CC BY
10
УДК 678.743.4:539.2/.S:534.2S
Д. А. Негров, D, A. Negrov, Е.Н. Еремин, Е. N. Ететт, В.Ю. Путинцев, V.Y. Putintsev, О.А. Переделъская, О.A Peredel'skad
Омский государственный технический университет, г. Омск. Россия Omsk State Technical University. Omsk, Russia
ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ НА ИЗМЕНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ТРИБ О ТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА МОДИФИЦИРОВАННОГО НИТРИДОМ ЕОРА
INFLUENCE ULTRASONIC VIBRAHNONS ТО CHANGES Ш THZ MECHANICAL AND TRIBOLOGICAL PROPERTIES POLYTETRAFLUOROETHYLENE MODIFIED
BORON NITRIDE
Рассмотрено влияние ультразвуковых колебаний на механические н трнботехннческне свойства политетрафторэтилена модифицированного нитридом бора. Показано, что введение ультразвуковых колебаний в прессуемый материал приводит к повышению предела прочности и модуля упругости и снижению коэффициента трения синтезируемого композита.
The effect of ultrasonic vibrations oil the mechanical and tribological properties of polytetrafluoroethylene modified boron nitride. It has been shown that the introduction of ultrasonic vibrations in the material being extruded leads to an increase in tensile strength and modulus and lower the coefficient of friction of the synthesized composite.
Ключевые слова: полимерный композиционный материал, политетрафторэтилен, механические свойства, ультразвуковые колебания, нитрид бора, модифицирование
Keywords: polymer composite, polytetrqfluoroethylene, mechanical properties, ultrasonic vibrations, Boron Nitride, modification
94
Введение. Влнжние энергии ультразвуковых колебаний на механические и гриботех-ннческне свойства полимеров обусловлено изменением структуры обрабатываемого материала [1].
Ультразвуковое воздействие (УЗВ) может быть успепшо использовано при твердофазной технологии получения (синтезе) полимерных композиционных материалов (ПКМ)- Особенно это актуально для диспернонаполненных композиционных материалов на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) [2].
Это обусловлено тем, что возможности структурной модификации ПТФЭ за счет введения в полимерную матрицу наполнителей различного типа уже в значительной степени исчерпаны. Совершенствование технологии получения ПТФЭ в направлении приложения ультразвука большой интенсивности непосредственно при прессовании композита позволяет достичь существенного повышения его механических свойств [3,4].
Цель работы - исследование влияния ультразвукового воздействия на механические и триботехнические свойства политетрафторэтилена модифицированного нитридом бора при его синтезе.
Методика эксперимента. Для исследований были выбраны следующие концентрации гексагонального нитрида бора в политетрафторэтилене: 0,5; 1;0; 3,0; 5,0 и 10,0 масс. %. Для изготовления образцов использовалась специальная экспериментальная установка на базе гидравлического пресса [4].
При прессовании с использованием энергии ультразвуковых колебаний усилие прессования составляло 54 МПа, время прессования 60 секунд, амплитуда колебаний волновода-пуансона 16 мкм. После ультразвукового прессования образцы подвергались термообработке (спеканию) при температуре 360 "С.
Соблюдая те же режимы прессования, для сравнения, изготавливали образцы по традиционной технологии без воздействия ультразвуковых колебаний.
Для исследования механических свойств применялась разрывная машина Р 0,5 ГОСТ 11262 - 80 прошедшая аттестацию. Испытания: образцов на растяжение проводились со скоростью деформации 20 мм/мин.
Результаты исследований и их обсуждение. Было установлено, что зависимость предела прочности ПКМ от содержания И-ХВ для образцов, изготовленных по обычной технологии и с наложением ультразвуковых колебаний, имеют одинаковый характер с экстремумом при концентрации И-МВ 5 мае. % (рис. 1). При этой концентрации имеют место и наибольшие значения предела прочности, которые при воздействии ультразвуковых колебании повышаются с 24.3 МПа до 26.3 МПа, что составляет 10,3%.
Относительное удлинение при разрыве, характеризующее пластические свойства материала, при наложении ультразвуковых колебаний снижается (рис. 2а). Характер кривых для образцов изготовленных по традиционной технологии изготовления ПКМ и с наложением ультра звуковых колебаний абсолютно идентичен. Относительное удлинение для обоих способов изготовления ПКМ с увеличением концентрации нитрида бора снижается, для традиционного способа с 315, 8 до 260,4 % и с 282,5 до 231,3 % для технологии с наложением ультразвука. Наибольшее уменьшение относительного удлинения с 305,4 до259;7 % наблюдается также при 5 мае. % и составляет 17,6 %.
Образцы для триботехнических испытаний были изготовлены методом ультразвукового прессования (амплитуда колебаний волновода-пуансона 16 мкм, усилие прессования 54 МПа, время прессования 60 секунд). Испытания образцов проводили на специальном стенде МДС - 2 [2], скорость скольжения составляла V=Of75 м/с, при давлении Р=2 МПа без смазки.
Вывод. В результате проведенных исследований установлено, что модифицирование ПТФЭ гексагональным нитридом бора в количестве 5 мае. % оказывает существенное влияние на прочностные и пластические свойства ПКМ. Воздействие ультразвуковых колебаний на ПТФЭ модифицированный нитридом бора в процессе прессования позволяет повысить предел прочности на 10,3%; модуль упругости на 18.1%, при этом относительное удлинение снижается 17,6%, скорость изнашивания на 17%, а коэффициент трения на 14%.
Библиографический список
1. Еремин, E.H. Структурная модификация дисперсно-наполненного политетрафторэтилена ультразвуковым воздействием при синтезе композиционного материала / Е. Н. Еремин, Д. А. Негров // Физическая мезомеханнка. - 2013. - Т. 16, № 5. - С. 95—101.
2. Машков, Ю. К. Влияние энергии ультразвуковых колебаний на структуру и свойства полимерных композиционных материалов ! Ю К. Машков. E.H. Еремин, Д. А. Негров // Материаловедение. - 2013. - 3. - С. 42—45.
3. Негров, Д. А. Исследование влияния ультразвуковых колебаний на структуру и механические свойства полимерного композиционного материала / Д. А. Негров, E.H. Еремин // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и: технологии. - 2011. - № 2. - С. 17-20.
4. Негров. Д. А. Разработка ультразвукового инструмента для изготовления изделий из полимерных композиционных материалов / Д. А. Негров, Е. Н. Еремин Н Технология машиностроения. - 2012. 5. - С. 44—47.
97
