ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ТРЕНИЯ НА ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ПТФЭ И УГЛЕРОДНЫХ ВОЛОКОН

М. А. Маркова, П. Н. Петрова, А. Л. Федоров

Аннотация


В данной работе приведены результаты триботехнических испытаний полимерных композиционных материалов на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) и углеродного волокнистого активированного материала марки УВИС-АК-П (ООО НПЦ «УВИКОМ») в зависимости от контактного давления в режиме сухого и граничного трения в среде различных масел. В качестве жидких смазочных сред при трении полимерных материалов использованы индустриальное масло марки И-20А, трансмиссионное масло марки Siboil TAD-17u, гидравлическое масло марки Роснефть Gidrotec HLP 46. Для трибоиспытаний выбран полимерный композит с содержанием 5 % масс. УВИС-АК-П, полученный с использованием последовательного смешения наполнителя с ПТФЭ и технологии совместной активации компонентов в планетарной мельнице, как самый износостойкий материал по результатам предыдущих исследований. Установлено, что ненаполненный ПТФЭ несмотря на интенсивный износ при повышении контактной нагрузки при сухом трении не подвергается пластической деформации и сохраняет практически неизменным низкий коэффициент трения. Установлено, что при сухом трении композита с УВ при нагрузке 350 Н коэффициент трения проходит через минимум, что связано с переходом упругого контакта взаимодействующих элементов поверхностей металлополимерной трибосистемы в пластический при повышении нагрузки. При трении ПТФЭ в среде смазочных масел происходит существенное снижение массового износа, коэффициента трения и температуры в зоне контакта, что объясняется формированием на поверхностях трения слоев вторичных структур и значительной податливостью ПТФЭ, что увеличивает фактическую площадь трибоконтакта, снижающую величину реальных нормальных контактных напряжений. При трении полимерных композиционных материалов в среде смазочных масел также зарегистрировано снижение коэффициента трения на порядок и площади дорожки трения в 1,7-2,7 раза, при этом формоизменение, образование канавки и массовый износ практически не зарегистрированы. Выявлено, что наибольший эффект повышения износостойкости и допустимой нагрузки трения, снижения температуры в зоне трения у ПТФЭ и композита наблюдается при использовании трансмиссионного масла марки Siboil TAD-17u. Это связано с наличием в масле этой марки специальных антифрикционных присадок и снижением фактического контакта рабочей поверхности полимерного материала со смазочным материалом, что способствует снижению интенсивности деструктивного процесса поверхностного слоя при контакте со смазкой.

Ключевые слова


политетрафторэтилен;износостойкость;коэффициент трения;скорость массового изнашивания;механоактивация;углеродные волокна;режим трения;polytetrafluoroethylene;wear resistance;friction coefficient;mass wear rate;mechanical activation;carbon fibers;friction regime;

Полный текст:

PDF

Литература


Сосин С.Л., Лоскутова Я.Я. Химия и технология синтетических высокомолекулярных соединений. М.: Изд-во Академия наук СССР, 1961. 816 с.

Материалы и изделия из ПТФЭ (фторопласта) и его модификаций и композиций // Elmatec. URL: https:// elmatec.ru/t/ftoroplast-i-ego-modifikacii (дата обращения: 21.05.2020).

Бузник В.М. Фторполимерные материалы: применение в нефтегазовом комплексе. М.: Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2009. 31 с.

Веригин А.Н., Панферов А.А., Емельянов М.В., Незамаев Н.А. Качество смешивания многокомпонентных дисперсных материалов // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). 2015. № 31 (57). С. 75-83.

Markova M.A., Petrova P.N. Development of WearResistant Materials Based on Polytetrafluoroethylene and Carbon Fibers of RFURL UVIS-AK-P Brand // Materials Science Forum. 2018. Vol. 945 MSF. Р. 327-332. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.945.327.

Чичинадзе А.В., Браун Э.Д., Буше Н.А. Основы трибологии. М.: Машиностроение, 2001. 664 с.

Komvopoulos K., Saka N., Suh N.P. The Mechanism of Friction in Boundary Lubrication // Journal of Tribology. 1985. Vol. 107. No. 4. P. 452-462.

Мышкин Н.К., Петроковец М.И. Трение, смазка, износ. Физические основы и технические приложения трибологии. М.: Физматлит, 2007. 368 с.

Рогов В.Е. Дисперсные частицы как локальные дефекты в объеме матрицы из политетрафторэтилена и их влияние на износостойкость // Вестник Бурятского государственного университета. Химия. Физика. 2016. № 4. С. 48-51. DOI: 10.18101/2306-2363-2016-4-48-51.

Белый В.А., Свириденок А.И., Петроковец Н.И. Трение и износ материалов на основе полимеров. Минск: Наука и техника, 1976. 431 с.

Смуругов В.А., Биран В.В., Купчинов А.Б. Фрикционный перенос полимеров и его связь с молекулярными процессами в зоне контакта // Трение и износ. 1990. Т. 11. № 3. С. 521-525.

Lancaster J.K., Play P., Godet M. Third Body Formation and the Wear of PTFE Fibrebased Dry Bearings // Journal of Lubrication Technology. 1980. Vol. 102. No. 2. P. 236-246. DOI: 10.1115/1.3251485.

Казицына Л.А., Куплетская Н.Б. Применение УФ-, ИК- и ЯМР-спектроскопии в органической химии. M.: Высшая школа, 1971. 264 с.

Чижевский А.А., Абдуллин И.Ш., Азанова А.А. Особенности ИК-спектроскопии обработанного в газовом разряде льняного материала // Вестник технологического университета. 2015. Т. 18. № 9. С. 182-184.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ngdelo-2020-4-92-101

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2020 М. А. Маркова, П. Н. Петрова, А. Л. Федоров

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

УФА, УГНТУ, 2020