Полімерні композиційні матеріали триботехнічного призначення на основі фторполімерів

Abstract

Підвищення рівня надійності вузлів тертя машин і механізмів є актуальним завданням. Одним із способів її рішення є застосування в них нових матеріалів триботехнічного значення з високим рівнем зносостійкості. Відомо, що найбільш прогресивними матеріалами для вузлів тертя є полімери та полімерні композиційні матеріали (ПКМ) на їх основі. До їх переваг слід віднести можливість роботи в вузлах машин і механізмів без мащення або при граничному мащенні, високу зносостійкість, хімічну стійкість, невелику масу і ін. В роботі розроблені ПКМ триботехнічного призначення на основі фторопласту-4 і силікагелю. Знайдена оптимальна концентрація наповнювача (10% мас.) в полімерній матриці при яких пара тертя ПКМ-сталь має найбільший рівень триботехнічних характеристик. Досліджено морфологію і властивості сталевої поверхні до і після фрикційної взаємодії з розробленим ПКМ і встановлено, що зменшення коефіцієнта тертя і зносу ПКМ пов'язано з утворенням «антифрикційного покриття» на сталевий поверхні пари тертя. З метою встановлення впливу зовнішніх факторів (навантаження і швидкість ковзання) на тертя і зношування матеріалу 90% фторопласт-4 + 10% силікагель проведені його триботехнічні дослідження при фрикційної взаємодії зі сталлю. Встановлено, що розроблений матеріал може працювати в нормальному режимі роботи у вузлах тертя машин і механізмів при навантаженнях до 2,0 МПа і швидкостях ковзання до 1,25 м / с. За допомогою програми MathCAD отримано математичний опис процесу тертя і зношування матеріалу 90% фторопласт-4 + 10% силікагель по сталі в дослідженому інтервалі навантажень і швидкостей ковзання. Досліджено його фізико-механічні та теплофізичні властивості та встановлено, що введення наповнювачу в полімер сприяє підвищенню навантаження при межі текучості при стисненні, твердості, модуля пружності і теплостійкості в порівнянні з вихідним полімером. Наведено рекомендації щодо застосування розробленого ПКМ в вузли тертя машин і механізмів. The increasing of reliability of friction units in machines and mechanism is actual task. One of the methods it decisions is creation new materials of tribotechnical purpose with high level of wear resistance. The polymer and polymeric composites (PC) based on it are progressive materials for using in friction units. It has many advantages such as high level of wear and chemical resistance, low density, low prime price and oth. In this work had been created PC of tribotechnical purpose based on Teflon and silica. It had been established optimal concentration of silica in polymer matrix (10% mas.) when friction pair PC-steel had been high level of tribological properties. It had been investigated morphological of steel surface before and after wear with PC and had been established that decreasing of friction coefficient and wear is is related with creation of “antifrictional coating” on steel surface. It had been investigated influence of external factors (loading, velocity) on friction and wear of PC (90% teflon + 10% silica). It had been established that this PC can work in normal regime under loading to 2,0 MPa and velocity 1,25 м/s. With help of MathCAD had been receive mathematical formulas that describe friction and wear of PC (90% teflon + 10% silica). It had been investigated physico-mechanical and termophysical properties. It had been established that PC with silica have high level of properties if compare with initial polymer. It had been recommendation by the introduction of investigated materials in friction units of machines and mechanisms.