Виявлення закономірностей зміни трибологічної ефективності композитних матеріалів деталей машин на основі фенілону та поліаміда з армуванням аріміду-Т і фулерену

Автор(и)

  • Віктор Васильович Аулін Центральноукраїнський національний технічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-2737-120X
  • Іван Леонідович Роговський Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0002-6957-1616
  • Олег Леонтійович Ляшук Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, Україна https://orcid.org/0000-0003-4881-8568
  • Андрій Анатолійович Тихий Центральноукраїнський національний технічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0001-5323-4415
  • Олександр Володимирович Кузик Центральноукраїнський національний технічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-3047-3760
  • Андрій Віталійович Дворник Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0001-8242-4250
  • Олексій Павлович Деркач Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0002-6881-3521
  • Сергій Володимирович Лисенко Центральноукраїнський національний технічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-0845-7817
  • Олександр Олександрович Банний Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0003-0505-166X
  • Андрій Вікторович Гриньків Дніпровський державний аграрно-економічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-4478-1940

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.304719

Ключові слова:

фенілон, поліамід, арімід, композит, зношування, інтенсивність зносу, коефіцієнт тертя, температура

Анотація

Об’єктом дослідження є процес зміни трибологічної ефективності за триботехнічними характеристиками композитів на основі фенілону С-1 і поліаміду ПА-6 з наповнювачем аріміду-Т та фулерену С60. В дослідженні вирішувалась проблема отримання композитів з високою зносостійкістю.

За результатами досліджень встановлено, що варіювання вмістом аріміду-Т, дає можливість отримати композити з різними закономірностями зміни триботехнічних характеристик в умовах сухого тертя, змащення водою і оливою І-50. Максимальну трибологічну ефективність мають композити зі складом: фенілон С-1+15 мас. % аріміду-Т+3 мас. % фулерену С60 та поліаміду ПА-6+30 мас. % аріміду-Т+3 мас. % фулерену С60.

Фенілон С-1 має деструкційні властивості при роботі в середовищі води і температури в зоні тертя. Його армування арімідом-Т та фулерену С60 дало позитивні результати комплексу триботехнічних характеристик в цих умовах. Виявлено, що знос композитів на основі фенілону С-1 в оливі І-50 на два порядки менший ніж у воді. Дослідження зразків з отриманих композитів на основі фенілону С-1 і поліаміду ПА-6, армованих оптимальним вмістом аріміду-Т та фулерену С60, показали, що їх зносостійкість при змащенні оливою в 3,5...4,0 разів більша зносостійкості бронзи.

Прикладним аспектом отриманих результатів є впровадження технологій виготовлення та відновлення деталей машин із запропонованих композитів. Доведено, що їх оптимальний склад сприяє високій трибологічній ефективності та забезпечить необхідний рівень зносостійкості і надійності ресурсовизначальних вузлів, систем і агрегатів машин.

Отримані результати можуть бути використані машинобудівними і ремонтно-технологічними підприємствами

Біографії авторів

Віктор Васильович Аулін, Центральноукраїнський національний технічний університет

Доктор технічних наук, професор

Кафедра експлуатації та ремонту машин

Іван Леонідович Роговський, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Доктор технічних наук, професор

Кафедра технічного сервісу та інженерного менеджменту імені М. П. Момотенка

Олег Леонтійович Ляшук, Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя

Доктор технічних наук, професор

Кафедра автомобілів

Андрій Анатолійович Тихий, Центральноукраїнський національний технічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра будівельних, дорожніх машин і будівництва

Олександр Володимирович Кузик, Центральноукраїнський національний технічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра матеріалознавства та ливарного виробництва

Андрій Віталійович Дворник, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра сільськогосподарських машин та системотехніки імені академіка П. М. Василенка

Олексій Павлович Деркач, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра сільськогосподарських машин та системотехніки імені академіка П. М. Василенка

Сергій Володимирович Лисенко, Центральноукраїнський національний технічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра експлуатації та ремонту машин

Олександр Олександрович Банний, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра надійності техніки

Андрій Вікторович Гриньків, Дніпровський державний аграрно-економічний університет

Кандидат технічних наук, старший дослідник

Кафедра інжинірингу технічних систем

Посилання

  1. Shelarea, S., Aglawea, K., Giria, S., Waghmare, S. (2023). Additive Manufacturing of Polymer Composites: Applications, Challenges and Opportunities. Indian Journal of Engineering and Materials Sciences, 30 (06). https://doi.org/10.56042/ijems.v30i6.4490
  2. Neis, P. D., Ferreira, N. F., Poletto, J. C., Sukumaran, J., Andó, M., Zhang, Y. (2017). Tribological behavior of polyamide-6 plastics and their potential use in industrial applications. Wear, 376-377, 1391–1398. https://doi.org/10.1016/j.wear.2017.01.090
  3. Kabat, O., Makarenko, D., Derkach, O., Muranov, Y. (2021). Determining the influence of the filler on the properties of structural thermal-resistant polymeric materials based on Phenylone C1. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (6 (113)), 24–29. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.243100
  4. Yeriomina, Y., Burya, A., Rybak, T. (2019). Investigating the influence of fine-dispersed aluminum, nickel and titanium on the properties of phenylone. Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, 94 (2), 58–63. https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2019.02.058
  5. Zhang, Y., Wang, M., Zhang, D., Wang, Y., Wang, L., Qiu, Y. et al. (2023). Crystallization and Performance of Polyamide Blends Comprising Polyamide 4, Polyamide 6, and Their Copolymers. Polymers, 15 (16), 3399. https://doi.org/10.3390/polym15163399
  6. Srinath, G., Gnanamoorthy, R. (2007). Sliding wear performance of polyamide 6–clay nanocomposites in water. Composites Science and Technology, 67 (3-4), 399–405. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2006.09.004
  7. Kabat, O., Sytar, V., Derkach, O., Sukhyy, K. (2021). Polymeric Composite Materials of Tribotechnical Purpose with a High Level of Physical, Mechanical and Thermal Properties. Chemistry & Chemical Technology, 15 (4), 543–550. https://doi.org/10.23939/chcht15.04.543
  8. Tomina, A.-M. V., Burya, O. I., Lytvynova, Ye. E., Gavrish, V. M. (2020). The research on the influence of titanium-tantalum-tungsten-cobalt hard alloy on the tribological properties of phenylone C-2. Problems of Tribology, 25 (2), 42–48. https://doi.org/10.31891/2079-1372-2020-96-2-42-48
  9. Liu, Y., Jiang, S., Yan, W., Qin, J., He, M., Qin, S., Yu, J. (2021). Enhanced mechanical and thermal properties of polyamide 6/p (N-(4-F-phenylmaleimide)–alt-styrene) composites based on interfacial complexation inducing crystal transformation. Polymer, 214, 123237. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2020.123237
  10. Makannavar, R., Keshavamurthy, R., Biradar, M. (2019). Mechanical Properties of Graphite Filled ABS Parts Developed by Fused Deposition Modelling. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 577 (1), 012146. https://doi.org/10.1088/1757-899x/577/1/012146
  11. Dudin, V., Makarenko, D., Derkach, O., Muranov, Y. (2022). Determining the influence of a filler on the properties of composite materials based on Phenylone C2 for tribojunctions in machines and assemblies. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (12 (119)), 38–46. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.266160
  12. Dudin, V., Makarenko, D., Derkach, O., Muranov, Y. (2021). Determination of the influence of a filler on the properties of composite materials based on polytetrafluorothylene for tribosystems of mechanisms and machines. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (12 (112)), 61–70. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.238452
  13. Korku, M., Feyzullahoğlu, E. (2024). Wear behaviour of glass fiber reinforced polyester composites under dry friction and fluid film lubrication. Materials Testing, 66 (5), 749–759. https://doi.org/10.1515/mt-2023-0420
  14. Burya, A., Yeriomina, Y., Naberezhnaya, O., Arlamova, N. (2018). Thermal Resistance of Graphite Plastics Based on Aromatic Polyamide. American Journal of Analytical Chemistry, 09 (07), 331–339. https://doi.org/10.4236/ajac.2018.97026
  15. Kаbаt, О. S., Derkach, O. D., Pavlushkina, N. V., Pikula, І. І. (2019). Polymeric composites of tribotechnical purpose based on fluoropolymers. Problems of Tribology, 92 (2), 75–81. https://doi.org/10.31891/2079-1372-2019-92-2-75-81
  16. Aulin, V. V., Derkach, O. D., Makarenko, D. O., Hrynkiv, A. V., Krutous, D. I. (2020). Application of polymer composites in the design of agricultural machines for tillage. Problems of Tribology, 25 (2), 49–58. https://doi.org/10.31891/2079-1372-2020-96-2-49-58
  17. Jiang, S., Cheng, L., Yuan, H., Li, X. (2024). Highlight Removal Emphasizing Detail Restoration. Applied Sciences, 14 (6), 2469. https://doi.org/10.3390/app14062469
  18. Żywica, G., Bagiński, P., Roemer, J., Zdziebko, P., Martowicz, A., Kaczmarczyk, T. Z. (2022). Experimental Characterization of a Foil Journal Bearing Structure with an Anti-Friction Polymer Coating. Coatings, 12 (9), 1252. https://doi.org/10.3390/coatings12091252
  19. 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. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.214547
  20. Lyashuk, O., Sokil, B., Hevko, R., Aulin, V., Serilko, L., Vovk, Y. et al. (2021). The dynamics of the working body of the tubular conveyor with the chain drive. Journal of Applied and Computational Mechanics, 7 (3), 1710–1718. https://doi.org/10.22055/JACM.2021.35725.2719
  21. Nazarenko, I., Mishchuk, Y., Mishchuk, D., Ruchynskyi, M., Rogovskii, I., Mikhailova, L. et al. (2021). Determiantion of energy characteristics of material destruction in the crushing chamber of the vibration crusher. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (7 (112)), 41–49. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.239292
  22. Kušter, M., Samardžija, Z., Komelj, M., Huskić, M., Bek, M., Pierson, G. et al. (2024). Effect of Al-Cu-Fe Quasicrystal Particles on the Reinforcement of a Polymer–Matrix Composite: From Surface to Mechanical Properties. Crystals, 14 (3), 216. https://doi.org/10.3390/cryst14030216
  23. Nuruzzaman, D. M., Chowdhury, M. A., Rahman, Md. M., Kowser, Md. A., Roy, B. K. (2015). Experimental Investigation on Friction Coefficient of Composite Materials Sliding Against SS 201 and SS 301 Counterfaces. Procedia Engineering, 105, 858–864. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.05.106
  24. Jean-Fulcrand, A., Masen, M. A., Bremner, T., Wong, J. S. S. (2017). High temperature tribological properties of polybenzimidazole (PBI). Polymer, 128, 159–168. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2017.09.026
  25. Suffo, M., Pérez-Muñoz, C., Alba, G., Villar, M. P. (2024). An Innovative Polypropylene/Waste Cork Composite Material for Spirit and Wine Stopper Caps. Applied Sciences, 14 (7), 3014. https://doi.org/10.3390/app14073014
  26. Røn, T., Lee, S. (2014). Influence of Temperature on the Frictional Properties of Water-Lubricated Surfaces. Lubricants, 2 (4), 177–192. https://doi.org/10.3390/lubricants2040177
  27. Musthaq, M. Ahmed., Dhakal, H. N., Zhang, Z., Barouni, A., Zahari, R. (2023). The Effect of Various Environmental Conditions on the Impact Damage Behaviour of Natural-Fibre-Reinforced Composites (NFRCs)—A Critical Review. Polymers, 15 (5), 1229. https://doi.org/10.3390/polym15051229
  28. Roszak, M. R., Kurzawa, A., Roik, T., Gavrysh, O., Vitsiuk, I., Barsan, N. et al. (2023). Friction films analysis and tribological properties of composite antifriction self-lubricating material based on nickel alloy. Materials Science-Poland, 41 (3), 1–17. https://doi.org/10.2478/msp-2023-0031
Виявлення закономірностей зміни трибологічної ефективності композитних матеріалів деталей машин на основі фенілону та поліаміда з армуванням аріміду-Т і фулерену

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-06-28

Як цитувати

Аулін, В. В., Роговський, І. Л., Ляшук, О. Л., Тихий, А. А., Кузик, О. В., Дворник, А. В., Деркач, О. П., Лисенко, С. В., Банний, О. О., & Гриньків, А. В. (2024). Виявлення закономірностей зміни трибологічної ефективності композитних матеріалів деталей машин на основі фенілону та поліаміда з армуванням аріміду-Т і фулерену. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(12 (129), 6–18. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.304719

Номер

Том 3 № 12 (129) (2024): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Viktor Aulin, Ivan Rogovskii, Oleh Lyashuk, Andrii Tykhyi, Alexander Kuzyk, Andrii Dvornyk, Oleksiy Derkach, Serhii Lysenko, Oleksandr Banniy, Andrii Hrynkiv

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.