Термостойкость износостойкого полимерного покрытия для пластического деформирования титановых сплавов
The structure and thermal properties of the developed antifriction polymer composite based
 on heat-resistant polymers and fillers are described. Composite is used as a coating of titanium and
 its alloys details for their high durability by friction. The upper limit of the operation...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23480 |
| 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: | Термостойкость износостойкого полимерного покрытия для пластического деформирования титановых сплавов / В.С. Гаврилова, И.Ю. Ростоцкий, В.Н. Ткач, А.Г. Довгань, Е.Ф. Кузьменко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 521-524. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859991468121260032 |
|---|---|
| author | Гаврилова, В.С. Ростоцкий, И.Ю. Ткач, В.Н. Довгань, А.Г. Кузьменко, Е.Ф. |
| author_facet | Гаврилова, В.С. Ростоцкий, И.Ю. Ткач, В.Н. Довгань, А.Г. Кузьменко, Е.Ф. |
| citation_txt | Термостойкость износостойкого полимерного покрытия для пластического деформирования титановых сплавов / В.С. Гаврилова, И.Ю. Ростоцкий, В.Н. Ткач, А.Г. Довгань, Е.Ф. Кузьменко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 521-524. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description | The structure and thermal properties of the developed antifriction polymer composite based
on heat-resistant polymers and fillers are described. Composite is used as a coating of titanium and
its alloys details for their high durability by friction. The upper limit of the operational temperature
range of composite is 250 °C
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:32:17Z |
| format | Article |
| fulltext |
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
521
4. Лисовский А. Ф. Формирование структуры композиционных материалов при обра-
ботке металлическими расплавами. – К.: Наук. думка, 2008. – 198 с.
5. Чапорова И. Н., Чернявский К. С. Структура спеченных твердых сплавов. – М.: Ме-
таллургия, 1975. – 246 с.
6. Найдич Ю. В. Контактные явления в металлических расплавах. – К.: Наук. думка,
1972. – 196 с.
7. Влияние легирования на поверхностное натяжение металлов группы железа / В. И.
Туманов, В. Ф. Функе, Л. И. Беленькая, Л. Г. Усольцева // Изв. АН СССР, ОТН ―Ме-
таллургия и топливо‖. – 1962. – № 6. – С. 43–48.
Поступила 18.03.2010
УДК 621.922
В. С. Гаврилова, И. Ю. Ростоцкий; В. Н. Ткач, канд. физ.-мат. наук;
А. Г. Довгань, Е. Ф. Кузьменко
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев
ТЕРМОСТОЙКОСТЬ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ
ДЛЯ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
The structure and thermal properties of the developed antifriction polymer composite based
on heat-resistant polymers and fillers are described. Composite is used as a coating of titanium and
its alloys details for their high durability by friction. The upper limit of the operational temperature
range of composite is 250 °C
Введение
Антифрикционные износостойкие покрытия и самосмазывающиеся композиционные ма-
териалы широко применяют для обеспечения надежной работы пар трения, работающих в особо
экстремальных условиях. Широкое применение таких материалов обусловлено прежде всего их
специфическими особенностями: высокой смазочной способностью, химической стойкостью,
способностью обеспечивать смазочное действие в широком интервале температур.
Разработанное в Институте сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины
антифрикционное полимерное покрытие для многоциклового деформирующего протягива-
ния деталей из титановых сплавов [1] обладает высокой твердостью (0,22–0,25 ГПа) и повы-
шенными антифрикционными свойствами. Так, при применении этого покрытия удельная
сила трения (сила трения, отнесенная к площади контакта инструмента с обрабатываемым
изделием), которая является показателем антифрикционных свойств, уменьшается в 1,3 раза
по сравнению с покрытием из дисульфида молибдена [2], что существенно снижает осевые
силы протягивания при применении этого покрытия.
При формировании полимерного композита (ПК) выбор связующего, наполнителя и от-
вердителя был направлен прежде всего на достижение высокого уровня физико-механических
свойств ПК за счет создания высокоэластичного состояния полимера [3]. Разработанный ПК
имеет адгезионную прочность при сдвиге ηв = 40,1 МПа и отрыве ζотр = 53,5 МПа, а также сле-
дующие предельные показатели при одноосном растяжении: разрушающее напряжение ζр = 82,8
МПа, деформацию при разрыве εр = 3,7 %, модуль упругости E = 1,4 ГПа.
Покрытие из разработанного ПК на втулках из титановых сплавов при технологиче-
ских испытаниях методом многоциклового пластического деформирования выдержало кон-
тактные давления до 2,2 ГПа [4, 5]. При этом визуально не обнаружено дефектов на забор-
ном конусе протягивающего инструмента, а также механической и термической деструкции
Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
522
покрытия. Отсутствие указанной деструкции ПК подтверждено методами электронной мик-
роскопии и инфракрасной спектроскопии.
Благодаря высоким антифрикционным свойствам полимерного покрытия в ходе мно-
гоциклового деформирующего протягивания пара трения титановый сплав ВТ1–0/ВТ–6/ВТ–
22 с нанесенным покрытием – твердый сплав ВК15 не разогревалась, хотя достигнутое
структурное состояние покрытия предполагает повышенную устойчивость ПК к действию
высоких температур [6, 7]. В настоящей работе приводятся результаты исследования процес-
са деструкции разработанного ПК при высокой температуре.
Методика исследования
В качестве объектов исследования были взяты образцы ПК на основе модифициро-
ванной смолы ЭД-20 с различными активными добавками и наполнителем.
Структуру ПК исследовали в сканирующем электронном микроскопе в отраженных
электронах.
Исследование термодеструкции проводили на приборе Дериватограф Q–1500 фирмы
«Bruker» методом термогравиметрического анализа (ТГА) по изменению массы образца в ус-
ловиях динамического нагревания от комнатной температуры до 1000
о
С в воздушной среде.
Результаты и их обсуждение
Структура полимерного покрытия показана на рис. 1. Как видим, состояние поверхно-
сти характеризируется равномерным размещением в поле рисунка отстоящих друг от друга
отдельных зерен размером около 200 нм. Зерна размером около 500 нм образуют подобие
цепочек. И, наконец, имеются отдельные крупные зерна размером 5–8 мкм. Следует отме-
тить, что наблюдаемые зерна не фрагментированы, т. е. не делятся на более мелкие субзерна.
Результаты исследования состава ПК методом локального рентгеноспектрального анализа
показали, что в нем присутствует кислород; при этом соотношение атомамов углерода и ки-
слорода составляет 4:1.
Рис. 1. Структура полимерного покрытия
С введением в эпоксидную матрицу добавок система приобретает принципиально но-
вые свойства, в частности, данные термического анализа позволяют регулировать термоста-
бильность разрабатываемых полимерных КМ.
Под влиянием термохимического воздействия в полимерах происходят структурные
превращения на различных уровнях. Эти процессы усложняются в присутствии наполнителя
и могут протекать как на молекулярном уровне, так и на надмолекулярном.
Был подобран наполнитель, вызывающий ингибирование различных стадий термоде-
струкции и изменяющий химизм реакций деструкции.
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
523
Эффект влияния наполнителя на процесс термодеструкции определяется температур-
ным режимом окисления, в частности, скоростью нагревания образца. Скорость нагревания
испытуемых образцов составляла 10 град/мин.
Термогравиметрические кривые эпоксиаминных отверждающих систем показаны на
рис. 2.
Рис. 2. Термогравиметрические кривые эпоксиаминных отверждающих
систем (1 – 4 – исследуемые образцы)
Сравнив термогравиметрические кривые образцов 1 и 2, приходим к выводу, что для
образца 1 начальная зона активного окисления ненаполненного полимера начинается при
температуре 250 °С, а для образца 2 (наполненного) – при 260 °С. Начало разложения почти
не отличается по потере массы образцов. Однако характер кривой образца 2 при более высо-
кой температуре показывает, что наполненный образец имеет гораздо большую температур-
ную устойчивость к окислению и термодеструкции.
На степень термодеструкции влияет также выбор связующего (при одном и том же
наполнителе). Образец 2 содержит модифицированную смолу ЭД-20, образец 4 – смолу ЭД-
20 в композиции.
Термодеструкция модифицированной наполненной смолы происходит с более низкой
скоростью.
Вид отвердителя также влияет на термоокислительную деструкцию. Термоокисли-
тельная деструкция образца 3 выше, чем образца 4. Так, при температуре 400 °С потеря мас-
сы образца 3 составляет ~ 56%, образца 4 – 32%.
На термоокислительную деструкцию образцов влияют все составляющие композиций,
но более всего – введение в матрицу термостойкого, мелкодисперсного наполнителя, кото-
рый ингибирует процесс термоокисления. Полученный эпоксидный композит термостоек и
при температуре 700 °С разлагается на 80 %, окончательно выгорает при температуре 920 °С.
Рабочая температура такого композита – до 250 °С.
Выводы
1. Разработанный износостойкий антифрикционный композит, нанесенный на детали
из сплавов ВТ1-0, ВТ-6, ВТ-22, при многоцикловом деформирующем протягивании указан-
ных деталей твердосплавным инструментом выдерживает контактное давление до 2,2 ГПа. В
результате пластической деформации изменяется физическая структура полимера без его
деструкции.
2. Методом термогравиметрического анализа установлено, что введение в эпоксидный
композит термостойкого мелкодисперсного наполнителя, который ингибирует процесс тер-
моокисления, значительно замедляет термоокислительную деструкцию композита. Получен
Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
524
термостойкий эпоксидный композит, который окончательно выгорает при 920 °С. Макси-
мальная рабочая температура композита – 250 °С.
Литература
1. Шило А.Е., Шейкин С.Е., Гаврилова В.С. и др. Антифрикционное покрытие из поли-
мерного композита для холодного пластического деформирования деталей из титано-
вых сплавов // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техни-
ка и технология его изготовления и применения: сб. науч. тр. – К.: Изд-во ИСМ им. В.
Н. Бакуля НАН Украины, 2009. – Вып. 12 – С. 467–470.
2. Розенберг О. О., Шило А. Ю., Гаврилова В. С. та ін. До питання розробки технологіч-
них змащень для обробки деталей з титанових сплавів деформуючим протягуванням //
Вісн. Житомирськ. інж.-технол. ін-ту. – 2009. – № 2(49). – С. 3–7.
3. Тагер А. А. Физико-химия полимеров. – М.: Госхимиздат, 1963. – 528 с.
4. Розенберг О. А. Механика взаимодействия инструмента с изделием при деформи-
рующем протягивании. – К.: Наук. думка, 1981. – 288 с.
5. Чичинадзе А. В., Матвеевский Р. М., Браун Э. Д. Материалы в триботехнике неста-
ционарных процессов. – М.: Наука, 1986. – 238 с.
6. Фрейдин А. С. Прочность и долговечность клеевых соединений. – М.: Химия, 1971. –
256 с.
7. Дроздов Ю.Н., Павлов В. Г., Кучков В. Н. Трение и износ в экстремальных условиях.
– М.: Машиностроение, 1986. – 224 с.
Поступила 25.06.10
УДК 621.9.06:679.8.051
П. А. Чемоданов
1
, В. І. Сідорко
2
, д-р. техн. наук
1
Житомирський державний технологічний університет, Україна
2
Науково-технологічний алмазний концерн «Алкон» НАН України
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ
СИСТЕМИ ВПІД ТА РОБОЧИХ РЕЖИМІВ П’ЯТИПОЗИЦІЙНОГО
КАМЕНЕОБРОБНОГО ФРЕЗЕРНОГО ВЕРСТАТУ З ЧПК
The coefficients of inflexibility of machine-tool are certain in three directions of the three-
dimensional system of co-ordinates (х,y,z) depending on the chart of loading and dependences of
the productivity of process of the diamond polishing (milling at treatment of marble and granit
flag) are experimentally certain on the parameters of process of treatment.
Більшість областей України мають значні запаси природного декоративного та обли-
цювального каменю, для оброблення якого застосовують різні за конструкцією каменеобробні
верстати як вітчизняного, так і зарубіжного виробництва. Зарубіжні фірми-виробники верста-
тів (особливо Італії) постачають в Україну сучасні каменеобробні верстати з ЧПК, а саме: фре-
зерні з ЧПК для оброблення складнопрофільних поверхонь виробів з мармуру та граніту. Ці
верстати коштують щонайменше 50 тис. дол.., а тому більшість каменеобробних підприємств
України не мають можливості їх придбати. Також вітчизняні каменеобробні підприємства не-
достатньо забезпечені сучасним алмазним інструментом. З оглядом на викладене основний
експорт виробів з природного каменю з України становлять сировинні блоки та бруківка. В
одночас зауважимо , що, наприклад Китай імпортує в Україну великий обсяг скульптур з ка-
меню та інші вироби зі складнопрофільними поверхнями.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-23480 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0065 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:32:17Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Гаврилова, В.С. Ростоцкий, И.Ю. Ткач, В.Н. Довгань, А.Г. Кузьменко, Е.Ф. 2011-07-04T16:07:01Z 2011-07-04T16:07:01Z 2010 Термостойкость износостойкого полимерного покрытия для пластического деформирования титановых сплавов / В.С. Гаврилова, И.Ю. Ростоцкий, В.Н. Ткач, А.Г. Довгань, Е.Ф. Кузьменко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 521-524. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. XXXX-0065 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23480 621.922 The structure and thermal properties of the developed antifriction polymer composite based
 on heat-resistant polymers and fillers are described. Composite is used as a coating of titanium and
 its alloys details for their high durability by friction. The upper limit of the operational temperature
 range of composite is 250 °C 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 Термостойкость износостойкого полимерного покрытия для пластического деформирования титановых сплавов Article published earlier |
| spellingShingle | Термостойкость износостойкого полимерного покрытия для пластического деформирования титановых сплавов Гаврилова, В.С. Ростоцкий, И.Ю. Ткач, В.Н. Довгань, А.Г. Кузьменко, Е.Ф. Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности |
| title | Термостойкость износостойкого полимерного покрытия для пластического деформирования титановых сплавов |
| title_full | Термостойкость износостойкого полимерного покрытия для пластического деформирования титановых сплавов |
| title_fullStr | Термостойкость износостойкого полимерного покрытия для пластического деформирования титановых сплавов |
| title_full_unstemmed | Термостойкость износостойкого полимерного покрытия для пластического деформирования титановых сплавов |
| title_short | Термостойкость износостойкого полимерного покрытия для пластического деформирования титановых сплавов |
| title_sort | термостойкость износостойкого полимерного покрытия для пластического деформирования 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/123456789/23480 |
| work_keys_str_mv | AT gavrilovavs termostoikostʹiznosostoikogopolimernogopokrytiâdlâplastičeskogodeformirovaniâtitanovyhsplavov AT rostockiiiû termostoikostʹiznosostoikogopolimernogopokrytiâdlâplastičeskogodeformirovaniâtitanovyhsplavov AT tkačvn termostoikostʹiznosostoikogopolimernogopokrytiâdlâplastičeskogodeformirovaniâtitanovyhsplavov AT dovganʹag termostoikostʹiznosostoikogopolimernogopokrytiâdlâplastičeskogodeformirovaniâtitanovyhsplavov AT kuzʹmenkoef termostoikostʹiznosostoikogopolimernogopokrytiâdlâplastičeskogodeformirovaniâtitanovyhsplavov |