 443 703 733 753
Фенилон + 15 %ТРГ 325 523 691 733 753
Таблица 3 - Теплофизические характеристики исходного фенилона и композитов
Температура, К Состав образца
Фенилон Фенилон - 15 масс.% ТРГ Фенилон - 15 масс.% ЭССо
Ср, кДж/кг-К X, Вт/м-К а-10-6, м2/с Ср, кДж/кг-К X, Вт/м-К а-10-6, м2/с Ср, кДж/кг-К X, Вт/м-К а-10-6, м2/с
323 1860 0,31 0,19 1100 0,45 0,35 1116 0,31 0,20
348 1950 0,31 0,19 1160 0,49 0,36 1226 0,31 0,19
373 1960 0,32 0,19 1300 0,49 0,32 1362 0,34 0,18
390 1920 0,34 0,19 1480 0,52 0,30 1344 0,36 0,19
423 1930 0,39 0,20 1680 0,57 0,29 1359 0,39 0,21
448 1910 0,37 0,19 1700 0,56 0,28 1554 0,40 0,19
473 1910 0,40 0,20 1770 0,56 0,27 1741 0,41 0,17
498 1950 0,42 0,18 1790 0,52 0,25 1695 0,42 0,18
523 2300 0,41 0,16 1900 0,45 0,20 1658 0,42 0,19
548 2440 0,43 0,17 2240 0,52 0,20 1840 0,45 0,18
573 2060 0,73 0,32 1760 0,59 0,29 1949 0,46 0,17
Содержание наполнителей (масс. %) Температура начала (5 %, 10 % и 20 %) потери массы (К)
ТРГ Э О о О Т0 Т5 Т10 Т20
15 15 323 393 653 693
15 8 343 618 678 723
15 1 348 488 658 733
8 15 321 373 543 683
8 8 338 518 663 703
что наибольшая эффективность гибридного наполнителя проявляется при соотношении компонентов ТРГ/ЭС =1/15 или 1/8, что, возможно, связано с ак-
Со 77 ?
тивирующим действием ТРГ на ЭССо, способствующего физико-химическому взаимодействию макромолекул связующего с наполнителем. В целом применение комплексного наполнителя приводит к снижению значений теплоемкости материала и ее изменению с ростом температуры в диапазоне 1240-1360 Дж/кгК, что значительно ниже, чем при использовании только
ТРГ или ЭСС .
Со
В таблице 5 представлены результаты изучения теплового расширения полученных материалов.
Полученные данные показывают [11], что максимальное значение температуры стеклования (Т) наблюдается у композитов состава 8Г15С и 15Г15С.
Анализ физико-механических свойств полученных композитов (рис. 2) позволил установить, что увеличение концентрации ТРГ в составе гибридного наполнителя приводит к уменьшению значений предела прочности и модуля упругости при сжатии, тогда как при увеличении концентрации эпоксисиликата кобальта предел прочности при сжатии уменьшается, а модуль упругости растет [11].
Анализ влияния режимов эксплуатации (давление и скорость скольжения) на триботехнические характеристики материала (рис. 3) с оптимальным содержанием
Таблица 5 - Коэффициент термического линейного расширения и температуры стеклования гибридных ком -позитов
Температура, К а-106, К 1 при содержании наполнителя (ТРГ / ЭССо), масс.%
15/15 15/8 15/1 8/15 8/8 8/1 1/15 1/8 1/1
298-323 1,85 2,35 2,33 2,67 2,17 2,58 2,63 2,20 2,66
298-348 3,56 4,48 4,63 4,71 4,10 4,93 4,40 4,45 4,88
298-373 4,80 6,60 6,71 6,75 6,14 6,88 6,02 6,73 6,89
298-398 6,47 8,37 8,39 8,62 7,81 8,91 7,54 8,79 9,16
298-423 8,02 10,21 10,15 10,41 9,70 10,64 9,37 10,65 11,15
298-448 9,11 11,78 11,92 11,92 11,28 12,47 11,11 12,51 13,03
298-473 9,57 13,44 13,52 13,77 12,93 14,16 12,62 14,38 14,93
298-498 12,28 15,08 15,59 15,53 14,58 16,45 14,43 15,96 16,79
298-523 13,99 17,19 17,99 17,19 16,69 18,48 15,75 18,21 18,66
298-548 14,24 15,91 17,72 18,53 17,20 18,34 - - -
Тс, К 548 544 543 547 542,5 544 540 540 545
По эффективности влияния модификаторов на уменьшение скачка теплоемкости использованные наполнители располагаются в следующий ряд (цифрами указано массовое соотношение компонентов) [11]:
ТРГ1ЭССо15 > ТРГ1ЭССо8 > ТРГ8ЭССо1 > ТРГ8ЭССо15>
> ТРГ15ЭССо15 > ТРГ8ЭССо8 > ТРГ15ЭССо8 >
> ТРГ15ЭССо1 > ФС > ТРГ1ЭССо1.
По мере роста суммарного содержания наполнителей скачок теплоемкости уменьшается к минимуму (321 Дж/кг-К), оставаясь меньшим, чем скачок исходного полимера (876 Дж/кг-К). Такой характер изменения скачка можно объяснить конкурирующим действием на его величину двух факторов. С одной стороны, величина скачка теплоемкости закономерно снижается с ростом количества введенного в композицию наполнителя, за счет исключения некоторой части макромолекул связующего из участия в кооперативном процессе стеклования вследствие взаимодействия их с поверхностью наполнителей. С другой стороны, увеличение концентрации наполнителя приводит к разрыхлению композиции, в результате чего уменьшается число контактов между цепями макромолекул, что приводит к росту их подвижности. Следует отметить,
наполнителя (состав: ТРГ/ЭССо= 8/8) по комплексу теплофизических и механических характеристик дает основание сделать следующие выводы: износ и температура в зоне контакта изменяются симбатно, а коэффициент трения антибатно росту давления и скорости скольжения; при одинаковых значениях PV температура в зоне контакта ниже в случае большей скорости, т.е. когда время фрикционного контакта меньше.
Триботехнические исследования композита позволили установить, что при одинаковых значениях PV
температура в зоне контакта ниже при более высокой скорости, т.е. когда время фрикционного контакта меньше (табл. 6). Поверхность образцов композитов в исследованном интервале нагрузок стекловидная, что характерно для усталостного механизма изнашивания.
Сравнение результатов изнашивания КМ при смазке водой и маслом (табл. 7) позволяет отдать предпочтение маслу. Картина изнашивания КМ аналогична наблюдаемой при армировании фенилона органическими волокнами: аримид-Т [12], сульфон-Т [13], и вниивлон [14].
Рис. 2. Зависимость прочности (а) и модуля упругости (б) при сжатии от состава композита на основе фенило-на, модифицированного ТРГ и ЭССо
СИЯЮОЬ-"
а б в
Рис. 3. Зависимость интенсивности линейного износа (а), коэффициента трения (б) и температуры в зоне контакта (в) от скорости скольжения и давления (сталь 45, HRC 52, Ra = 0,17) для композита на основе фенилона с гибридным наполнителем (ТРГ/ЭССо = 8/8)
Таблица 6 - Зависимость температуры в зоне контакта от режимов эксплуатации
Показатели PV = 1,6 МПа-м/с
Скорость скольжения, V (м/с) 2 1,6
Давление, Р (МПа) 0,8 10
Температура в зоне контакта, Т (К) 372,5 377
Материал Износ в условиях трения при смазке, мг
водой | маслом
при нагрузке, МПа
2,5 5,0 І5.0/І2.5 2,5 5,0 І5.0/І2.5
Фенилон 37,5 348,75 9,3 0,35 0,77 2,2
Композит* 1,56 8,6 5,5 0,125 0,275 2,2
Примечание: *— фенилон, модифицированный гибридным наполнителем (8 масс. % ТРГ и 8 масс. % состава ЭССо.
Таким образом, разработанный материал можно рекомендовать для эксплуатации при значениях фактора PV в режимах: сухого трения - 1,6; при смазке водой - 2,5 и маслом 5,0 МПам/с.
Выводы
Полученные результаты показали, что совместное использование наполнителей приводит к их взаимному активированию и синергическому эффекту, позволяющему широко варьировать теплофизические, физико-механические и триботехнические свойства материала.
Перечень ссылок
1. Сытар В. И. Конструкционные материалы на основе графитонаполненного фенилона / Сытар В. И., Буря А. И. // Придніпровський науковий вісник. - 1998. - № 78. -С. 5-31.
2. Burya A. I. Properties and industrial application of hybride composites based on polyamide / Burya A.I.// Prace naukowe Katedry Budowy Maszyn, Seria : Konferencje «Polymery I Kompozyty Konstrukcyjne», 6-9.10.98. -Vol. 2. - P. 51-54.
3. Буря А. И. Новые полимерные композиты в узлах трения железнодорожного транстпорта / Буря А. И., Дудин В. Ю., Чукаловский П. А. // Вісник Схщноукрашського национального ушверситету им. В. Даля. Техн. науки. Сєрія : Транспорт. - 2004. - № 8. - С. 184-189.
4. Буря А. И. Свойства графитопластов на основе полиамида фенилон, наполненного термически расщепленным графитом / Буря А. И., Дудин В. Ю., Буря А. А. // Тезисы докл. ІІ Украинско-Польской научн. конф. «Полимеры специального назначения», 27-31 мая 2002, Днепропетровск. - С. 74-75.
5. Кудина Э. Ф. Дисперсные органо-неорганические нанокомпозиты, получаемые из растворов силиката натрия: синтез, свойства, применение / Кудина Э. Ф., Плес-качевский Ю. М., Буря А. И. // Композитные материалы. - Т. 1. - № 1. - 2007. - С. 8-19.
6. Курневич Г. И. Особенности формирования уплотнительного материала из термически расщепленного графита / Курневич Г. И., Юрчиков В. С., Вечер А. А. // Неорганические материалы. - 1995. -Т. 31. - С. 457461.
7. Кудина Е. Ф. Получение эпоксиминеральных дисперсных композитов / Кудина Е. Ф. // Материалы 26-й межд. конф. «Композиционные материалы в промышленности» (Славполиком). Ялта, Крым, 2006. - С. 315-318.
8. E. F. Kudina. Modification of Alkali Silicate Solutions by Organic Reagents and Investigation of the Properties of the Final Products / E. F. Kudina., Yu. M. Pleskachevskii // Glass Physics and Chemistry. - 2009. - Vol. 35, No. 4. -P. 436-442.
9. Кудина Е. Ф. Разработка высокодисперсных органокремнеземных нанокомпозитов / Кудина Е. Ф., Плеска-чевский Ю. М., Буря А. И. // Материалы, технологии, инструменты. - 2008. - Т. 13, № 1. - С. 40-44.
10. Справочник по пластическим массам. Т. 2 / Под ред. В. М. Катаева, В. А. Попова, Б. И. Сажина. - М. : «Химия», 1975. - 568 с.
11. Кудина Е. Ф. Влияние эпоксисиликата кобальта и терморасширенного графита на теплофизические свойства фенилона / [Кудина Е. Ф., Буря А. И., Плескачев-ский Ю. М. и др.] // Вопросы химии и химической технологии. - 2008. - № 6. - С. 66-71.
12. Буря А. И. Повышение износостойкости фенилона, армированного волокном / Буря А. И. // Технология и организация производства : сб. науч. ст. - К. : УкрНИ-ИНТИ, 1976. - № 11. - С. 60-61.
13. Буря А. И. Исследование композиционных материалов, армированных волокном сульфон-Т / Буря А. И., Мов-чан В. О., Щетинин A. M. // Технология и организация производства : сб. науч. ст. - К. : УкрНИИНТИ, 1980. -№ 1. - С. 52-54.
14. Буря А. И. Органопластики на основе волокон из ароматических полиамидов / Буря А. И., Токарев А. В. // Композиционные полимерные материалы. - 1982. -Вып. 13. - С. 43-46.
Одержано 8.12.2009
A. I. Burya, E. F. Kudina, N. S. Gayun
INFLUENCE OF NATURE AND COMPOUND CONTENT ON PROPERTES OF COMPOSITE BASED ON PHENYLONUM
Досліджено фізико-механічні та трибологічні властивості матеріалів, отриманих на основі термопласту фенілон С-2, модифікованого терморозширеним графітом та синтезованим епоксісилікатом кобальту. Встановлено оптимальний склад композиту й режими експлуатації. Показано, що одночасне використання наповнювачів приведе, до їх взаємної активації та синергетичного ефекту, який дозволяє широко варіювати експлуатаційні властивості матеріалу.
Ключові слова: наповнювач, тертя, зношування, міцність.
Physico-mechanical and tribotechnical properties of materials obtained on the basis ofphenilon С-2 thermoplastic modified with thermally expanded graphite and synthesized by cobalt epoxy-silicate have been investigated. The optimum composite content and maintenance modes have been stated. The combined application of compounds result in their mutual activation and synergetic effect allowing to vary widely the operational properties of the material was shown.
Key words: compound, friction, wear, durability.
УДК 621.771.23.09.
Канд. техн. наук А. Б. Максимов Государственный морской технологический университет, г. Керчь
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ РАСТЯЖЕНИИ-СЖАТИИ
Представлены данные об изменении пластических характеристик стали при деформировании образцов в одном направлении и циклическом по жесткой схеме нагружения.
Ключевые слова: деформация, растяжение, сжатие, цикличность, обьём, пластичность, коэффициент поперечной деформации.
Материал и методика исследования
Для исследования использовали плоские образцы рабочей частью 3 х 3 х 3 мм с захватами из толстолистовой стали марок 10ХСНД и 17Г1С-у в отожженном, нормализованном и термоупрочненном состояниях. Испытание на одноосное растяжение, сжатие и циклическое растяжение-сжатие проводили на усовершенствованной установке ИМАШ-5с-65 [1] при ком -натной температуре. Циклическое деформирование проводили по жесткой схеме нагружения по симметричному циклу с амплитудой деформации 2 и 5 %. Для исследования течения металла на рабочей части образца наносили отпечатки с помощью микротвердомера ПМТ-3м через равные промежутки в продольном и поперечном направлениях. Продольную и поперечную деформацию определяли по изменению расстояний между отпечатками в соответствующих направлениях. Коэффициент поперечной деформации рассчитывали по формуле: v = є^ / єп и брали по абсолютной величине, где и єп - соответственно поперечная и продольная деформации.
Теория и анализ полученных результатов
При одноосном растяжении в интервале 2-3 % величина поперечной деформации возрастает более интенсивно, причем коэффициент поперечной деформации составляет 0,62 и 0,70 соответственно для сталей
© А. Б. Максимов, 2010
17Г1С-у и 10ХСНД (рис. 1). С увеличением продольной деформации интенсивность возрастания поперечной деформации уменьшается, при этом коэффициент поперечной деформации составляет 0,36-0,38 (что довольно близко к значению коэффициента Пуассона в упругой области - 0,28-0,30). Характерно, что зависимость между продольной и поперечной деформациями на обоих участках носит прямопропорциональный характер.
На рис. 2 представлены зависимости относительного изменения объема при растяжении и сжатии. На первых этапах деформирования при растяжении для нормализованного и термоупрочненного состояний происходит уменьшение объема, а затем для сталей во всех структурных состояниях происходит увеличение объема. При сжатии изменение относительно объема противоположно. Такой характер изменения относительного объема находится в соответствии с результатами работы [2]. В теории упругости относительное изменение объема определяется по формуле [3]:
А V
V-81 +82 +83, (1)
где 8! - продольная деформация,
82,83 - поперечные деформации в двух взаимноперпендикулярных направлениях.
