Антифрикционное покрытие из полимерного композита для холодного пластического деформирования деталей из титановых сплавов
Properties of the solid technological lubrication for titanic alloys constituting an antifriction composite based on the modified epoxide resin are described. Application of the indicated composite allows to carry out the multisequencing deforming reaching of details from the alloy of VT1-0 by a...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22663 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Антифрикционное покрытие из полимерного композита для холодного пластического деформирования деталей из титановых сплавов / А.Е. Шило, С.Е. Шейкин, В.С. Гаврилова, В.Н. Ткач, И.Ю. Ростоцкий // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 467-470. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859802917552259072 |
|---|---|
| author | Шило, А.Е. Шейкин, С.Е. Гаврилова, В.С. Ткач, В.Н. Ростоцкий, И.Ю. |
| author_facet | Шило, А.Е. Шейкин, С.Е. Гаврилова, В.С. Ткач, В.Н. Ростоцкий, И.Ю. |
| citation_txt | Антифрикционное покрытие из полимерного композита для холодного пластического деформирования деталей из титановых сплавов / А.Е. Шило, С.Е. Шейкин, В.С. Гаврилова, В.Н. Ткач, И.Ю. Ростоцкий // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 467-470. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description | Properties of the solid technological lubrication for titanic alloys constituting an antifriction
composite based on the modified epoxide resin are described. Application of the indicated
composite allows to carry out the multisequencing deforming reaching of details from the alloy of
VT1-0 by a cemented-carbide tool at contact pressures to 2,2 GPa.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:14:20Z |
| format | Article |
| fulltext |
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
467
УДК 621.922
А. Е. Шило, С. Е. Шейкин, доктора технических наук,
В. С. Гаврилова, В. Н. Ткач, канд. физ.-мат. наук, И. Ю. Ростоцкий
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев
АНТИФРИКЦИОННОЕ ПОКРЫТИЕ ИЗ ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИТА
ДЛЯ ХОЛОДНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ
ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
Properties of the solid technological lubrication for titanic alloys constituting an anti-
friction composite based on the modified epoxide resin are described. Application of the indicated
composite allows to carry out the multisequencing deforming reaching of details from the alloy of
VT1-0 by a cemented-carbide tool at contact pressures to 2,2 GPa.
Введение
Процессы холодного пластического деформирования (ХПД) по сравнению с процес-
сами механической обработки на основе резания формируют повышенные эксплуатацион-
ные характеристики деталей за счет упрочнения поверхностного слоя, создания остаточных
сжимающих напряжений, низкой шероховатости обработанной поверхности и др. При этом
уменьшается отход металла в стружку, а также повышается производительность [1]. Для об-
работки перспективных в аэрокосмической технике, медицине, криогенной технике и других
сферах титановых сплавов применение ХДП ограничено из-за повышенной склонности к
схватыванию с инструментальными материалами и отсутствия технологических смазок. Ис-
пользование технологических (как жидких, так и твердых) смазок, применяемых для ХПД
высоколегированных сталей, при обработке титановых сплавов положительного результата
не дало [2–4].
Для деформирующего протягивания деталей из титановых сплавов разработана твер-
дая технологическая смазка, представляющая собой антифрикционную противозадирную
композицию на основе модифицированной эпоксидно-диановой смолы. При испытании
смазки схватывания инструмента с обрабатываемым материалом и ее отслоения от обраба-
тываемой поверхности не наблюдалось [5].
В данной работе проведено комплексное изучение свойств эпоксидной композиции в
целом, а также ее тонких слоев, нанесенных на металл, до и после пластической деформации,
определено влияние каждого компонента на адгезионную прочность композиции.
Методика исследования
В качестве объектов исследования были взяты пленки, полученные при отверждении
полимерных композиций между двумя полированными поверхностями металлических плит,
покрытых тонким слоем антиадгезива. Предельные механические свойства при одноосном
растяжении (разрушающее напряжение σр и деформация при разрыве εр) определяли с по-
мощью прибора типа Поляни с жестким динамометром и автоматической регистрацией из-
меряемых величин. Скорость деформирования составила 3,83·10-5 м/с. Модуль упругости (Е)
рассчитывали по наклону начального участка кривой σ–ε.
Адгезионную прочность при сдвиге (τв) и отрыве (σотр) определяли на стальных об-
разцах (Ст. 3).
Результаты
Результаты исследования деформационно-прочностных и адгезионных свойств при-
ведены в таблице. Из данных таблицы следует, что указанные свойства композиции при вы-
бранной марке эпоксидно-диановой смолы зависят также от вида наполнителя, отвердителя
и модификатора смолы.
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
468
Состав и характеристики полимерных композиций
Состав эпоксидной композиции Номер
компо-
зиции
Смола Напол-
нитель
Отвердитель
σр,
МПа
εр, % Е, ГПа τв,
МПа
σотр,
МПа
1 ЭД ВДН-1 RN-1 68,8 1,8 1,8 27,3 42,5
2 ЭДМ ВДН-1 RN-1 82,8 3,7 1,4 40,1 53,5
3 ЭДМ ВДН-2 RN-1 72,8 2,9 1,5 36,1 50,5
4 ЭДМ ВДН-1 RN-2 48,5 2,9 1,7 24,5 32,7
Объектом исследования была выбрана производная эпоксидиановой смолы ЭД-20 с
высокими прочностными показателями. Однако известно, что отвержденные эпоксидные
смолы несмотря на большую адгезию к металлам довольно хрупкие. Для повышения пла-
стичности эпоксидной композиции подобрали модификатор с реакционно-способными груп-
пами, введение которого в композицию увеличило ее адгезионную прочность при сдвиге, что
очень важно для методов ХПД [6].
Изучение изменения прочностных и адгезионных характеристик эпоксидной компо-
зиции и кинетики процесса отверждения под воздействием различных отвердителей позво-
лило подобрать нужный отвердитель, применение которого также повысило технологиче-
ские свойства композиции.
Установлено, что при холодном пластическом деформировании наличие в эпоксидной
композиции антифрикционного наполнителя не только влияет на ее смазочные свойства, но
и определяет уровень межфазной прочности, повышая адгезию композиции к титановому
сплаву.
Введение наполнителя в олигомерную композицию дополнительно способствует об-
разованию особой структуры, характерной для сетчатых эпоксидных полимеров [7].
Влияние наполнителей на формирование сетчатых структур определяется взаимодей-
ствием реакционно-способных групп системы с поверхностью наполнителя.
Наименее изученным аспектом при ХПД титановых сплавов является изменение
структуры контактирующих тонких слоев полимера и металла. Результаты исследования
образцов титанового сплава с нанесенным покрытием в сканирующем электронном микро-
скопе в отраженных электронах свидетельствуют, что между полимерной смазкой и сплавом
в процессе ХПД при контактном давлении до 2,2 ГПа образуется переходной слой толщиной
около 3 мкм (рис. 1), в котором идентифицированы химические элементы как сплава (Ti,
концентрация по массе C ~ 66 %), так и полимерного покрытия (С, С ~ 28 %). Толщина ос-
тавшегося покрытия составляет около 4 мкм.
Рис. 1. Структура среза «полимерное покрытие – титановый сплав»
Исследование методом локального рентгеноспектрального анализа состава полимер-
ного покрытия и его микроструктуры в отраженных электронах до (рис. 2) и после (рис. 3)
пластической деформации выявило наличие в покрытии химических элементов (углерода С,
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
469
кислорода О), присущих только ему, а также измельчение его зерен за счет пластического
деформирования. По-видимому, при этом изменяется также надмолекулярная составляющая
полимера.
Рис. 2. Структура исходного полимерного покрытия
Рис. 3. Структура полимерного покрытия после ХПД
Методом инфракрасной (ИК) спектроскопии установлено, что в спектрах тонких сло-
ев полимера и металла, снятых в исходном состоянии и после пластической деформации,
основные изменения профиля полос наблюдаются в области 1000–1200 см-1. Вероятнее всего
в процессе пластической деформации реакционно-способные группы взаимодействуют, что
приводит к дополнительной сшивке полимерной матрицы, а также образованию новых свя-
зей «полимер – титан» типа Me–O–CR.
Выводы
1. Разработано антифрикционное противозадирное полимерное покрытие, позволяю-
щее осуществлять многоцикловое деформирующее протягивание деталей из сплава ВТ1-О
твердосплавным инструментом при контактном давлении до 2,2 ГПа.
2. Методами электронной микроскопии и ИК-спектроскопии установлено, что в про-
цессе ХПД образуется переходный слой между полимерным покрытием и сплавом толщиной
около 3 мкм, в котором образуются новые связи «полимер – металл» типа Me–O–CR, обу-
словливающие адгезионные свойства полимерной композиции.
3. В результате пластической деформации изменяется физическая структура полимера
без его деструкции.
Литература
1. Проскуряков Ю. Г. Дорнование отверстий. – Свердловск: Машгиз, 1961. – 192 с.
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
470
2. Северденко В. П., Жилкин В. З. Основы теории и технологии волочения проволоки из
титановых сплавов. – Минск: Навука и техника, 1970. – 204 с.
3. Гаркунов Д. Н. Триботехника. – Л.: Машиностроение, 1985. – 424 с.
4. Розенберг О. А. Механика взаимодействия инструмента с изделием при деформи-
рующем протягивании. – К.: Наук. думка, 1981. –288 с.
5. А. с. № 1608979 СССР. Способ определения экранирующих свойств технологических
смазок / О. А. Розенберг, А. М. Розенберг, Л. В. Лобанова. – Опубл. 30.01.84. Бюл. №
4.
6. Пахаренко В. А., Яковлева Р. А., Пахаренко В. А. Переработка полимерных компози-
ционных материалов. – К.: Издат. компания «Воля», 2006. – 552 с.
7. Липатов Ю. С. Физическая химия наполненных полимеров. – М.: Наука, 1977. – 304 с.
Поступила 12.05.09
УДК 621.921:547.639
А. Н. Черненко, Е. А. Пащенко, докт. техн. наук, О. В. Лажевская, канд. техн. наук
Институт сверхтвердых материалов им. В.М. Бакуля НАН Украины, г. Киев
ОСОБЕННОСТИ КОНТАКТНОЙ ДЕСТРУКЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ, СОДЕРЖАЩИХ
КОМПОЗИЦИОННЫЙ НАПОЛНИТЕЛЬ НА ОСНОВЕ МОНТМОРИЛЛОНИТА
Degradation of polymer binder of abrasive composites containing synthetic composite filler
on the basis of aromatic polytriazine and montmorillonite has been studied. Correlation between
activity of the gas products evolved by composite in a processing zone and operational functionality
of the tool is shown.
Введение
Объектом исследования является абразивный инструментальный материал на основе
эпоксидного связующего и синтетического композиционного наполнителя (СКН). По дан-
ным электронной микроскопии (рис. 1) каждая частичка СКН представляет собой слоистый
кристалл монтмориллонита, межслоевое пространство которого насыщено термостойким
кристаллическим полимером – политриазином, являющимся продуктом поликонденсации
карбамида. Часть политриазина образует оболочку вокруг кристаллов монтмориллонита,
причем его распределение между оболочкой и межслоевым пространством регулируется
технологическим режимом получения СКН. Локализация части политриазина в межслоевом
пространстве придает ему особые свойства, обусловливающие существенное влияние струк-
туры СКН на процесс деструкции связующего в условиях рабочей зоны.
Экспериментальные результаты
Продукты деструкции полимер-абразивных композитов могут формировать в процес-
се работы газовые среды с высокой активностью в контактной зоне [1]. В целях оптимизации
состава таких сред важно проанализировать структурные изменения в композиционных ма-
териалах на основе СКН и эпоксидных связующих, сопровождающие их термическую дест-
рукцию. Согласно данным ЭПР, при обработке образцов композитов при температурах, вы-
зывающих деструкцию эпоксидных полимеров, в системе появляются парамагнитные цен-
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-22663 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0065 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:14:20Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Шило, А.Е. Шейкин, С.Е. Гаврилова, В.С. Ткач, В.Н. Ростоцкий, И.Ю. 2011-06-27T19:55:30Z 2011-06-27T19:55:30Z 2009 Антифрикционное покрытие из полимерного композита для холодного пластического деформирования деталей из титановых сплавов / А.Е. Шило, С.Е. Шейкин, В.С. Гаврилова, В.Н. Ткач, И.Ю. Ростоцкий // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 467-470. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. XXXX-0065 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22663 621.922 Properties of the solid technological lubrication for titanic alloys constituting an antifriction composite based on the modified epoxide resin are described. Application of the indicated composite allows to carry out the multisequencing deforming reaching of details from the alloy of VT1-0 by a cemented-carbide tool at contact pressures to 2,2 GPa. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Антифрикционное покрытие из полимерного композита для холодного пластического деформирования деталей из титановых сплавов Article published earlier |
| spellingShingle | Антифрикционное покрытие из полимерного композита для холодного пластического деформирования деталей из титановых сплавов Шило, А.Е. Шейкин, С.Е. Гаврилова, В.С. Ткач, В.Н. Ростоцкий, И.Ю. Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности |
| title | Антифрикционное покрытие из полимерного композита для холодного пластического деформирования деталей из титановых сплавов |
| title_full | Антифрикционное покрытие из полимерного композита для холодного пластического деформирования деталей из титановых сплавов |
| title_fullStr | Антифрикционное покрытие из полимерного композита для холодного пластического деформирования деталей из титановых сплавов |
| title_full_unstemmed | Антифрикционное покрытие из полимерного композита для холодного пластического деформирования деталей из титановых сплавов |
| title_short | Антифрикционное покрытие из полимерного композита для холодного пластического деформирования деталей из титановых сплавов |
| title_sort | антифрикционное покрытие из полимерного композита для холодного пластического деформирования деталей из титановых сплавов |
| topic | Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности |
| topic_facet | Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22663 |
| work_keys_str_mv | AT šiloae antifrikcionnoepokrytieizpolimernogokompozitadlâholodnogoplastičeskogodeformirovaniâdetaleiiztitanovyhsplavov AT šeikinse antifrikcionnoepokrytieizpolimernogokompozitadlâholodnogoplastičeskogodeformirovaniâdetaleiiztitanovyhsplavov AT gavrilovavs antifrikcionnoepokrytieizpolimernogokompozitadlâholodnogoplastičeskogodeformirovaniâdetaleiiztitanovyhsplavov AT tkačvn antifrikcionnoepokrytieizpolimernogokompozitadlâholodnogoplastičeskogodeformirovaniâdetaleiiztitanovyhsplavov AT rostockiiiû antifrikcionnoepokrytieizpolimernogokompozitadlâholodnogoplastičeskogodeformirovaniâdetaleiiztitanovyhsplavov |