автореферат диссертации по металлургии, 05.16.09, диссертация на тему:Разработка и исследование антифрикционных эпоксидофторопластов и технологии их центробежного формирования

На правах рукописи

005005743

Гончаров Сергей Владимирович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИФРИКЦИОННЫХ ЭПОКСИДОФТОРОПЛАСТОВ И ТЕХНОЛОГИИ ИХ ЦЕНТРОБЕЖНОГО

ФОРМИРОВАНИЯ

Специальность 05.16.09. Материаловедение (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 8 ДЕН 2011

Комсомольск-на-Амуре - 2011

005005743

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Тихоокеанский государственный университет» (г. Хабаровск)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Иванов Валерий Александрович (г. Хабаровск)

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники, доктор

технических наук, профессор, Верхотуров Анатолий Демьянович (г. Хабаровск)

кандидат технических наук, профессор Телеш Василий Васильевич (г. Комсомольск-на-Амуре)

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный

университет путей сообщения» (г. Хабаровск)

Защита состоится «23» декабря 2011 г. в Ю00 на заседании диссертационного совета ДМ 212.092.01 в ФГБОУ ВПО «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет» по адресу: 681013, г. Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27. Факс: 8(4217) 53-61-50; e-mail: mdsov@knastu.ru .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета.

Отзывы на реферат в'двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан «ЯЪ» ноября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ДМ 212.092.01,

кандидат технических наук, доцент

Уроцег^ Пронин А.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Развитие современного машиностроения невозможно без применения полимерных композиционных материалов (ПКМ) в машинах и механизмах. Из всего многообразия сфер применения материалов наиболее жесткие требования к ним предъявляют узлы трения. Низкий коэффициент трения, высокая нагрузочная способность, износостойкость, высокая скорость' скольжения, ударо- и вибростойкость, самосмазываемость, теплостойкость - этим всем требованиям должны отвечать современные материалы для подшипниковых систем. В связи с тем, что постоянно растут нагрузки на узлы трения, увеличиваются скорости скольжения, существующие материалы не всегда способны удовлетворить постоянно растущие потребности машиностроения. Таким образом, разработка и исследование новых материалов с повышенными механическими и триботехническими характеристиками дня нужд машиностроения является актуальной задачей материаловедения.

В последнее время материаловедение в области ПКМ интенсивно развивается. Имеются исследования в области материалов на основе фторопластов, полиамидов, полиуретанов, металлополимеров. Проблемам создания и исследования полимерных композиционных материалов для узлов трения посвящены труды А. П. Семенова, В. А. Белого, Б. Д. Воронкова, Ю. Н. Васильева, Н. П. Истомина, В. К. Крыжановского, A.B. Чичинадзе, A.A. Берлина, А. П. Краснова, В. А. Иванова, A.A. Охлопковой, В.В. Рыбина и других ученых.

Известные материалы, применяемые для узлов трения - графитопласты, фторопласты, полиамиды, металлополимеры, как правило, узкоспецифичны, не всегда отвечают предъявленным требованиям. Известны ПКМ на основе эпоксидных связующих, получаемых центробежным способом с высокими механическими и триботехническими свойствами (МАС-1, МАС-2). Однако для их изготовления приходилось использовать металлическую • основу, изготавливать специальные соединения основы и антифрикционного покрытия, использовать клеи, что вело за собой усложнение технологии их изготовления.

Одним из перспективных способов получения армированных эпоксидофторопластов (АЭФ) является центробежное литье. Однако, процесс центробежного формирования материалов является малоизученным. Например, отсутствует описание процесса получения градиентных ПКМ с многослойным армированием центробежным формированием, не описаны вопросы, связанные с пропиткой тканевых армирующих материалов с помощью данного способа. Отсутствует описание влияния технологических факторов на структуру и свойства материалов, получаемых центробежным способом.

Таким образом, создание антифрикционных полимерных материалов с повышенными механическими и триботехническими характеристиками, исследование их структуры и свойств, создание технологии получения материалов способом центробежного формирования является актуальной задачей современного материаловедения. Решению этой задачи и посвящена данная диссертационная работа.

Связь работы с научными программами. В основу диссертации включены результаты исследований по следующим научно-исследовательским программам: «Разработка и создание опытных образцов высоконадежных самосмазывающихся подшипников скольжения на основе полимерных композиционных материалов» -Государственный контракт № 15-И-23 2007-2008 гг. (грант правительства Хабаровского края); «Разработка и исследование высокоизносостойких самосмазывающихся материалов для судовых механизмов, создание технологии и участка опытного производства для предприятий судостроения» - Государственный контракт П1733 от 25.09.2009 в рамках

Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на2009-2013 гг. (per. № 01200963319 от 16.11.09).

Цель работы - создание антифрикционных материалов на основе армированных эпоксидофторопласгов с повышенными механическими и триботехническими характеристиками, исследование их свойств, а также разработка технологического процесса их получения способом центробежного формирования.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

• создание антифрикционного материала с повышенными характеристиками несущей способности, износостойкости и прочности;

• разработка способа центробежного формирования армированных эпоксидофторопласгов с градиентной структурой;

• разработка методики исследования полимерных антифрикционных материалов, получаемых способом центробежного формирования;

• исследование влияния конструкции и состава материала, технологических факторов процесса центробежного формирования на структуру и свойства получаемых материалов;

• создание и исследование технологического процесса изготовления самосмазывающихся подшипников скольжения (СПС) на основе АЭФ способом центробежного формирования;

• разработка машиностроительных материалов марки МАС-4 с повышенными прочностными и триботехническими характеристиками и рекомендаций по их использованию в машиностроении и ремонте.

Научная новизна. Разработан антифрикционный материал на основе армированных эпоксидофторопласгов с повышенными прочностными и триботехническими свойствами; разработана модель его структуры, имеющая разделение на функциональные слои, основными из которых являются армирующий и антифрикционный; определены критерии управления структурой и свойствами материала, обеспечивающие заданные прочностные и триботехнические свойства.

Определен параметр классификации армирующего материала, используемого для данной технологии - жесткость ткани, согласно которой ткани подразделяются на ткани низкой жесткости 0,6 - 0,8 мкН-м (хлопчатобумажные), ткани средней жесткости 0,80 -0,95 мкН-м (арамидные) и ткани высокой жесткости 1,0-1,3 мкН-м (углеродные).

Разработан способ центробежного формирования АЭФ, основанный на пропитке в металлической форме свернутой в рулон тканевой ленты под действием центробежной силы, образуя армирующий слой, на который затем наносится антифрикционный слой. Установлены и научно обоснованы оптимальные технологические режимы процесса центробежного формирования для МАС-4УГ. Оптимальные значения факторов следующие: эффективная степень армирования материала к>у=61 об. %, удельное давление от центробежной силы рц= 0,06 МПа, (частота вращения формы п=2000 мин'1, при диаметре образца 57 мм), температура формирования Т=53 °С.

Разработана экспериментально-теоретическая методика исследования антифрикционных АЭФ, изготавливаемых способом центробежного формирования. Основными этапами разработанной методики являются выбор армирующего материала для данной технологии, основанный на определении следующих параметров: жесткости, смачиваемости ткани, наличием у связующего к ткани адгезионного контакта; определение эффективной степени армирования материала в зависимости от типа тканевого наполнителя; экспериментальное обоснование выбора режимов получения материалов.

Установлены зависимости изменения прочностных и триботехнических свойств антифрикционного материала при изменении критериев управления его структурой, что позволяет проектировать материал на стадии разработки определенного узла трения.

Новизна выполненных исследований подтверждена 1 патентом на полезную модель и 2 патентами на изобретение.

Достоверность полученных результатов обеспечивается применением стандартных методик испытания ПКМ на современном оборудовании, использованием методов математической статистики при обработке результатов экспериментов, а также высокой сходимостью результатов лабораторных и опытно-промышленных испытаний.

Прастическая значимость полученных результатов.

Разработаны машиностроительные материалы для изготовления тонкослойных подшипников скольжения, получивших общее название МАС-4, из которых максимальными характеристиками обладает материал на основе углеткани (МАС-4УГ): твердость - 376,86 МПа (внешняя поверхность) и 179,34 МПа (внутренняя поверхность); плотность - 1385,13 кг/м3, предел прочности на растяжение - 123,14 МПа, предел прочности на сжатие - 235,47 МПа, несущая способность - 109,13 МПа (У=0,027 м/с), коэффициент трения - 0,02-0,05.

Разработана технология производства СПС на основе материалов группы МАС-4 центробежным способом, а также соответствующая технологическая оснастка.

Разработан проект технических условий на материал МАС-4 и технические рекомендации по изготовлению подшипников скольжения центробежным способом.

Изготовлены опытные партии СПС различных диаметров, проведены их сравнительные испытания, которые доказали конкурентоспособность с материалами, используемыми на сегодняшний день в машиностроении. Приобретен опыт применения материалов группы МАС-4 в узлах трения различных машин и механизмов.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Структура градиентного АЭФ получаемого методом центробежного формирования, с повышенными характеристиками несущей способности, износостойкости и прочности.

2. Экспериментально-теоретическая методика исследования антифрикционных материалов, полученных центробежным формированием.

3. Результаты исследования физико-механических и триботехнических свойств армированных эпоксидофторопластов, полученных центробежным формированием.

4. Выбор оптимальных конструктивных и технологических параметров процесса центробежного формирования при получении антифрикционных АЭФ.

5. Технология получения антифрикционного материала с повышенными механическими и триботехническими свойствами способом центробежного формирования.

6. Опыт применения материалов МАС-4 на основе АЭФ в узлах трения машин и механизмов.

Апробация результатов диссертации. Работа рассматривалась и одобрена на расширенных научных семинарах кафедры «Машины и оборудование лесного комплекса» ФГБОУ ВПО ТОГУ. Основные результаты' исследований также докладывались и обсуждались на международных конференциях:

• Создание новых материалов для эксплуатации в экстремальных условиях (16-19 ноября 2009 г. Якутск);

•Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня (13 -16 апреля 2010 г. Санкт-Петербург);

•Современное материаловедение и нанотехнологии (27 - 30 сентября 2010 г. Комсомольск-на-Амуре);

на международных симпозиумах:

• VIII и X международные симпозиумы «Современные материалы и технологии» (17 -18 октября 2007 и 5 - 9 октября 2009 г. Хабаровск);

на конкурсах-конференциях:

•Наука - Хабаровскому краю: X и ХП краевые конкурс-конференции молодых ученых и аспирантов (секция технических наук) (29 января 2008 и 19 января 2010 соответственно г. Хабаровск).

Опубликованность результатов. Основные положения и результаты исследований отражены в 19 научных работах: в 10 статьях в научных журналах (в том числе 6 в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК) и 6 докладах в сборниках трудов научно-технических конференций. Получено 2 патента РФ на изобретение и одна полезная модель.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников из 139 наименований и приложения. Полный объем диссертации составляет 158 стр., включая 50 рисунков и 29 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальности темы диссертации, определяются цели и задачи исследования, отражена научная новизна и практическая значимость полученных результатов работы, приведены сведения о публикациях и данные об апробации работы, а также приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен аналитический обзор по существующим на сегодняшний день антифрикционным ПКМ, их классификация, опыт их применения в различных областях техники. Приведено понятие о градиентных материалах и области их применения. Рассмотрены основные способы переработки реактопластов в готовые изделия.

Результаты анализа литературы позволили сделать следующие выводы:

1. Известны ПКМ на основе эпоксидных связующих, получаемых центробежным способом с высокими механическими и триботехническими свойствами (МАС-1, МАС-2). Однако процесс их изготовления подразумевает использование металлической основы, изготовление специальных соединений основы и антифрикционного покрытия, использование клеев, что ведет за собой усложнение технологии их изготовления, и как следствие - стоимости.

2. Известны армированные эпоксидофторопласгы с высокими эксплуатационными свойствами, получаемых методом радиальной намотки (МАС-3). Однако, вследствие особенностей внутренней структуры материала при работе в зоне трения присутствует армирующий материал, который имеет повышенный коэффициент трения, что отрицательно сказывается на триботехнических характеристиках АЭФ.

3. В изученной литературе отсутствуют сведения о получении полностью полимерных материалов с положительным градиентом прочностных свойств по сечению способом центробежного формирования, а также не изученными остаются вопросы, связанные с влиянием состава материала, конструктивных и технологических факторов процесса центробежного формирования на структуру и свойства АЭФ. В литературе не описана технология получения таких материалов.

Проведенный анализ литературы позволил выделить основные задачи исследования.

Во второй главе разработана модель структуры градиентного материала, предложены методика выбора армирующего материала для его изготовления центробежным способом и методика расчета состава материала. Приведен алгоритм экспериментальных исследований полимерного материала (рис. 1), отражающий основные этапы экспериментально-теоретической методики исследования антифрикционных АЭФ.

Создание АЭФ с повышенной прочностью и износостойкостью, и технологии их получения способом центробежного формирования.

Разработка и исследование структуры и свойств АЭФ

Разработка и исследование

Определение эффективной степени армирования АЭФ

Исследование влияний технологических и конструктивных факторов на свойства АЭФ

ацтифрикпионного'слоя

Определение состава антифрикционного слоя АЭФ и исследование его

\__г.тапмгггп_у

Исследование структуры и

Разработка и исследование технологии центробежного формирования АЭФ

Разработка способа получения материалов центробежным • (Ьоомгоованием

* -:

Разработка экспериментального оборудования и технологической Ч__оснастки__/

Разработка общей схемы, режимов технологического процесса и получение

ппытт.ту пбпячттт* ♦

Проведение Сравнительных производственных . испытаний АЭФ

Разработка ТУ и технических инструкций по изготовлению СПС

Разработка методики проектирования СПС на основе АЭФ

Техническое задание: задаются размеры, ресурс, условия работы СПС

Выбирается толщина СПС "Н" на основе стандартного ряда ГОСТ 28773-90

г + —:

<л

Рассчитывается состав и толщина антифрикционного

слоя обеспечивающий заданный триботехнический оесуюс матеоиала. .

Определяется толщина армирующего слоя Ьд =Н-Ьвф

/С

По заданному [осж] = [рст]'к определяется Шу и рассчитываются параметры армирующего

Рис. 1. Алгоритм экспериментальных исследований

С помощью системного подхода, предложенного профессором Ивановым В.А., разработана модель структуры материала, разделенная на функциональные слои: армирующий (1) - с эффективной степенью армирования (соу) и антифрикционный (2) - с оптимальным составом, благодаря чему материал обладает повышенными прочностными и триботехническими свойствами (рис. 2).

Общая толщина материала Н определяется суммой слоев, из которых он состоит:

н=К+каф, ■ 0)

где ЬА- толщина армирующего слоя; Ьаф- толщина антифрикционного слоя.

Рис. 2. Модель структуры полимерного материала на основе эпоксидной матрицы: 1 - армирующий слой, 2 - антифрикционный слой

Армирующий слой проектируется из условия работоспособности СПС, которое выражается следующим образом:

<г.сЖ=к-Ьш\, (2)

где сгсж - предел прочности АЭФ на сжатие; к - коэффициент, определяющий запас прочности материала; [рст] - допустимое статическое давление на подшипник.

Теоретически прочность полимерного композиционного материала, армированного непрерывными тканевыми лентами с параллельной укладкой слоев согласно теории адитивности приближенно можно оценить при помощи простого правила смеси:

=сгл-ал (3)

где оь, ад, стм - прочность композиционного материала, наполнителя и связующего (матрицы) в МПа соответственно; шА, к>м - объемные доли армирующего наполнителя и матрицы в % соответственно.

Данное уравнение действительно при условии наличия прочного адгезионного контакта между армирующим наполнителем и матрицей и не является точной оценкой (рис. 3, кривая 1).

МПа 180.

160

140

120

! /

/ /:

1 1 1

1 1 1 /.. *

0. 20 40 б0<ву.об.%

Рис. 3. Зависимость предела прочности на сжатие для полимерного материала на основе эпоксидной смолы УЕ>-128, армированного углеродной тканью, от степени армирования: 1 - расчетное значение, 2 - экспериментальное значение

Наиболее точным в определении прочности полимерного материала является экспериментальная методика определения степени армирования полимерного материала (рис. 3, кривая 2):

V,

Ус+УА

■100%,

где Ус- объем связующего в материале; УА- объем армирующего наполнителя в материале.

Для каждого вида армирующего материала экспериментально определялась зависимость предела прочности на сжатие от степени армирования (например, для углеткани - рис. 3), откуда определялось объемное соотношение армирующего наполнителя и матрицы при расчете структуры армирующего слоя АЭФ.

Объем армирующего наполнителя УА определяется по формуле:

(5)

где: VI - объем отреза ткани, площадью 1 см2 с плетением;У2 - объем нитей, по краям этого отреза без плетения.

Общий объем связующего для армирующего слоя Ус складывается из объема связующего для промежуточных слоев и Упс, и объема связующего, необходимого для пропитки волокон армирующего материала, который равен части объема армирующего наполнителя при соответствующей степени армирования:

V, =®у-УА+Упс, (6)

Толщину армирующего слоя (ЬА, мм) определяют по формуле:

ЬА=(Е(а„+0,2)|ку> (7)

где N - число слоев армирующего материала;ку - коэффициент усадки материала; с!н - диаметр нити армирующего материала.

Толщина антифрикционного слоя при проектировании Иаф определяется суммой приработочного и эксплуатационного износа. Величина приработочного износа определяется экспериментально, а эксплуатационный износ - по формуле

й,-!&»]•-Ч (8)

где [/доп] - допустимая интенсивность износа; Ьэ - эксплуатационный путь трения подшипника.

Для разрабатываемой модели материала величина приработочного износа составляет 0,02-0,05 мм, поэтому толщину антифрикционного слоя в этом случае целесообразно задавать только эксплуатационным износом, т.е. Ьаф=Ьэ.

Общий объем антифрикционного слоя У0А определяется по формуле

У0А =0,25-Ьп .Я.((А - 2кл)2 -2Я)2), (9)

где Б1 - внешний диаметр полимерной заготовки; Ьп - ширина подшипника.

Экспериментальным путем был уточнен состав композиции, позволивший увеличить износостойкость материала: связующее - 63 масс. %, фторопласт-4 - 25 масс. %, дисульфид молибдена - 7 масс. %, графит ГС-1 -5 масс. %. В соответствии с этой пропорцией рассчитывается необходимое количество наполнителей антифрикционного слоя.

Формирование слоев материала происходит под действием центробежной силы, которая определяется по формуле:

г 1800

где т - масса композиции слоя; V - скорость вращения формы; г - радиус формы; п - частота вращения формы; Б - внешний диаметр слоя композиции.

Важным фактором для контроля качества процесса, центробежного формирования АЭФ является давление, развиваемое центробежной силой на внешней поверхности формуемого образца - . рц, которое определяется отношением центробежной силы к площади поверхности, на которую она воздействует. Разделив

выражение в формуле 10 на эту площадь, и выразив из нее частоту вращения формы п, получим формулу для определения технологических режимов процесса центробежного формирования изделий на основе АЭФ

В третьей главе представлены выбор исходных материалов, их свойства, технология получения экспериментальных образцов, а также характеристика объектов исследования. Описаны методики и оборудование для изучения свойств экспериментальных образцов.

Объектами исследований в настоящей работе являлись , армированные эпоксидофторопласты, на основе эпоксидного связующего УБ-128 (аналог ЭД-20), армированные различными тканями и содержащие в себе антифрикционные и другие наполнители. Образцы для исследования имели форму втулок с размерами БхсМ, мм - 57><50х57. Образцы для исследований получали способом центробежного формирования на установке, показанной на рис. 4.

Важным критерием, определяющим применимость армирующего материала для центробежного формования АЭФ, является жесткость ткани. Этот параметр определяет возможность сохранения формы свернутой в рулон тканевой заготовки до того как она будет пропитана связующим. В результате исследования армирующий материал был классифицирован по параметру жесткости на ткани низкой жесткости 0,6 - 0,8 мкН-м, ткани средней жесткости 0,80 - 0,95 мкН-м, ткани высокой жесткости 1,0 - 1,3 мкН-м. В качестве армирующего материала были выбраны ткани, представленные в таблице 1.

а б

Рис. 4. Установка для центробежного формирования образцов: а - принципиальная схема, б - общий вид; 1- электродвигатель; 2 - клиноременная передача; 3 -шпиндельный

узел; 4 - планшайба; 5 - задняя бабка; 6 - крышка формы; 7 - форма; 8 - композит; 9 -станина; 10-кожух защитный; 11-ТЭН; 12 - блок управления ТЭНом; 13-ЧРП; 14,15-аналоговые модули датчиков температуры; 16 - аналоговый модуль АМ2; 17 - цифровой модуль БМ8; 18 - процессорный модуль; 19-блок питания; 20-пульт управления; 21 -

датчик температуры Р1100

и

Таблица 1 - Виды армирующей ткани и ее основные параметры

Вид армирующей ткани

Показатель' Хлопчатобумажная С38-БЮ Арамйдная СС АР83-0145 Гибридная УКП22-0165 Углеродная УУП11-0196 Стеклоткань ЛЭСБ

Смачиваемость ткани в баллах 5 4 4 4 4

Адгезия к связующему, МПа 17,8 10,3 11,9 14,7 13,2

Жесткость ткани, мкН-м 0,65 (низкая) 0,9 (средняя) 1,07 (высокая) 1,26 . (высокая) 1,12 (высокая)

Толщина ткани ,мм 0,4 0,3 0,3 0,3 0,25

Основные технические характеристики установки: назначение - для изготовления армированных эпоксидофторопластов центробежным формированием; привод - частотно-регулируемый, мощностью 0,37 кВт; система управления -автоматизированная; частота вращения - 0 6000 (мин-1); диаметр формы - до 120 (мм); температура нагревающего ТЭНа - до 600 'С; масса установки - 56 (кг).

Образцы для исследований получали следующим образом: в форму 7 загружается свернутая в рулон тканевая лента и эпоксидное связующее, форма 7 приводится во вращение, обогревается ТЭНом 11 и таким образом формуется армирующий слой. Когда связующее в форме 7 полимеризуется на внутреннюю поверхность армирующего слоя загружается композиция антифрикционного слоя и формование повторяется. Контролируемыми параметрами являются температура, частота вращения формы и время формования. Контроль параметров осуществляется через программируемый контроллер LOGO! «SIEMENS», с помощью ЭВМ.

Во время проведения исследования изменялись следующие факторы: вид армирующего материала и его объемное содержание, толщина образца, частота вращения формы, температура формирования, массовое содержание в композиции антифрикционных наполнителей. Исследуемыми функциями являлись: плотность, твердость, предельная прочность при растяжении и сжатии, износостойкость и коэффициент трения, водо- и маслопоглащение.

Плотность материалов оценивали методом гидростатического взвешивания в дистиллированной воде с использованием аналитических весов (ГОСТ 15139-69). Водопоглощение ПКМ определялось по методике, описанной в ГОСТ 17177-87. Прочностные исследования проводились на универсальной испытательной машине с компьютерным управлением «UTP-50K» при скорости нагружения 5 мм/мин согласно методикам, описанным в ГОСТ 11262-80 и ГОСТ 4651-82, а также на приборе ПСО-МГ4 по экспресс-методике. Твердость полимерных материалов определялась по методу Бринелля в соответствии с ГОСТ 9012-59 и ГОСТ 24622-91: диаметр шарика - 5мм, усилие 613 Н, время приложения нагрузки - 120с. Триботехнические характеристики (коэффициент трения, температура в зоне трения, скорость массового изнашивания, линейное изнашивание ПКМ) определяли при испытаниях согласно ТОСТ 11629-75, на торцевом трибометре МТ-2 в диапазоне скоростей 0,1...0,5 м/с при удельных нагрузках 1...6 МПа и на стенде возвратно-вращательного движения при скорости трения 0,027 м/с и диапазоне давлений на образец 13-130 МПа.

Выбор армирующего материала для изготовления АЭФ центробежным способом осуществлялся согласно разработанной методике, которая включает в себя определение

возможности пропитки эпоксидным связующим волокон армирующего материала, определение наличия к нему у связующего адгезионного контакта, а так же жесткости ткани. Согласно разработанной методике, при выборе ткани так же должно учитываться относительное удлинение волокон. Возможность смачивания армирующего материала связующим определялась по наличию или отсутствию капиллярного эффекта при контакте смолы и армирующего материала. Адгезия проверялась путем отрыва стального диска с заданной площадью от тканевой ленты, пропитанной связующим, после его полимеризации. Жесткость ткани определялась согласно ГОСТ 29104.21-91. На основе проведенных экспериментов для получения АЭФ технологией центробежного формирования подходят ткани жесткостью не менее 0,6 мкН-м, с величиной адгезии к связующему не менее 10 МПа и относительным удлинением приблизительно равным удлинению отвержденного связующего.

Результаты измерений обрабатывали с применением методов математической статистики. На основе данных полного факторного эксперимента была проведена экспериментально-статистическая оптимизация методом градиентного спуска, целью которой являлось определение такого сочетания факторов, при которых обеспечивается экстремум функции отклика по одному из параметров (главному) при сохранении значений остальных в допустимых диапазонах.

В четвертой главе приведены результаты исследований влияний конструктивных и технологических факторов на физико-механические и триботехнические свойства разрабатываемых АЭФ. Выполнена оптимизация свойств материала, а также проведены исследования структуры полученных АЭФ.

Исследования проводились в четыре этапа. На первом этапе проведена оценка влияния вида армирующей ткани, ее объемного содержания в материале, частоты вращения формы и температуры на прочностные свойства армирующего слоя материала. Объемное содержание ткани изменялось в пределах 10...80 %, частота вращения формы - 450...3500 мин"1, температура - 40...60 "С. Состав эпоксидных

Рис. 5. Результаты исследования армирующего слоя полимерного материала: зависимости предела прочности на растяжение (а), на сжатие (б), от объемного содержания армирующего наполнителя; 1 - тик С38-БЮ, 2 - бязь ГОСТ 10183-93,3 -стеклоткань ЛЭСБ ГОСТ 8325-78,4 - арамидная ткань СС АР83-0145,5 -углеграфитовая ткань УУ П11-0196

На первом этапе установлены эффективные степени армирования (cov) ДЛЯ АЭФ с различными тканями (рис. 5): для хлопчатобумажных тканей - 50-55 об. %, для стеклоткани и углепсани этот показатель находится в пределах 50 - 60 об. %. Экспериментально доказано, что АЭФ с эффективной степенью армирования имеет максимальные прочностные характеристики. Установлено, что эффективные степени армирования для материалов с армирующими тканями одной категории (например, хлопчатобумажные или ткани на основе высокомодульных волокон) имеют близкие значения (рис. 5), различия в которых, очевидно, связаны с конструктивными параметрами тканей (типом плетения, величиной скрутки нити и др.).

Установлен положительный градиент изменения твердости в направлении от внутреннего диаметра к внешнему. Минимальное значение соответствует твердости внутренней поверхности, а максимальное - твердости внешней поверхности, причем с увеличением объемного содержания армирующего наполнителя диапазон изменения градиента возрастает (рис. 6).

а . б

Рис. б. Зависимости твердости от объемного содержания тика С38-БЮ (а), углеграфитовой ткани УУ П11-0196 (б) для полимерного материала на основе связующего УЕ>-128; 1 - внешняя, 2 - внутренняя поверхности образцов

Установлено, что увеличение частоты вращения формы до 2000 мин"1 (давление от центробежной силы рц=0,06МПа) приводит к повышению значений прочности на сжатие, растяжение и твердости в среднем: для АЭФ армированного углетканью на 20 %, стеклотканью на 9 % и хлопчатобумажной тканью на 14%. Дальнейшее увеличение частоты вращения приводит к уменьшению прочностных свойств материала, что предположительно связано с уменьшением скорости протекания реакции полимеризации вследствие ликвации связующего и отвердителя под действием центробежной силы. • "

Увеличение температуры до 53 °С повышает прочностные характеристики АЭФ, армированных углетканью на 15%, стеклотканью на 8% и хлопчатобумажной на 5%, а дальнейшее увеличение - уменьшает (рис. 7). Толщина образца сказывается на свойствах материала незначительно.

■ -ХБ7 45 • -ХБ 7 55 Ж-CT 6 45 CT 6 55 Х-УГ645 О-УГб 55

2,5 nxLQ\об/мин

Рис. 7. Результаты исследования напряжений сжатия армирующего слоя для образцов, толщиной 2,5 мм

Исследовано влияние термической обработки на свойства эпоксидного связующего АЭФ, подобран режим термообработки: 3 часа при 120±5 °С, который обеспечивает значительное повышение прочностных свойств АЭФ.

На втором этапе исследований установлено влияние массового содержания фторопласта Ф-4, графита ГС-1 и дисульфида молибдена на триботехнические свойства антифрикционного слоя материала. Массовое содержание фторопласта Ф-4 изменялось от 15 до 45 масс. %, графита - 3 - 10 масс. %, дисульфида молибдена 3 -10 масс. %.

В результате второго этапа исследований уточнена рецептура состава антифрикционного слоя АЭФ: фторпласт-4 - 25 масс. %, ГС-1 - 7 масс. %, MoS2 - 5 масс. %, что позволило увеличить износостойкость материала.

На третьем этапе исследований определены триботехнические характеристики разрабатываемых материалов в диапазоне давлений ра - 10... 130 МПа и скорости трения 0,027 м/с (рис. 8).

Рис. 8. Результаты триботехнических испытаний полимерных материалов (таблица 2): а - зависимость крэффициента трения материалов от нагрузки, б - несущая способность материалов

В качестве материалов для сравнения были выбраны металяофторопластовые -«Ми» СПС (приработочная поверхность из РТРЕ + Мо32 толщиной 0,04мм, слой

спеченной бронзы толщиной 0,35мм, стальная основа с низким содержанием углерода толщиной 2,1 мм) и полиацетальные - «РОМ» СПС (рабочая поверхность из ацетального полимера толщиной 0,5 мм, слой спеченной бронзы толщиной 0,25мм, стальная основа с низким содержанием углерода толщиной 1,7 мм). Установлено, что максимальной несущей способностью ра=109,5 МПа обладает материал на основе углеродной ткани (МАС-4УГ), а также, что разрабатываемые материалы имеют более высокие триботехнические характеристики по сравнению с металлофторопластовыми, полиацетальными СПС при трении без смазки (рис. 8).

Таблица 2 - Обозначения образцов для триботехнических испытаний

№на графике Марка Описание

1 МАС-4ХБ На основе ткани тик матрасный С38-БЮ

. 2 МАС-4АР На основе арамидной ткани ССА 83-0145

3 МАС-4КБ На основе гибридной ткани УКП 22-0165

4 МАС-4УГ На основе углеродной ткани УУ П11-0196,

5 МАС-4СТ На основе стеклоткани ЛЭСБ ГОСТ5937-81

б WSW Н/12 WU 5040 (GGB) Стальная втулка с напылением из бронзы и тефлоновым покрытием

7 СОВ ПС 5040 (GGB) Стальная втулка с полиацетальным вкладышем

На четвертом этапе методом планирования эксперимента установлено влияние частоты вращения формы, температуры и число слоев армирующей ткани на свойства АЭФ. Температура формирования (Х3) изменялась от 40 до 60 °С, частота вращения формы (Х2) - от 1000 до 3000 мин"1, число слоев ткани (X]) - от 4 до 8 шг. Функциями отклика являлись: У1 - НОВ - твердость антифрикционного слоя материала, МПа; у2-р - плотность образца, г/см3; уз - маслопоглащение за одни сутки, %; у4 -сгр-прочность при растяжении, МПа; у5 - асж - прочность при сжатии, МПа; у6 — Г — коэффициент трения; у7 -15 - линейный износ, мкм/км; у8 - Ра - несущая способность материала, МПа. В таблице 3 приведены условия планирования эксперимента.

Таблица 3 - Условия планирования эксперимента

Уровень факторов' Кодовое Фактор

обозначение Xi, шт. Х2, мин"1 Х3,0 С

Основной уровень ■ 0 б 2000 50

Шаг варьирования - 2 1000 10

Верхний уровень +1 8 3000 60

Нижний уровень -1 4 1000 40

В ходе проведения полного факторного эксперимента установлены следующие регрессионные зависимости:

yi(xb х2, х3) =10,97xt+2,37х2+2,82х3+0,55x^2 - 0,38х2х3 (13)

у2(хь х2, х3) =0,013X]X2 -0,021xix3 - 0,001х2х3- 0,015xix2x3 (14)

■уз(хьх2,хз) =0,03x2 + 0,013х3+0,02x^2 -0,006х,х3 - 0,01х2х3 (15)

у„(хь х2, х3) =113,13 + 5,88xi +1,17х2+ 2,73х3 + 1,4х,х3 (16)

у5(хь х2, х3) =233,78 + 30,85xi +2,23х2+ 4,48х3 - 0,57х2х3 (17)

у6(х!, х2, х3) =0,065 + 0,013xi+0,0055х3 -0,005x^3 - 0,00075х2х3 - 0,0018х,х2х3 (18)

у7(хь х2, х3)=5,02 + 3,25xi + 0,2х,х2 +.0,34xix3- 0,23х2х3+0,05xix2x3 (19)

y8(xi,x2,x3)= 74,22+ 3,71х2 + 1,12х3+ 1,51х,х2-l,81xix3+ l,23xix2x3 (20)

Анализ полученных зависимостей свидетельствует о различном характере их влиянии на качественные характеристики полимерного материала. Увеличение числа слоев армирующего материала (ХО приводит к росту прочностных показателей полимерного материала, повышению коэффициента трения и линейного износа материала. Увеличение частоты вращения формы (Х2) повышает м'аслопоглощение и прочностные параметры материала. В совокупности с температурой формирования (Х2Х3) этот фактор увеличивает несущую способность материала и уменьшает остальные параметры. Увеличение температуры формования (Х3) повышает прочностные характеристики материала, маслопоглощение и коэффициент трения.

Методом градиентного спуска была проведена оптимизация свойств АЭФ на основе углеткани, в ходе которой получены оптимальные значения факторов процесса центробежного формирования материалов: Х]= 6 слоев (соу= 61 %), х2= 2000 мин"1, (удельное давление от центробежной силы рц=0,06 МПа), х3= 53 °С; при этом получаются следующие значения физико-механических характеристик: НВ=376,86 МПа (внешняя поверхность), НВ=179,34 МПа (внутренняя поверхность), р=1385,13 кг/м3, \У=0,16%, сграи.=123,14 МПа, осж=235,47 МПа, Ра =109,13 МПа при Утр=0,027 м/с.

Изучение микроструктуры АЭФ (рис. 9) позволило выявить наличие слоя связующего, который разделяет соседние слои армирующего материала.

в

Рис. 9. Изучение структуры полимерного материала: а - структура полимерного материала, с четырьмя слоями хлопчатобумажной ткани, б - структура полимерного материала, с четырьмя слоями углеродной ткани, в - схема раскроя образца для микроструктурного исследования (рис. 10)

Установлено, что эти расстояния получаются в процессе формования материала во время активного действия центробежной силы на связующее. Смола при формовании способна проходить сквозь небольшое число слоев ткани, при этом увлекая их за собой. Как только слой оказывается пропитанным, он начинает оказывать меньше сопротивления и его продвижение по объему втулки прекращается. Установлено также, что чем больше жесткость ткани, тем меньше проявляется данный эффект.

Для исследования структуры материала образец, толщиной 2 мм ступенчато протачивали от внутренней к внешней поверхности (рис. 9, в). Высота ступени составляла 0,2 мм. На рисунке 11 представлены фотографии изменения структуры по сечению материала начиная от внешней поверхности (армирующего слоя).

припуск на мех, обработку

в г

Рис. 10. Фотографии изменения структуры полимерного материала по сечению при . толщине образца 2,0 мм: а - 0,2 мм, б - 0,6 мм, в - 1,6 мм г -1,8 мм и припуск на

механическую обработку

Исследование структуры материала на основе углеткани (рис. 10) позволило установить характер распределения наполнителей по толщине полимерного материала. Установлено отсутствие отслоения связующего от волокон армирующего наполнителя, а также отсутствие воздушных включений в армирующем слое (рис. 10, а и б), что говорит о хорошем качестве пропитки ткани и подтверждает оптимальный выбор значений технологических факторов. Установлен градиент распределения наполнителей по антифрикционному слою на примере фторопласта-4. Количество

фторопласта увеличивается по мере приближения к внутреннему диаметру образца, и становиться максимальным практически у поверхности. Мелкодисперсные частицы, испытывая меньшие гидродинамические сопротивления, проходят глубже по слою, чем грубодисперсные, тем самым формируя градиент наполнителя по слою (рис. 10, в и г).

В пятой главе приводятся данные по разработке машиностроительных материалов, испытаниям и опыту их практического внедрения в различные узлы трения машин и механизмов.

В результате проведенных исследований разработаны и предложены к практическому применению машиностроительные материалы, армированные хлопчатобумажной (МАС-4ХБ) и углеродной (МАС-4УГ) тканями, основные характеристики которых приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Основные свойства самосмазывающихся материалов МАС-4

Свойства материала Марка материала

МАС-4ХБ МАС-4УГ

Плотность, кг/м3 1270,2 1385,4

Предел прочности:

- при сжатии, МПа 165,7 235,5

- при растяжении, МПа 83,2 125,4

Твердость по Бринеллю, НВ

- армирующий слой, МПа 195,7 380,3

- антифрикционный слой, МПа 180,2 180,7

Водопоглощение за сутки, масс. % 0,91 0,63

Маслопоглощение за сутки, масс. % 0,109 0,047

Минимальный коэффициент трения 0,062 0,02

Несущая способность, ра, МПа (при V =0,027 м/с) 52,14 109,5

Износостойкость,/л * 10"9, (при ра =52 МПа) 5,6 5,9

* Рекомендуемая толщина изделий из материала, мм 2,5 2,5

Разработан и запатентован способ изготовления подшипника скольжения, согласно которому подшипник формуют послойно, в металлическую форму, предварительно обработанную антиадгезйонным составом, поочередно загружают соответствующие полимерные композиции выбрав режим формирования. Послойное формование подшипника позволяет создать структуру с гарантированным распределением наполнителей по объему подшипника, что повышает долговечность и надежность подшипника в целом. Загрузка каждого последующего слоя композиции в момент частичного отверждения предыдущего (когда вязкость композиции станет достаточной, чтобы удерживать форму слоя) обеспечивает дополнительное когезионное взаимодействие между слоями подшипника без использования дополнительных клеящих материалов.

Разработана технология изготовления СПС центробежным способом, которая включает себя следующие основные этапы: подготовка компонентов, оснастки и технологического оборудования, загрузка в форму армирующего материала и связующего, формирование армирующего слоя, загрузка в форму композиции антифрикционного слоя,

формирование заготовки подшипника, термическая и последующая механическая обработка. Схема последовательности операций технологического процесса и применяемое технологическое оборудование приведены на рис. 11. Значения технологических факторов приведены в таблице 5.

? / 6 7 8 9

Рис. 11. Технологическая схема изготовления АЭФ: 1-исходные компоненты, 2-пальцевая мельница, 3-весы, 4-дозирующе-смешивающий аппарат, 5-конечный смеситель, 6-машина для раскроя ткани, 7 - форма с рулоном ткани, 8-центробежная установка, 9-печь дня термообработки изделий, 10-механическая обработка, 11-готовое

изделие

Таблица 5 - Значения технологических факторов процесса центробежного формирования для втулки с размерами Бхс1х1 56,0x50,0x51,0 мм.

^~~~~~-—Цараметр ■ Частота вращения Температура Время

Значение ^^^^^^^ формы, мин1 формования, °С формования, мин.

№ этапа формования 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Армирующий слой 60 2000 300 60 53 40 3 6 16

№ этапа формования 4 5 6 4 5 6 4- 5 6

Антифрикционный слой 60 1800 300 60 53 40 5 4 16

Проведены триботехнические испытания разработанных СПС при возвратно-вращательном движении без смазки и в водной среде при У=0,027 м/с (рис. 13). Общий путь трения составил 2714,7 метров, при этом совершено 50000 циклов возвратно-вращательного движения при ра= 50 МПа - 90% пути и ра= 103 МПа - 10% пути. Зона трения при испытаниях не охлаждалась. В ходе проведенных испытаний, определен расчетный ресурс работы материала, который составил для работы без смазки - 17 000 часов, для работы в водной среде - 25 000 часов.

Анализ кривых линейного износа (рис. 12, а), а также изменения шероховатости поверхности материала в зоне трения при работе (рис. 12, б и в) позволил предположить дополнительную операцию предварительной обработки рабочей поверхности подшипника для повышения его ресурса.

.6 в

Рис. 12. Триботехнические испытания МАС-4УГ: а - линейный износ полимерного материала на основе углеткани при трении 1 - без смазки, 2 - в воде; профиль поверхности образца б - до испытаний, в - после испытаний

400 800 1200 1600 2000 Б,м

а

Приведен опыт практического применения СПС на основе материалов группы МАС-4 в узлах трения различных машин и механизмов (рис. 13), например, в звездочке цепного транспортера, в узле трения рычага торможения барабанно-колодочного тормоза трамвая, в шкворневом узле трения подвески автомобиля «БелАЗ-7547». В результате эксплуатации данного оборудования отказов СПС на основе разрабатываемых материалов не выявлено.

Рис. 13. Партия опытных изделий из материалов группы МАС-4

ВЫВОДЫ

1. Разработан антифрикционный материал на основе армированных эпоксвдофторопластов с повышенными прочностными и триботехническими свойствами; разработана модель его структуры, имеющая разделение на функциональные слои, основными из которых являются армирующий и антифрикционный; определены критерии управления структурой и свойствами материала, обеспечивающие заданные прочностные и триботехнические свойства.

2. Экспериментально установлена эффективная степень армирования полимерного материала (сиу) тканями различных видов: для тканей жесткостью 0,6 - 0,8 мкН-м (хлопчатобумажные) - 50 - 55 об. %, для тканей жесткостью 0,80 - 0,95 мкН-м (арамидные) - 40 - 45 об. %, дня тканей жесткостью 1,0 - 1,3 мкН-м (углеродные) -40 -50 об: %.

3. Разработан способ получения АЭФ, при котором армирующий материал в виде свернутой в рулон тканевой ленты под действием центробежной силы пропитывается эпоксидным связующим в металлической форме, образуя армирующий слой, на который затем наносится антифрикционное покрытие и определены оптимальные технологические режимы процесса центробежного формирования для МАС-4УГ: эффективная степень армирования материала соу=61 об %, частота вращения формы п=2000 мин"1, температура формирования Т=53 °С.

4. Экспериментально установлен градиент свойств материала по сечению: твердость материала имеет положительный градиент изменения в направлении от внутренней к внешней поверхности. Минимальное значение соответствует твердости внутренней поверхности, а максимальное - твердости внешней поверхности.

5. Уточнен состав антифрикционного слоя АЭФ, позволяющий повысить триботехнические свойства материала: эпоксидная матрица "¥Т)-128 - 63 масс.%, фторопласт-4 - 25 масс. %, графит пластинчатый ГС-1 - 7 масс. %, дисульфид молибдена МоБг - 5 масс. %.

6. Разработана экспериментально-теоретическая методика исследования антифрикционных АЭФ, изготавливаемых способом центробежного формирования. Основными этапами разработанной методики являются выбор армирующего материала для данной технологии, основанный на определении следующих параметров: жесткости, смачиваемости ткани, наличием у связующего к ткани адгезионного контакта; определение эффективной степени армирования материала в зависимости от типа тканевого наполнителя; экспериментальное обоснование выбора режимов получения материалов.

7. Разработаны машиностроительные материалы для изготовления тонкослойных подшипников скольжения, получивших общее название МАС-4, из которых максимальными характеристиками обладает материал на основе углеткани (МАС-4УГ): твердость - 376,86 МПа (внешняя поверхность) и 179,34 МПа (внутренняя поверхность); плотность - 1385,13 кг/м3, предел прочности на растяжение - 123,14 МПа, предел прочности на сжатие - 235,47 МПа, несущая способность -109,13 МПа (V=0,027 м/с), минимальный коэффициент трения - 0,011-0,02.

8. Разработана технология производства СПС на основе материалов группы МАС-4 центробежным способом, а также соответствующая технологическая оснастка.

9. Разработан проект технических условий на материал МАС-4 и технические рекомендации по изготовлению подшипников скольжения центробежным способом.

10. Изготовлены опытные партии СПС различных конструкций, проводятся их сравнительные испытания, которые доказали конкурентоспособность с метоаллофторопласговыми, полиадетальными и бронзовыми подшипниковыми материалами, используемыми на сегодняшний день в машиностроении. Приобретен опыт применения материалов группы МАС-4 в узлах трения различных машин и механизмов.

По материалам диссертации опубликовано 19 научных работ, основные положения

диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Гончаров C.B. Технология ремонта опорных катков тяжелой строительной дорожной техники с применением полимерных композиционных материалов/ C.B. Гончаров,

A.Т. Тарасенко, В.А. Иванов // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2008. -№ 12(48)/2.-С. 48-53.

2. Гончаров C.B. Оборудование для исследования процессов центробежного формирования изделий из полимерных композиционных материалов/ C.B. Гончаров,

B. А. Иванов, С. П. Захарычев // Вестник машиностроения. - 2009,- №3,- С. 44-48.

3. Гончаров С. В. Исследование зависимости коэффициента трения от концентрации антифрикционного компонента в рабочем слое подшипника скольжения / C.B. Гончаров, А.Т. Тарасенко, В.А. Иванов // Вестник машиностроения. - 2009. - №11. -

C. 40-46.

4. Гончаров C.B. Методика исследования АПК, изготавливаемых методом центробежного формирования / C.B. Гончаров // Известия ОрелГТУ. - 2010. - № 1-1/279(592). - С. 50-57.

5. Гончаров C.B. Исследование градиентных полимерных композиционных материалов антифрикционного назначения на основе эпоксидных смол, полученных методом

• центробежного формирования / C.B. Гончаров, В.А. Иванов // Вестник Тихоокеанского государственного университета. -2010. - № 3(18). - С. 151 -160.

6. Гончаров C.B. Получение градиентных полимерных композиционных материалов антифрикционного назначения на основе эпоксидных смол методом центробежного формирования / C.B. Гончаров, В.А. Иванов // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2011.-№ 3(75). - С. 3-7.

7. Захарычев CIL Создание станка для разработки технологии центробежного литья изделий из полимерных композиционных материалов / С. П. Захарычев, В. А. Иванов, В. А. Авдеев, C.B. Гончаров // Вестник Тихоокеанского государственного университета. - 2007. - № 1(4). - С. 125 -136.

8. Goncharov S.V. The research of physic-mechanical properties of polymeric composite materials, received by a centrifugal way / Goncharov S.V., Ivanov V.A., Zaharychev S.PЛ Modern materials and technologies 2007: International VTII Russian-Chinese Symposium: two volumes. - Khabarovsk: Pacific National University.- 2007. - vol. 2 - P. 211-217.

9. Гончаров C.B. Исследование прочностных характеристик полимерных композитов, полученных центробежным способом / C.B. Гончаров // Наука - Хабаровскому краю : материалы десятого краевого конкурса-конференции молодых ученых и аспирантов (Секция технических наук), Хабаровск, 29 янв. 2008 г. - Хабаровск : Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2008. - С 39 - 45.

Ю.Гончаров C.B. Методика исследования антифрикционных полимерных композитов, изготавливаемых методом центробежного формирования / C.B. Гончаров // Наука - Хабаровскому краю : материалы двенадцатого краевого

конкурса молодых ученых и аспирантов (секция технических наук), Хабаровск, 19 янв. 2010 г. - Хабаровск : Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2010. - С. 12 - 20.

П.Гончаров C.B. Исследование температурных зависимостей при центробежном формировании полимерных композиционных материалов / C.B. Гончаров // Вестник Тихоокеанского государственного университета.- 2008. -№ 1 (8).- С. 275 - 282.

12.Моторин Г.В. Исследование виброакустических характеристик фторопласта Ф-4 при триботехнических испытаниях / Г.В. Моторин, C.B. Гончаров, А.Т. Тарасенко, В.А. Иванов // Вестник Тихоокеанского государственного университета.- 2009.- № 2(13).-С. 73 - 82.

13.Goncharov S.V. The .research of temperature dependences at centrifugal polymeric composite material formation / Goncharov S.V., Ivanov V.A., Zahaiychev S.P. // Modem materials and technologies 2009: International Xth Russian - Chinese Symposium. Proceedings. - Khabarovsk: Pacific National University.- 2009. - P. 363-369.

14. Гончаров C.B. Получение армированных полимерных материалов антифрикционного назначения методом центробежного литья / C.B. Гончаров // Создание новых материалов для эксплуатации в экстремальных условиях: сб. тр. междунар. конф. с элементами науч. ппс. для молодежи, 16-19 ноября 2009 г. - Якутск: Паблиш Групп. -2009.-С. 7-9.

15. Гончаров C.B. Триботехнический стецд для испытаний изделий из полимерных композиционных материалов на трение и износ / А.Т. Тарасенко, C.B. Гончаров // Вестник Тихоокеанского государственного университета.- 2009. - № 4(15).- С. 47-53.

16. Гончаров C.B. Исследование антифрикционных полимерных материалов на основе эпоксидных смол, полученных методом центробежного формирования / C.B. Гончаров, В.А. Иванов // Международный симпозиум «Образование, наука и производство: проблемы, достижения и перспективы»: материалы международной научно-технической конференции «Современное материаловедение и нанотехнологии» (Комсомольск-на-Амуре, 27-30 сентября 2010 года): В 5 т. Т.1 /Редкол.: А.М.Шпилев (отв. ред.) и др. - Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО «КнАГТУ»,- 2010. - С. 412 - 418.

17. Патент №2380680 РФ, (51) МПК G01N 3/56. Машина для испытания материалов на трение и износ / А.Т. Тарасенко, П.Н. Перевалов, А.П. Богачев, C.B. Гончаров. -№2008133075/28; заявлено 11.08.2008; опубликовано 27.01.2010, Бюл. №3.-6 с.

18. Патент на полезную модель №91394 РФ, (51) МПК F 16 С 33/04. Форма для . изготовления подшипников скольжения центробежным литьем / C.B. Гончаров, В.А.

Иванов, А.П. Богачев. - №2009135920/22; заявлено 28.09.2009; опубликовано 10.02.2010, Бюл. №4.-2 с.

19. Патент №2421335 РФ, (51) МПК B29D33/00, В29С41/04. Способ изготовления подшипника скольжения / C.B. Гончаров, А.Т. Тарасенко. - №2009116296/05; заявлено 28.04.2009, опубликовано 20.06.2011, Бюл. №17. - 5 с.

Выделенные издания - из перечня изданий, рекомендованных ВАК РФ для публикаций

результатов кандидатских диссертаций.

Гончаров Сергей Владимирович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИФРИКЦИОННЫХ ЭПОКСИДОФТОРОПЛАСТОВ И ТЕХНОЛОГИИ ИХ ЦЕНТРОБЕЖНОГО

ФОРМИРОВАНИЯ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 26.10.2011. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Гарнитура Times New Roman. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,4. Тираж 150 экз. Заказ № 227.

Отдел оперативной полиграфии издательства Тихоокеанского

государственного университета. 680035, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Обзор и классификация современных армированных полимерных композиционных материалов триботехнического назначения, применяемых в машиностроении.

1.2 Понятие о градиентных полимерных материалах.

1.3 Обзор технологий производства армированных полимерных материалов.

1.4 Постановка целей и задач исследования.

2. РАЗРАБОТКА РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ АЭФ, ПОЛУЧАЕМЫХ МЕТОДОМ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ФОРМИРОВАНИЯ.

2.1 Разработка общей схемы исследования.

2.2 Расчет количественных параметров наполнителей антифрикционного слоя.

2.3 Расчет и определение количественных параметров наполнителей армирующего слоя.

2.4 Определение технологических параметров процесса центробежного формирования АЭФ.

2.5 Методика выбора армирующего материала для технологии получения АЭФ центробежным способом.

Выводы по главе 2.

3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1 Исходные компоненты АПКМ.

3.2 Экспериментальная установка и технология получения образцов.

3.3 Методики исследования физических свойств и структуры полимерных композиционных материалов.

3.4 Методики и оборудование для триботехнических испытаний пар трения.

3.5. Методика изучения влияния технологических факторов на свойства полимерного материала, полученного центробежным формированием, методом планирования эксперимента.

3.6. Методика экспериментально-статистической оптимизации свойств полимерного материала.

Выводы по главе 3.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ АРМИРОВАННЫХ ЭПОКСИДОФТОРОПЛАСТОВ.

4.1 Результаты исследование армирующего слоя АЭФ.

4.2 Результаты исследования влияний технологических и конструктивных факторов на свойства АЭФ, полученных центробежным способом.

4.3 Результаты исследования влияния термообработки на свойства связующего АЭФ.

4.4 Результаты триботехнических исследований антифрикционного слоя.

4.5 Результаты определения несущей способности материала в условиях трения без смазки.

4.6 Результаты исследования влияний технологических факторов на свойства полимерного материала, полученного центробежным формированием, методом планирования эксперимента.

4.7 Результаты экспериментально-статистической оптимизации свойств полимерного материала.

4.8 Результаты исследования структуры материалов.

Выводы по главе 4.

5. РАЗРАБОТКА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ГРУППЫ МАС-4.

5.1 Разработка самосмазывающихся подшипников на основе АЭФ.

5.2 Технология получения АЭФ способом центробежного литья.

5.3 Ресурсные испытания материалов.

5.4 Опыт применения материалов группы МАС-4.

5.5 Выводы по главе 5.

Перспективы прогресса в машиностроении тесно связаны с разработкой и широким применением новых конструкционных материалов. Полимерные композиционные материалы (ПКМ) обладают комплексом свойств и особенностей, отличающихся от традиционных металлических сплавов: достаточной для практического использования прочностью, легкостью, коррозионной и химической стойкостью, высокой износостойкостью, низкими коэффициентами трения, экономичностью в изготовлении и в эксплуатации [3].

Для обеспечения работоспособности деталей узлов трения машин и оборудования все шире применяются антифрикционные ПКМ с самосмазывающимися свойствами. Их использование позволяет повысить показатели надежности машин: долговечность деталей и узлов, уменьшить затраты на ремонт и техническое обслуживание, снизить трудоемкость изготовления благодаря созданию прогрессивных малоотходных или безотходных технологий [4].

Общие требования к антифрикционным материалам, применяющихся в деталях узлов трения, сформулированы практикой. В процессе эксплуатации материалы должны сохранять стабильные антифрикционные свойства, обладать высокой износостойкостью, сохранять свою работоспособность в случае проникновения в зону трения различных сред, не обладающих смазочными свойствами, (например, охлаждающей жидкости) работать в достаточно широком интервале температур, иметь температуру эксплуатации не ниже 80 °С, хорошо обрабатываться и прирабатываться. Общими требованиями являются также технологичность и невысокая стоимость материала, обеспечение простоты технического обслуживания, ремонта и восстановления [10].

В последние годы антифрикционное материаловедение интенсивно развивается в направлении разработки и использования таких самосмазывающихся материалов, как наполненные фторопласты, металлополимеры, фенопласты, акрилаты, эпоксиды, полиимиды, графитопласты, металлофторопластовые слоистые конструкции и т.д [5].

Существует много способов получения антифрикционных ПКМ, среди которых основными являются прессование, намотка и центробежное формование. Последний способ является универсальным (позволяет получать изделия практически любой формы при соответствующей оснастке) и высокопроизводительным (имеется возможность установки кассет из нескольких однотипных форм). Он обеспечивает получение заготовок с минимальными отклонениями от заданных размеров, а также дает возможность прецизионного литья, возможность получения градиентных материалов. И, так как большинство узлов трения имеют круглую форму, то способ центробежного литья является одним из наиболее перспективных.

Таким образом, разработка антифрикционных ПКМ, получаемых способом центробежного формирования, а также исследование их структуры и свойств является актуальной задачей машиностроения. Именно решению этой задачи и посвящена данная работа.

Связь работы с научными программами. В основу диссертации включены результаты исследований по следующим научно-исследовательским программам: «Разработка и создание опытных образцов высоконадежных самосмазывающихся подшипников скольжения на основе полимерных композиционных материалов» - Государственный контракт № 15-И-23 20072008 гг. (грант правительства Хабаровского края); «Разработка и исследование высокоизносостойких самосмазывающихся материалов для судовых механизмов, создание технологии и участка опытного производства для предприятий судостроения» - Государственный контракт П1733 от 25.09.2009 в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. (per. № 01200963319 от 16.11.09).

Цель работы - создание антифрикционных материалов на основе армированных эпоксидофторопластов с повышенными механическими и триботехническими характеристиками, исследование их свойств, а также разработка технологического процесса их получения способом центробежного формирования.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

• создание антифрикционного материала с повышенными характеристиками несущей способности, износостойкости и прочности;

• разработка способа центробежного формирования армированных эпоксидофторопластов с градиентной структурой;

• разработка методики исследования полимерных антифрикционных материалов, получаемых способом центробежного формирования;

• исследование влияния конструкции и состава материала, технологических факторов процесса центробежного формирования на структуру и свойства получаемых материалов;

• создание и исследование технологического процесса изготовления самосмазывающихся подшипников скольжения (СПС) на основе АЭФ способом центробежного формирования;

• разработка машиностроительных материалов марки МАС-4 с повышенными прочностными и триботехническими характеристиками и рекомендаций по их использованию в машиностроении и ремонте.

Научная новизна. Разработан антифрикционный материал на основе армированных эпоксидофторопластов с повышенными прочностными и триботехническими свойствами; разработана модель его структуры, имеющая разделение на функциональные слои, основными из которых являются армирующий и антифрикционный; определены критерии управления структурой и свойствами материала, обеспечивающие заданные прочностные и триботехнические свойства.

Определен параметр классификации армирующего материала, используемого для данной технологии - жесткость ткани, согласно которой ткани подразделяются на ткани низкой жесткости 0,6 - 0,8 мкН-м (хлопчатобумажные), ткани средней жесткости 0,80 - 0,95 мкН-м (арамидные) и ткани высокой жесткости 1,0-1,3 мкН-м (углеродные).

Разработан способ центробежного формирования АЭФ, основанный на пропитке в металлической форме свернутой в рулон тканевой ленты под действием центробежной силы, образуя армирующий слой, на который затем наносится антифрикционный слой. Установлены и научно обоснованы оптимальные технологические режимы процесса центробежного формирования для МАС-4УГ. Оптимальные значения факторов следующие: эффективная степень армирования материала Юу=61 об. %, удельное давление от центробежной силы рц= 0,06 МПа, (частота вращения формы п=2000 мин"1, при диаметре образца 57 мм), температура формирования Т=53 °С.

Разработана экспериментально-теоретическая методика исследования антифрикционных АЭФ, изготавливаемых способом центробежного формирования. Основными этапами разработанной методики являются выбор армирующего материала для данной технологии, основанный на определении следующих параметров: жесткости, смачиваемости ткани, наличием у связующего к ткани адгезионного контакта; определение эффективной степени армирования материала в зависимости от типа тканевого наполнителя; экспериментальное обоснование выбора режимов получения материалов.

Установлены зависимости изменения прочностных и триботехнических свойств антифрикционного материала при изменении критериев управления его структурой, что позволяет проектировать материал на стадии разработки определенного узла трения.

Новизна выполненных исследований подтверждена 1 патентом на полезную модель и 2 патентами на изобретение.

Достоверность полученных результатов обеспечивается применением стандартных методик испытания ПКМ на современном оборудовании, использованием методов математической статистики при обработке результатов экспериментов, а также высокой сходимостью результатов лабораторных и опытно-промышленных испытаний.

Практическая значимость полученных результатов.

Разработаны машиностроительные материалы для изготовления тонкослойных подшипников скольжения, получивших общее название МАС-4, из которых максимальными характеристиками обладает материал на основе углеткани (МАС-4УГ): твердость - 376,86 МПа (внешняя поверхность) и 179,34 МПа (внутренняя поверхность); плотность - 1385,13 кг/м , предел прочности на растяжение - 123,14 МПа, предел прочности на сжатие - 235,47 МПа, несущая способность - 109,13 МПа (У=0,027 м/с), коэффициент трения - 0,02-0,05.

Разработана технология производства СПС на основе материалов группы МАС-4 центробежным способом, а также соответствующая технологическая оснастка.

Разработан проект технических условий на материал МАС-4 и технические рекомендации по изготовлению подшипников скольжения центробежным способом.

Изготовлены опытные партии СПС различных диаметров, проведены их сравнительные испытания, которые доказали конкурентоспособность с материалами, используемыми на сегодняшний день в машиностроении. Приобретен опыт применения материалов группы МАС-4 в узлах трения различных машин и механизмов.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Структура градиентного АЭФ получаемого методом центробежного формирования, с повышенными характеристиками несущей способности, износостойкости и прочности.

2. Экспериментально-теоретическая методика исследования антифрикционных материалов, полученных центробежным формированием.

3. Результаты исследования физико-механических и триботехнических свойств армированных эпоксидофторопластов, полученных центробежным формированием.

4. Выбор оптимальных конструктивных и технологических параметров процесса центробежного формирования при получении антифрикционных АЭФ.

5. Технология получения антифрикционного материала с повышенными механическими и триботехническими свойствами способом центробежного формирования.

6. Опыт применения материалов МАС-4 на основе АЭФ в узлах трения машин и механизмов.

Апробация результатов диссертации. Работа рассматривалась и одобрена на расширенных научных семинарах кафедры «Машины и оборудование лесного комплекса» ФГБОУ ВПО ТОГУ. Основные результаты исследований также докладывались и обсуждались на международных конференциях:

•Создание новых материалов для эксплуатации в экстремальных условиях (16-19 ноября 2009 г. Якутск);

•Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня (13-16 апреля 2010 г. Санкт-Петербург);

•Современное материаловедение и нанотехнологии (27 - 30 сентября 2010 г. Комсомольск-на-Амуре); на международных симпозиумах:

•VIII и X международные симпозиумы «Современные материалы и технологии» (17-18 октября 2007 и 5 - 9 октября 2009 г. Хабаровск); на конкурсах-конференциях:

•Наука - Хабаровскому краю: X и XII краевые конкурс-конференции молодых ученых и аспирантов (секция технических наук) (29 января 2008 и 19 января 2010 соответственно г. Хабаровск).

Опубликованность результатов. Основные положения и результаты исследований отражены в 19 научных работах: в 10 статьях в научных журналах (в том числе 6 в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК) и 6 докладах в сборниках трудов научно-технических конференций. Получено 2 патента РФ на изобретение и одна полезная модель.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников из 139 наименований и приложения. Полный объем диссертации составляет 159 стр., включая 50 рисунков и 29 таблиц.

Выводы по главе 4

1. Экспериментально установлено влияние технологических и конструктивных факторов на физико-механические и структурные параметры материалов. Наибольшими прочностью, плотностью, твердостью и лучшими антифрикционными характеристиками обладают материалы, полученные при действии центробежной силы в 50 Н и температуре 53 °С.

2. Максимальными физико-механическими свойствами обладает материал на основе углеродной ткани: НВ=376,86 МПа (внешняя поверхность), НВ=179,34 МПа (внутренняя поверхность), р=1385,13 кг/м3, \¥=0,16%, араст=123,14 МПа, асж=235,47 МПа, Ра=109,13 МПа, £=0,02 при Ра=109,13 МПа и Утр=0,027 м/с.

3. Разработан новый состав антифрикционного слоя АЭФ: эпоксидная матрица УТ)-128 - 63% масс., фторопласт-4 - 25% масс., графит пластинчатый ГС-1 - 7% масс., дисульфид молибдена Мо8г - 5% масс.

4. Определена эффективная степень армирования АЭФ для каждого наполнителя, что является основой для получения материала с максимальными свойствами: для хлопчатобумажных тканей 50 - 55%, для стеклоткани и углеткани 40 - 50%, для арамидной ткани 40 - 45%. Экспериментально подтверждена методика расчета необходимых компонентов структуры АЭФ.

5. Описана структура разрабатываемых АЭФ и установлен градиент свойств материала по сечению: твердость материала изменяется в направлении от внутренней к внешней поверхности. Минимальное значение соответствует твердости внутренней поверхности, а максимальное - твердости внешней поверхности.

6. Исследовано влияние термической обработки на свойства АЭФ. Установлено, что термообработку полимерных изделий следует производить при 120 °С в течение 3 часов, в прогретой печи с последующим охлаждением на воздухе.

ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ГРУППЫ МАС-4

Данный раздел диссертационной работы посвящен результатам практического внедрения разработанных в ходе исследований материалов в различных узлах трения машин и механизмов.

Традиционными аналогами разрабатываемых материалов являются биметаллические и металлополимерные подшипники скольжения, поэтому основным направлением при разработке триботехнических материалов на основе армированных эпоксидофторопластов для подшипников скольжения является сочетание низких значений трения и износа, как в условиях достаточной смазываемости, так и в режиме сухого трения, и высокой несущей способности.

Основными параметрами, на основании которых осуществлялась разработка СПС, являлись:

1. сохранение высоких триботехнических свойств (//, < 10"8 мм/мм, 7^0,06), как в условиях достаточной смазки, так и в режиме дефицита смазки в диапазоне температур - 50 до + 100 °С, стойкость к воздействию агрессивных сред и климатических факторов;

2. обеспечение устойчивой работоспособности узла трения при давлениях до 100 МПа и низких скоростях трения;

3. обеспечение технического ресурса узла трения равного или большего, чем ресурс, обеспечиваемый аналогом разрабатываемого материала;

4. простота и технологичность конструкций СПС, высокая ремонтопригодность, возможность быстрой замены изношенных элементов СПС.

5.1. Разработка самосмазывающихся подшипников на основе АЭФ

В результате проведенных исследований получены машиностроительные материалы, армированные хлопчатобумажной (МАС-4ХБ) и углеродной (МАС4-УГ) тканями, основные свойства которых приведены в табл. 5.1.

Цельнополимерный подшипник скольжения целесообразно применять в тех случаях, когда его толщина находится в пределах 1,5-3 мм, так как при толщине СПС менее 1,5 мм жесткости полимерного материала не достаточно для создания посадки, обеспечивающей надежную фиксацию СПС в узле трения. При толщине СПС более 3 мм на его изготовление затрачивается много армирующего материала, что является экономически невыгодным и ведет к удорожанию СПС.

Большинство узлов трения машин (особенно тяжелонагруженные) традиционно имеют биметаллические подшипники скольжения толщиной от 5 мм, поэтому возникает необходимость в использовании металлической обойме, которая будет компенсировать недостающую толщину. Согласно этой тенденции была разработана конструкция СПС на основе материалов группы МАС-4 с металлической обоймой в двух вариантах, представленных на рис. 5.1 бив.

Конструкция СПС с разрезной металлической обоймой (рис. 5.1 б) разрабатывалась для замены имеющихся на рынке бронзовых или металлополимерных направляющих для штока гидроцилиндра, в том числе уже изношенных. От них бралась только металлическая часть, протачивалась согласно рис. 5.1 б, затем в нее устанавливался полимерный вкладыш, и эта конструкция впоследствии запрессовывалась в узел трения.

Конструкция СПС с цельной металлической обоймой (рис. 5.1 в) разрабатывалась для замены традиционных толстостенных биметаллических подшипников скольжения для тех узлов трения, где их частая замена связана с определенными затратами (временными, трудоемкости и т. д.). В этом случае также возможно использование металлической основы изношенного биметаллического подшипника, которая также протачивается и запрессовывается в узел трения, а разрезной вкладыш устанавливается уже непосредственно в запрессованную обойму, что упрощает ремонт узла в целом.

Так как данный вид СПС закрепляется в узле трения с помощью посадки с натягом, то необходимо было выяснить, какая величина натяга обеспечит такую же фиксацию, какую имеет биметаллический подшипник скольжения. Для этого была измерено усилие запрессовки этого подшипника, а затем проводился подбор величины натяга цельнополимерного СПС, результаты

Рис. 5.3. Технологическая схема изготовления АЭФ: 1-исходные компоненты, 2-пальцевая мельница, 3-весы, 4-дозирующе-смешивающий аппарат, 5-конечный смеситель, 6-машина для раскроя ткани, 7-центробежная установка, 8-печь для термообработки изделий, 9-механическая обработка, 10-готовое изделие

Подготовка исходных компонентов. Состав композиции был определен экспериментально: армирующий слой - УО-128 и армирующая ткань в соотношении, согласно методике расчета (глава 2.2); антифрикционный слой -УО-128 - 63 масс.%, графит ГС-1 - 7 масс.%, политетрафторэтилен Ф-4 - 25 масс.%, дисульфид молибдена Мо8г - 5 масс.%.

Исходные компоненты 1 предварительно измельчают на мельнице 2, затем взвешиваются на весах 3 и помещаются в дозирующе-смешивающий аппарат (ДСА) 4 (рис. 5.3). Смешивание компонентов происходит до получения гомогенной композиции. Армирующая ткань режется на машине 6 на полосы необходимой длины и ширины и укладывается в форму, предварительно обработанную антиадгезионным составом. После этого композицию смешивают с отвердителем в пропорции У!)-128 + ПЭПА - 10:1 в конечном смесителе 5.

Формование материала происходит на экспериментальном станке СЦФ-4 [130] согласно разработанному способу [139] подшипник формуют послойно, и, в зависимости от слоя, в металлическую втулку, предварительно обработанную антиадгезионным составом, поочередно загружают полимерную композицию на основе эпоксидного связующего и наполнителей, требуемых для данного слоя, затем выбрав режим формования, позволяющий равномерно распределить наполнитель по слою, формируют каждый слой подшипника. Кроме того, композицию каждого последующего слоя загружают в момент частичного отверждения предыдущего. Изготавливаемый подшипник может иметь неограниченное число функциональных слоев, и их конфигурация может быть различной.

Послойное формование подшипника позволяет создать структуру с гарантированным распределением наполнителей по объему подшипника, что повышает долговечность и надежность подшипника в целом. Загрузка каждого последующего слоя композиции в момент частичного отверждения предыдущего (когда вязкость композиции станет достаточной, чтобы удерживать форму слоя) обеспечивает дополнительное когезионное взаимодействие между слоями подшипника без использования дополнительных клеящих материалов.

Формование подшипника с неограниченным числом различных функциональных слоев и их различной конфигурацией повышает долговечность.

На основе исследований влияния технологических факторов на структуру получаемого материала определена оптимальная температура полимеризации -53 °С. Время гелеобразования связующего при данной температуре составляет 20 - 25 минут.

Технологический цикл формирования материалов представлен на рис. 5.4 в виде скоростного (а) и температурного (б) режимов. Ть Тг, Т3 - время подготовительной операции, операции формования и заключительной операции соответственно; Т - общее время технологического цикла формования материала.

Во время подготовительной операции происходит загрузка и равномерное распределение связующего по армирующему материалу, а также нагрев формы и связующего в ней. Эта операция характеризуется низкой частотой вращения - для равномерного распределения связующего и повышенной температурой обогрева формы - для того, чтобы подаваемое тепло, преодолев тепловой градиент стенки формы, дошло до связующего. Несоблюдение технологических параметров данного этапа влияет на качество пропитки армирующего наполнителя при последующих этапах, а, следовательно, на структуру и свойства производимого материала. у га С.

2 Я ё о

V" Т V

IX ез

С. £

Я г1

О С Те. К н время формования

-уТ время формования а б

Рис. 5.4. Технологический цикл получения материалов

Следующая операция — непосредственно формование - характеризуется высокой частотой вращения, и температурой, соответствующей оптимальной

За время проведения триботехнических испытаний величина линейного износа в случае трения материала в водной среде составила 0,023 мм при этом ресурс составляет 118 км или 2,17х109 циклов или 25 ООО часов работы при данном режиме трения.

Кривая линейного износа при трении в воде имеет более пологий вид, однако прослеживается один и тот же момент для испытаний: во время приработки значение линейного износа при сухом и жидкостном трении имеют примерно одинаковые значения. Этот факт можно объяснить как плохой смазывающей способностью водной среды, так и тем что, антифрикционный слой полимерного материала имеет твердость меньше чем у армирующего. Поэтому в данном случае, при приложении нагрузки материал немного «подается», изменяя свои геометрические размеры. Величина данной деформации зависит от толщины, состава антифрикционного слоя, а также от механической подготовки поверхности трения. Это также подтверждается изменением шероховатости в зоне трения до и после испытаний (рис. 5.7).

До испытаний шероховатость составляла 2,5 мкм, а после - 1,25 мкм. Анализируя профилограммы, представленные на рис. 5.7 можно заметить, что исходный профиль поверхности материала имеет много выступов (рис. 5.7 а), которые не видны после испытаний (рис. 5.7 б). Это также подтверждают микрофотографии поверхности трения до и после испытаний (рис. 5.7 в и г соответственно).

На основании этих данных целесообразно ввести дополнительную операцию притирки или выглаживания для изделий на базе группы материалов МАС - 4 с целью уменьшения шероховатости и получения более однородной поверхности трения полимерного материала.

На рис. 5.7 в приведена микрофотография поверхности материала до триботехнических испытаний. Так как большая часть поверхности находится не в фокусе, это также подтверждает то, что поверхность имеет множество выступов и впадин (более светлые участки являются выступами, более темные -впадинами). состава пленки на поверхности трения, о чем свидетельствует изменение его цвета на фотографиях (рис. 5.8 б и в). Излишки продуктов трения удаляются из зоны трения и накапливаются на контртеле там, где имеется зазор между контртелом и подшипником трения (это хорошо заметно при триботехническом разрушении материала (рис. 5.8 г)).

5.4. Опыт применения материалов группы МАС-4

На базе МУП Хабаровское ТТУ (филиал Северный) был произведен ремонт трамвайного подвижного состава, в котором использовались материалы группы МАС-4. Из материалов МАС-4ХБ и МАС-4УГ были изготовлены пробные партии подшипников скольжения втулочного типа, с размерами Эх(1х1, мм - 32x24x40, которые были установлены на трамвайный вагон типа КТМ - 5М (71-605) №384 на барабанно-кол од очный тормоз в узел трения рычага торможения. Материал вала - сталь 3. Узел работает в условиях ограниченной смазки, тяжелом температурном режиме и в него часто попадает абразив во время работы. Предполагаемый эффект от внедрения - увеличение срока службы узла трения, а также снижение стоимости ремонта данного узла за счет сокращения их числа. Фотографии узла трения и СПС представлены в приложении.

На базе ЗАО «СТС Текновуд» (поселок Терней, Приморского края) была произведена замена бронзовых подшипников скольжения с размерами БхсМ, мм - 60x50x80 на полимерные из материала МАС-4ХБ в приводе цепного транспортера пиломатериалов. Вал изготовлен из стали 14Х17Н2 с твердостью НВ 220-261. Узел работает в условиях обильной смазки средних скоростях скольжения по вращательной схеме движения, возможны ударные нагрузки при пуске конвейера.

Предполагаемый эффект от внедрения - увеличение срока службы узла трения и повышение производительности производства. Фотографии узла

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработан антифрикционный материал на основе армированных эпоксидофторопластов с повышенными прочностными и триботехническими свойствами; разработана модель его структуры, имеющая разделение на функциональные слои, основными из которых являются армирующий и антифрикционный; определены критерии управления структурой и свойствами материала, обеспечивающие заданные прочностные и триботехнические свойства.

2. Экспериментально установлена эффективная степень армирования полимерного материала (соу) тканями различных видов: для тканей жесткостью 0,6 - 0,8 мкН-м (хлопчатобумажные) - 50 - 55 об. %, для тканей жесткостью 0,80 - 0,95 мкН-м (арамидные) - 40 - 45 об. %, для тканей жесткостью 1,0-1,3 мкН-м (углеродные) -40-50 об. %.

3. Разработан способ получения АЭФ, при котором армирующий материал в виде свернутой в рулон тканевой ленты под действием центробежной силы пропитывается эпоксидным связующим в металлической форме, образуя армирующий слой, на который затем наносится антифрикционное покрытие и определены оптимальные технологические режимы процесса центробежного формирования для МАС-4УГ: эффективная степень армирования материала соу=61 об %, частота вращения формы п=2000 мин"1, температура формирования Т=53 °С.

4. Экспериментально установлен градиент свойств материала по сечению: твердость материала имеет положительный градиент изменения в направлении от внутренней к внешней поверхности. Минимальное значение соответствует твердости внутренней поверхности, а максимальное - твердости внешней поверхности.

5. Уточнен состав антифрикционного слоя АЭФ, позволяющий повысить триботехнические свойства материала: эпоксидная матрица УБ-128 - 63 масс.%, фторопласт-4 - 25 масс. %, графит пластинчатый ГС-1 - 7 масс. %, дисульфид молибдена Мо82 - 5 масс. %.

6. Разработана экспериментально-теоретическая методика исследования антифрикционных АЭФ, изготавливаемых способом центробежного формирования. Основными этапами разработанной методики являются выбор армирующего материала для данной технологии, основанный на определении следующих

1. Воронков Б.Д. Подшипники сухого трения / Б.Д. Воронков. М. : Машиностроение, 1968. - 140 с.

2. Иванько Е.К. К вопросу о теоретических основах центробежного литья/ Е.К. Иванько // Литейное производство.- 2010.- № 2.- С. 37-40.

3. Маликов И. И. Применение твердых смазок при эксплуатации и ремонте лесозаготовительной техники/ И.И. Маликов.- М.: Лесная промышленность, 1979.- 144 с.

4. Федорченко И.М., Пугина Л.И. Композиционные спеченные антифрикционные материалы,- Киев: Наук, думка, 1980.- 240 с.

5. Анисимов A.B., Бахарева В.Е., Николаев Г.И. Антифрикционные углепластики в машиностроении/ A.B. Анисимов, В.Е. Бахарева, Г.И. Николаев // Трение и износ, 2007, № 6, с 615-620.

6. Шведков Е.Л. Самосмазывающиеся антифрикционные материалы/ Е.Л. Шведков // Порошковая металлургия. 1983. №6. С. 37 42.

7. Карпинос Д.М., Олейник В.И. Полимеры и композиционные материалы на их основе в технике / Д.М. Карпинос, В.И. Олейник. Киев: Наук, думка, 1981,- 180 с.

8. Промышленные полимерные композиционные материалы / Под ред. М. Ричардсона. Пер. с анг. под ред. П.Г. Бабаевского. М.: Химия, 1980. - 472 с.

9. Полимеры в узлах трения машин и приборов: Справочник / Е.В. Зиновьев, А.Л. Левин, М.М. Бородулин, A.B. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 1988. - 328 с.

10. Васильев Г.В. Конструирование подшипников скольжения из пластмасс / Г.В. Васильев. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 1996. - 44 с.

11. Металлополимерные материалы и изделия / Под ред. В.А.Белого. М.: Химия, 1979. -312 с.

12. Friction and wear properties of Kevlar pulp reinforced epoxy composites under dry sliding condition // Tribol. Lett.- 2006.- № 3.- C. 259-263.

13. Сайфуллин P.C. Композиционные покрытия и материалы / P.C. Сайфуллин. М.: Химия, 1977. - 272 с.

14. Boving H., Hinterman Н.Е. Wear-resistent and self-lubricating coatings for mechanical components /Boving H., Hinterman Н.Е. //Proceeding of 5thworld congress on theory of machines and mechanisms. -1979. -P. 13601363.

15. Истомин Н.П., Семенов А.П. Антифрикционные свойства композиционных материалов на основе фторполимеров/ Н.П. Истомин, А.П. Семенов. М.: Наука, 1981. -146 с.

16. Асташкин В.М., Мишнев М.В., Пазуцан В.А. Крупногабаритные оболочки из стеклопластиков в химических аппаратах и газоотводящих трактах/ В.М. Асташкин, М.В. Мишнев, В.А. Пазуцан // Композитный мир. № 6, 2006 . С. 10 - 14.

17. Хахалина Н.Ф. Композиционные полимерные материалы для направляющих металлорежущих станков / Н.Ф. Хахалина // Пластические массы. -1984. -№6. -С. 20-22.

18. Технология производства изделий и интегральных конструкций из композиционных материалов в машиностроении / Научные редакторы А.Г.Братухин, В.С.Боголюбов, О.С.Сироткин. -М.: Готика, 2003. 516 с.

19. Буренин В. В. Подшипники скольжения из неметаллических материалов / В. В. Буренин // СТИН. -2001, N 2, С. 33-38.

20. Маланюк А.И. Особенности механической обработки антифрикционных углепластиков / А.И. Маланюк // Вопросы материаловед. 2006. -№ 2. -С. 79-84.

21. Корюкин A.B. Металлополимерные покрытия полимеров / A.B. Корюкин. М.: Химия, 1983. - 240 с.

22. Конструкционные стеклопластики / под ред. В.И. Альперина, Н.В. Королькова, A.B. Мотовкина и др. М.: Химия, 1979. -360 с.

23. Иванов В.А., Рн Хосен. Прогрессивные самосмазывающиеся материалы на основе эпоксидофторопластов для триботехнических систем: Моногр.- Владивосток; Хабаровск: ДВО РАН, 2000. 429 с.

24. Филиппова Г.А., Иванов В.А. Исследование технологических и термических свойств антифрикционных материалов на основе эпоксидных, фенольных смол, модифицированных ПТФЭ / ХГТУ. Хабаровск, 1993. 13 с. Деп. в НИИТЭ-ХИМ г.Черкассы 06.08.93. N 166 хп93.

25. Иванов В.А., Захарычев С.П., Тарасенко А.Т. Композиционные материалы для самосмазывающихся подшипников // Композиционные полимерные материалы. Переработка и применение в народном хозяйстве: Тез. докл. науч.-техн. конференции. Ижевск, 1990. С.73.

26. Иванов В.А., Филиппова Г.А. Исследования антифрикционных самосмазывающихся материалов // Научно-техническая конференция по проблемам текстильной и легкой промышленности, механики, строительства и энергетики: Тез. докл. Благовещенск: БПИ, 1993. С.21.

27. Игнатьев В.А., Иванов В.А., Алянчиков В.Н., Богачев А.П. Самосмазывающиеся подшипники в узлах трения // Лесная промышленность. 1982, № 2. - С. 26-27.

28. A.c. 1346441 СССР, МКИ В 29 С 53/46 // В 29 К 105, В 29 L 23:00. Способ изготовления металлополимерных трубчатых изделий / А.П. Богачев, В.Н. Андреев, В.А. Иванов (СССР).- 4 с.

29. Композиционные материалы: Справочник / Под ред. Д.М. Карпиноса. -Киев: Наукова думка, 1985. 592 с.

30. Тарнопольский Ю.М., Жигун И.Г., Поляков В.А. Пространственно-армированные композиционные материалы. Справочник. М.: Машиностроение, 1987. - 224 с.

31. Тарнопольский Ю.М., Кинцис Т.Я. Методы статических испытаний армированных пластиков. М.: Химия, 1981. - 272 с.

32. Тарнопольский Ю.М. Проблемы механики намотки толстостенных конструкций из композитов // Механика композит, материалов. 1992. -№5. С.-618-626.

33. Берлин A.A. Современные полимерные композиционные материалы // Соросовский образовательный журнал 1995 №1. С 57-65.

34. Берлин A.A., Вольфсон С.А., Ошмян В.Г., Ениконян Н.С. Принципы создания композиционных материалов, М.: Химия 1990,210 с.

35. Немировский Ю. В., Янковский А. П. Мозаичное армирование плоских термоупругих композитных конструкций с использованием различных критериев рационального проектирования Мех. композиц. матер, и конструкций. 2002. 8, N 3, с. 409-436.

36. Создание макромодифицированных фторопластом углепластиков для подшипников скольжения рабочих колес поворотно-лопастных гидротурбин. Бахарева В. Е., Пеклер К. В., Ильин С. Я., Моркин О.В. -Вопросы материаловедения, 2009, № 1(57), с. 17-25.

37. Шут Н.И., Даниленко Г.Д., Касперский A.B. и др. Влияние природы отвердителя на теплофизические свойства эпоксидных полимеров // Пластические массы. 1993. N 1. С. 21-22.

38. Мищенко C.B., Дмитриев О.С., Пучков Н.П., Шаповалов A.B. Автоматизированная система исследования процесса отверждения композиционных полимерных материалов // Промышленная теплотехника. 1989. N 5. С. 79-83.

39. Плетнев Д.В., Брусенцова B.H. Основы технологии износостойких антифрикционных покрытий. М.: Машиностроение, 1968. - 272 с.

40. Заявка 2222444. Япония. Эпоксидные композиции / Накагава Масато, Ирэи Дайсукэ, Хидза Мисио; Иокогава Гому K.K. N 64-44069; заявл. 23.02.89; опубл. 5.09.90 // Кокай Токке Кохо. Сер. 3 (3). 1990. 100. С. 330-338.

41. Чернин Э.И., Басаргин О.В., Алипов А.Н., Жердев Ю.В., Цвелев В.М. Температурная зависимость коэффициента линейного теплового расширения сетчатого полимера и определение плотности сетки химических связей // Пластические массы. 1993. N 1. С. 37-42.

42. Алекперов Э.Р. Боразотсодержащий модификатор эпоксидных смол // Пластические массы. 1991. N 9. С. 60.

43. Заявка 2113021. Япония. Эпоксидные композиции / Оцу Масаки. Симамото Юдзи; Мацусита Дэнко K.K. N 63-266989; Заявл. 22.10.88; Опубл. 25.04.90 //Кокай Токке Кохо. Сер. 3 (3). 1990. 50. С. 177-181.

44. Иванов Д.А., Чуваев В.Ф., Соколова H.JI. Композиции на основе ЭД-20, отвержденные водными растворами гетерополисоединений молибдена и вольфрама // Пластические массы.1992. N 2. С. 17-19.

45. Хабенко A.B., Короткое С.Н., Ильченко A.A., Федотьева Т.П. Исследование процесса отверждения композиций на основе эпоксидной смолы методом дифференциальной сканирующей калориметрии // Пластические массы. 1991. N 2. С.59-62.

46. Армированные полимерные материалы: Сб. пер. и обзоров из иностр. период, лит./ Под ред. З.А. Роговина, П.М. Валецкого, M.JI. Кербера. М.: Мир, 1968. 243 с.

47. Козлов Г.В., Буря А.И., Бурмистр М.В. Моделирование каркаса частиц наполнителя в полимерных композитах как массового мультифактора.// Вопросы химии и химической технологии, 2002, №1, с. 84-88.

48. Немировский Ю.В., Янковский А.П. Рациональное проектирование армированных конструкций. Новосибирск: Наука, 2002. - 488 с.

49. Козлов Г.В., Маламатов А.Х., Яновский Ю.Г. Структура и механические свойства полимерных композитов// Механика композиционных материалов и конструкций, 2006 г, т 12, №1, с. 64-112.

50. Paxton R.R. Carbon, graphite and metal-bonder molibdenum disulhide solid lubricant bearings // Tribology International. October. 1982. P. 285-291.

51. Boving H., Hinterman H.E. Wear-resistent and self-lubricating coatings for mechanical components // Proceeding of 5th world congress on theory of machines and mechanisms. 1979. P. 1360-1363.

52. Перепелкин К. E. Полимерные волокнистые композиты, их основные виды, принципы получения и свойства // Химические волокна, 2005, № 4, с. 7 22.

53. Рыбин В. В., Абозин И. Ю., Бахарева В. Е. Разработка физико-химических основ и создание антифрикционных высокопрочных полимерных композитов // Вопросы материаловедения -2001. -№ 2 (26). -С. 9-21.

54. Подшипники скольжения из углепластиков. Николаев Г. И., Бахарева В. Е., Лобынцева И. В., Анисимов А. В. Вопросы материаловедения, 2009, № 1(57), с. 97-110.

55. Металлоуглеродные волокна и полимерные композиции на их основе. Сафонова А. М., Шпилевская Л. Е., Сметанина О. В. Вопросы материаловедения, 2009, № 1(57), с. 170-180.

56. Углеродные волокна и углекомпозиты, ред. Э. Фитцер. М.: Мир, 1988,241 с

57. Модификация антифрикционных эпоксидных углепластиков дисульфидом молибдена. Кузнецов А. А., Семенова Г. К., Савелов А. С., Лишевич И. В., Карлова Е. П. Вопросы материаловедения, 2009, № 1(57), с. 52-56.

58. Применение углепластика ФУТ в насосах типа ЦНС, предназначенных для систем поддержания пластового давления и нефтесбора. Велижанин В. С., Малышев И. В., Лобынцева И. В. Вопросы материаловедения, 2009, № 1(57), с. 77-80.

59. Технология клеевой сборки подшипников скольжения из антифрикционных углепластиков. Сытов В. А., Верстаков А. Е., Воронин А. Е, Чурикова А. А., Анисимов А. В. Вопросы материаловедения, 2009, № 1(57), с. 88-91.

60. Бинарные опоры из модифицированных углепластиков для подшипников судовых валопроводов. Анисимов А. В., Бахарева В. Е., Лобынцева И. В., Петрова Л. В., Чурикова А. А. Вопросы материаловедения, 2006, № 2(46), с. 22-26.

61. Стендовые испытания подшипника скольжения из антифрикционного материала Торплас канадской фирмы "Tordon Bearings Inc.". Григорьев А. К., Звягинцев В. Н. Вопросы материаловедения, 2006, № 2(46), с. 166-172.

62. Испытания граффитобаббита откорректированного состава для торцевых уплотнений гребных валов. Кулик В. П., Хомов С. Н. -Вопросы материаловедения, 2006, № 2(46), с. 181-185.

63. Теплостойкий антифрикционный углепластик на основе полифенилен сульфида. Лишевич И. В., Бахарева В. Е., Саргсян А. С., Скобелева Е. Л. Вопросы материаловедения, 2009, № 1(57), с. 111-115.

64. Полимерные материалы для теплонагруженных конструкций. Мийченко И. П., Михайлин Ю. А. («МАТИ» РГТУ им. К. Э. Циолковского) -Технология машиностроения, 2007, № 1, с. 5-7.

65. Самосвязывающийся материал при высоких температурах. Material self-lubricating at high temperatures MAN: Mod. Appl. News. 2008.42, N 6, c. 44.

66. Плаксин А. Б. Инновационные разработки компании "Compressor Products International" в области полимерных материалов для поршневых колец и уплотнения штока. Компрессорная техника и пневматика, № 1, с. 2-5.

67. Bader Susanne Новый полимерный композит. Grunflach spart Kosten Prodaktion/ 2007, № 49, с. 14. Нем.

68. Новая лаборатория по волокнистым полимерным композитам. Fachmesse intec entwickelt sich rasant Production. 2007, № 44, с. 8. Нем.

69. Градиентные взаимопроникающие полимерные сетки: получение и свойства / Л.М.Сергеева, Л.А.Горбач // Успехи химии. 1996. - Т.64, N4.-C. 367-376.

70. Абдрахманова Л.А. Диффузионная модификация полимеров реакционно-способными олигомерами : Автореф. дисс. д.т.н. -1996. -Казань.-34 с.

71. Sperling L.H. Intepenetrating Polymer Networks, The State of the Art / L.H.Sperling, J.J. Fay, C.J. Muphy, D.A. Thomas // Makromol. Chem., Macromol.Symp. 1990. -V. 38. - P. 99-113.

72. Frisch H.L. Intepenetrating Polymer Networks // British Polymer J. 1985. -V. 17,N2 .-P. 149-153.

73. Особенности химической кинетики формирования взаимопроникающих полимерных сеток / Ю.С. Липатов, Т.Т. Алексеева // Успехи химии.-1992.-Т. 61, N12.-C. 2187-2214.

74. Polyurethane-poly (methyl methacrylate) intepenetrating polymernetworks. L Synthesis, characterization, and preliminary blood compatibility studies/ P.D. Nair, V.N. Krishnamurthy // J. Appl. Poym. Sci. 1998. - V.60, N.9. -P. 13211327.

75. Kryszewski M. Gradient polymers and copolymers // Polymers for AdvancedTechnologies. 1998. - V.9, N 4, P.244-259.

76. Mechanical Behavior of Gradient Polymers / G.C. Martin, E.Enssani,M. Shen//J. Appl. Polym. Sci.- 1981.-V. 26,N5.-P. 1465- 1473.

77. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2-х кн. / Под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина. М.: Машиностроение 1978. - Кн. 1. - 400 с.

78. Потапов А.И. Контроль качества и прогнозирование надежности конструкций из композиционных материалов. Л.: Машиностроение, 1980.-261 с.

79. Roger Т., Colin Т. High technology engineering plastics their role in modern in industrial engineering applications // S. Afr. Mech. Eng. - 1989. -39, № 8. - P. 356-365.

80. Бабич В.Ф., Перепелицына Л.Н., Липатов Ю.С. Об относительном свободном объеме в композиционных полимерных материалах // Композиц. полимер, материалы. 1985. - № 25. - С. 51-52.

81. Барашков Н.Н. Полимерные композиты: получение, свойства, применение. М.: Наука, 1984. - 128 с.

82. Гузеев В.В., Барашков В.Н., Люкшин Б.А. Разработка полимерных композиционных материалов для торцевых уплотнений// Хим. пром., 1996, №12, С. 55-59.

83. Сумм Б.Д., Горюнов Ю.В. Физико-химические основы смачивания и растекания. М.: Химия, 1976. - 232 с.

84. Машков Ю.К., Мамаев O.A., Байбарацкая М.Ю. и др. Исследование релаксации напряженно-деформированного состояния полимерных композиционных материалов на основе ПТФЭ.//Материаловедение. 2003. №12.-С. 37-43.

85. Гузеев В.В. Иванова Л.Р., Хоробрая Е.Г. Разработка новых полимерных и керамических материалов для узлов трения нефтянных центробежных насосов// Химическая промышленность,2001, №5.-С. 50-56.

86. Берлин А. А., Басин В. Е. Основы адгезии полимеров. М.: Химия, 1974. - 392 с.

87. Ш.Волкова H.H., Сумманен Е.В., Смирнов Л.П. и др. Кинетические закономерности термического разложения композитов на основе эпоксидных смол // Механика композит, материалов. 1990. - № 3. - С. 391-397.

88. Плетнев Д.В., Брусенцова В.Н. Основы технологии износостойких антифрикционных покрытий. М.: Машиностроение, 1968. - 272 с.

89. Штейнберг В.Г., Дудина Л.А., Ефремова А.И. и др. Влияние волокнистого наполнителя на свойства эпоксидной матрицы при формировании органопластиков//Композит, полим. материалы. 1985. -№ 25. - С. 53-55.

90. David A. Daniels, Brüse В. Flits, Rogers Corp. Optimizing properties of glass -reinforsed phenolics by postcuring // Mech. Eng., Molding Materials Div. Manchester, Connecticut. August 1983, V.V. 10-12. P. 14-16.

91. Козельская B.B., Струк B.A., Азбукин K.C. Оптимизация технологических режимов подготовки препрегов на основе тканей и фенолоспиртов // Пласт, массы. 1988, № 11. - С. 41-43.

92. Пат. 2012502 РФ, МКИВ 29 С 45/00. Способ переработки реактопластов / А.Д. Соколов, В.А. Татаркин , A.B. Михайлов.

93. А.с. 1796638 СССР, МКИС 08 J 5/06. Способ получения полимерного композиционного материала / В.Н. Студенцов, Е.В. Ахрамеева, Б.А. Розенберг, Ю.Н. Смирнов.

94. Пат. 5137594 США, МКИ5 С 09 J 5/02, Д 03 Д 3/00.Moldings and method for forming the same / Asada Shiro, Takiguchi Ikuo, Itani Fujio, Mitsubishi Rayon. Co., Ltd.

95. A. c. 1827381 СССР, МКИ5 С 08 L 63/00, C08 К 13/02. Полимерная пресскомпозиция / А.И. Хацриров, A.M. Новцов, Н.Х. Валеев, Г.Н. Пискунова.

96. Пат. 5185117 США, МКИ5 В 29 В 11/16. Process for compounding thermoplastic resin and fibers / Harley Ronald C.

97. Boccard Alexis, Lee Woo U, Springer George S. Model for determining the vent locations and fill time of resin transfer molds // J. Compos. Mater. -1995. 29, №3.-P. 306-333.

98. Пат. 5193121 США, МКИВ 29 С 45/38. Method of molding plastic structural parts / Bailey Charles W.

99. Кестельман Н.Я. Термическая обработка полимерных материалов в машиностроении. М.: Машиностроение, 1968. - 268 с.

100. Термоустойчивость пластиков конструкционного назначения/ Под ред. Е.Б. Тростянской. М.: Химия, 1980. - 240 с.

101. Способ и устройство для центробежного формования многослойных изделий из пластмасс. Multi-layer rotational plastic molding Пат. 6982057 США, МПК7 В 29 С 41/04. Solar Plastics, Inc., King Nathan, Schwiebert,

102. Morgan John, Tngen Gary. N 10/298042; Заявл. 15.11.2002; Опубл. 03.01.2006; НПК 264/255. Англ.

103. Гончаров С. В., Иванов В. А., Захарычев С. П. (Технический ГУ г. Хабаровск) Оборудование для исследований процессов центробежного формирования изделий из полимерных композиционных материалов. -Вестник машиностроения, 2009, № 3, с. 44-48.

104. Тарасенко А.Т. Разработка, исследование и применение эпоксидофторопластов и специального оборудования для изготовления самосмазывающихся подшипников скольжения. Автореф. дис. . канд. техн. наук. Комсомольск-на-Амуре: 2005. 20 с.

105. Отмахов Д.В. Разработка и исследование самосмазывающихся армированных эпоксидофторопластов и технологии их получения методом намотки: дис. канд. техн. Наук.-Комсомольск-на-Амуре, 2009.- 148 с.

106. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. - 280 с.

107. Дворецкий С.И., Егоров А.Ф., Дворецкий Д.С. Компьютерное моделирование и оптимизация технологических процессов и оборудования: Учеб. пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2003.224 с.

108. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование М.: Мир, 1975,250 с.

109. Наполнители для полимерных композиционных материалов / Под ред. Г.С. Каца, Д.В. Милевски. М.: Химия, 1981. - 736 с.

110. Пат 2421335 РФ МПК7 B29D 33/00, В29С 41/04. Способ изготовления подшипника скольжения/ Гончаров C.B., Тарасенко А.Т. -№ 2009116296/05 заявл. 28.04.09; опубл. 20.06.2011, бюл. № 17 5 с.4Ь0