Вплив структури і термомеханічних властивостей орієнтованих карбопластиків на їх триботехнічні характеристики

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.233490

Ключові слова:

полімерні композити, орієнтовані карбопластики, теплопровідність, інтенсивність зношування, коефіцієнт тертя

Анотація

Встановлено, що карбопластики як конструкційні матеріали знаходять все більш широке застосування в різних галузях промисловості. За комплексом властивостей карбопластики перевершують сталі, чавуни, сплави кольорових металів. Але застосування цих матеріалів для деталей вузлів тертя машин є поки що обмеженим внаслідок складних умов експлуатації сучасних трибосистем. Метою роботи є комплексні експериментальні дослідження трибологічних властивостей матеріалів трибосистеми «карбопластик-метал» з урахуванням структурної будови, механічних та теплофізичних характеристик. Порівняльні випробування залежності коефіцієнту тертя від навантаження для металевих і полімерних антифрикційних матеріалів показали зниження коефіцієнту тертя для пластиків в 3…4 рази (текстоліт, карботекстоліт і карбоволокніт). Досліджено вплив орієнтації наповнювача відносно площини ковзання на антифрикційні властивості карбоволокніту та виявлено, що напрямок армування волокон параллельно площі тертя забезпечує менший знос карбоволокніту. Встановлена лінійна залежність інтенсивності зношування карбоволокніту, армованого графітованими волокнами від теплоємкості та енергоємності спряженої сталевої поверхні. На основі мікроструктурного аналізу встановлений пошаровий механізм поверхневого руйнування карбоволокнітів внаслідок розриву зв’язків між частинами волокна з урахуванням напрямку розташування волокон до поверхні тертя. Отримані результати дозволяють надавати практичні рекомендації для вибору складу і структури матеріалів трибоситеми «карбоволокніт-метал» для застосування у вузлах тертя машин за критерієм підвищеної зносостійкості

Біографії авторів

Олександр Володимирович Диха, Хмельницький національний університет

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра трибології, автомобілів та матеріалознавства

Ольга Савівна Дробот, Хмельницький національний університет

Кандидатка технічних наук, доцентка

Кафедра трибології, автомобілів та матеріалознавства

Віктор Петрович Олександренко, Хмельницький національний університет

Доктор технічних наук, професор

Кафедра галузевого машинобудування та агроінженерії

Світлана Ярославівна Підгайчук, Національна академія державної прикордонної служби України ім. Б. Хмельницького

Кандидатка технічних наук, доцентка

Кафедра загальнонаукових та інженерних дисциплін

Павло Миколайович Ярошенко, Сумський національний аграрний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра експлуатації техніки

Олег Петрович Бабак, Хмельницький національний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра трибології, автомобілів та матеріалознавства

Посилання

  1. Meng, Y., Xu, J., Jin, Z., Prakash, B., Hu, Y. (2020). A review of recent advances in tribology. Friction, 8 (2), 221–300. doi: https://doi.org/10.1007/s40544-020-0367-2
  2. Samanta, S., Singh, S., Sahoo, R. R. (2019). Lubrication of dry sliding metallic contacts by chemically prepared functionalized graphitic nanoparticles. Friction, 8 (4), 708–725. doi: https://doi.org/10.1007/s40544-019-0295-1
  3. Zaspa, Y., Dykha, A., Marchenko, D., Matiukh, S., Kukurudzyak, Y. (2020). Exchange interaction and models of contact generation of disturbances in tribosystems. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (5 (106)), 25–34. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.209927
  4. Kobets, A., Aulin, V., Derkach, O., Makarenko, D., Hrynkiv, A., Krutous, D., Muranov, E. (2020). Design of mated parts using polymeric materials with enhanced tribotechnical characteristics. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (12 (107)), 49–57. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.214547
  5. Dorn, M., Habrová, K., Koubek, R., Serrano, E. (2020). Determination of coefficients of friction for laminated veneer lumber on steel under high pressure loads. Friction, 9 (2), 367–379. doi: https://doi.org/10.1007/s40544-020-0377-0
  6. Wang, Z., Ni, J., Gao, D. (2018). Combined effect of the use of carbon fiber and seawater and the molecular structure on the tribological behavior of polymer materials. Friction, 6 (2), 183–194. doi: https://doi.org/10.1007/s40544-017-0164-8
  7. Yang, J., Xiao, Q., Lin, Z., Li, Y., Jia, X., Song, H. (2020). Growth of ultra-dense MoS2 nanosheets on carbon fibers to improve the mechanical and tribological properties of polyimide composites. Friction, 9 (5), 1150–1162. doi: https://doi.org/10.1007/s40544-020-0413-0
  8. Khun, N. W., Zhang, H., Lim, L. H., Yue, C. Y., Hu, X., Yang, J. (2014). Tribological properties of short carbon fibers reinforced epoxy composites. Friction, 2 (3), 226–239. doi: https://doi.org/10.1007/s40544-014-0043-5
  9. Khun, N. W., Liu, E. (2013). Thermal, mechanical and tribological properties of polycarbonate/acrylonitrile-butadiene-styrene blends. Journal of Polymer Engineering, 33 (6), 535–543. doi: https://doi.org/10.1515/polyeng-2013-0039
  10. Khun, N. W., Troconis, B. C. R., Frankel, G. S. (2014). Effects of carbon nanotube content on adhesion strength and wear and corrosion resistance of epoxy composite coatings on AA2024-T3. Progress in Organic Coatings, 77 (1), 72–80. doi: https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2013.08.003
  11. Sirenko, H., Soltys, L., Skladanyuk, M. (2015) The Influence of Nature and Hardness of Surfaces of Metal Counterfaces on Wear of Carbo-Fiber Plastic. Physics and Chemistry of Solid State, 16 (4), 734–741. doi: https://doi.org/10.15330/pcss.16.4.734-741
  12. Nguyen, D., Bin Abdullah, M. S., Khawarizmi, R., Kim, D., Kwon, P. (2020). The effect of fiber orientation on tool wear in edge-trimming of carbon fiber reinforced plastics (CFRP) laminates. Wear, 450-451, 203213. doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2020.203213
  13. Marchuk, V., Kindrachuk, M., Kryzhanovskyi, A. (2014). System analysis of the properties of discrete and oriented structure surfaces. Aviation, 18 (4), 161–165. doi: https://doi.org/10.3846/16487788.2014.985474
  14. Dykha, A., Marchenko, D., Artyukh, V., Zubiekhina-Khaiiat, O., Kurepin, V. (2018). Study and development of the technology for hardening rope blocks by reeling. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (1 (92)), 22–32. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.126196
  15. Khun, N. W., Zhang, H., Sun, D. W., Yang, J. L. (2016). Tribological behaviors of binary and ternary epoxy composites functionalized with different microcapsules and reinforced by short carbon fibers. Wear, 350-351, 89–98. doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2016.01.007
  16. Dykha, A., Makovkin, O. (2019). Physical basis of contact mechanics of surfaces. Journal of Physics: Conference Series, 1172, 012003. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1172/1/012003
  17. Sorokatyi, R., Chernets, M., Dykha, A., Mikosyanchyk, O. (2019). Phenomenological Model of Accumulation of Fatigue Tribological Damage in the Surface Layer of Materials. Mechanisms and Machine Science, 3761–3769. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-20131-9_371
  18. Dykha, A., Marchenko, D. (2018). Prediction the wear of sliding bearings. International Journal of Engineering & Technology, 7 (2.23), 4–8. doi: https://doi.org/10.14419/ijet.v7i2.23.11872
  19. Dykha, A. V., Zaspa, Y. P., Slashchuk, V. O. (2018). Triboacoustic Control of Fretting. Journal of Friction and Wear, 39 (2), 169–172. doi: https://doi.org/10.3103/s1068366618020046
  20. Ren, Y., Zhang, L., Xie, G., Li, Z., Chen, H., Gong, H. et. al. (2020). A review on tribology of polymer composite coatings. Friction, 9 (3), 429–470. doi: https://doi.org/10.1007/s40544-020-0446-4
  21. Song, J., Yu, Y., Zhao, G., Qiu, J., Ding, Q. (2019). Comparative study of tribological properties of insulated and conductive polyimide composites. Friction, 8 (3), 507–516. doi: https://doi.org/10.1007/s40544-019-0269-3
  22. Alberto, M. (2013). Introduction of Fibre-Reinforced Polymers – Polymers and Composites: Concepts, Properties and Processes. Fiber Reinforced Polymers - The Technology Applied for Concrete Repair. doi: https://doi.org/10.5772/54629

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-06-30

Як цитувати

Диха, О. В., Дробот, О. С., Олександренко, В. П., Підгайчук, С. Я., Ярошенко, П. М., & Бабак, О. П. (2021). Вплив структури і термомеханічних властивостей орієнтованих карбопластиків на їх триботехнічні характеристики. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(12 (111), 48–58. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.233490

Номер

Том 3 № 12 (111) (2021): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Александр Владимирович Дыха, Ольга Савовна Дробот, Виктор Петрович Олександренко, Светлана Ярославовна Пидгайчук, Павел Николаевич Ярошенко, Олег Петрович Бабак

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.