ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЦЕЛЕВОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЭПОКСИДНЫХ МАТРИЦ И УГЛЕПЛАСТИКОВ НА ИХ ОСНОВЕ НА ТЕМПЕРАТУРУ В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ ОТВЕРСТИЙ

ЦЕЛЬ. В данной работе проведено изучение влияния модифицирования эпоксидных матриц и углепластиков на их основе на теплофизические параметры процессов механической обработки при образовании отверстий. Поставлена цель изготовить экспериментальные образцы из матриц и экспериментальные панели из углепластиков на основе модифицированных матриц. Необходимо выявить наличие зависимости тепловых эффектов процессов механической обработки от степени модифицирования матриц и углепластиков. МЕТОДЫ. Цели данной работы достигаются экспериментальными методами. Эксперимент включал: изготовление экспериментальных панелей (подготовка связующего, жидкофазное совмещение с сухим наполнителем, пропитка и формование вакуум-автоклавным методом); проверку их качества и механических свойств (неразрушающий контроль экспериментальных панелей акустическими методами и стандартные механические испытания); проведение измерения температуры резания при образовании отверстий образцов из экспериментальных панелей (инфракрасная термография зоны образования отверстий). РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Наименьшее тепловыделение для матричных образцов зафиксировано в интервалах 0.1…0.3 % масс. в зависимости от типа применяемого инструмента. Для углепластиковых образцов на основе модифицированных матриц пики наименьшего тепловыделения смещаются в диапазон 0.2…0.5 %. Снижение максимумов температур в этих диапазонах объясняется антифрикционными свойствами модификатора стеарат цинка: снижаются коэффициент и силы трения. Дальнейшее повышение концентрации модификатора приводит к восстановлению или даже превышению тепловых эффектов относительно исходных немодифицированных матриц и углепластиков (0 % стеарат цинка), что предположительно можно объяснить снижением эффективности резания при пониженных коэффициентах трения. Смещение пиков вправо и некоторое их «уширение» для углепластиковых образцов, вероятно, связано с теплофизическими свойствами наполнителя, которые изменяют условия теплоотвода из зоны контакта трущихся тел (деталь и обрабатывающий инструмент). На практике представляет интерес именно углепластик, как композиционное сочетание матрицы и углеродного наполнителя, который, по результатам данных исследований, имеет более выгодные значения тепловых параметров процессов механической обработки. ВЫВОДЫ. Показано отсутствие отрицательного влияния модифицирования на механические свойства углепластика на основе модифицированной композиции. Выявлены зависимости тепловых эффектов процессов механической обработки при формировании отверстий в образцах от концентрации СЦ, что подтверждает эффективность модифицирования.

эпоксидные углепластики, модификатор стеарат цинка, пропитка под давлением, автоклавное формование, инфракрасная термография

1. Коротков С.Н., Жовнер Б.А. Исследование методом ДСК антиадгезионных добавок на время отверждения эпоксидных связующих в процессе пултрузии // Пластические массы. 1991. № 5. С. 46.

2. Насонов Ф.А. Исследование эффективности целевого модифицирования углепластика и применения стеклопластиковых втулок при решении проблем микроповреждаемости конструкционных углепластиков при образовании отверстий методами механической обработки. Итоги науки // Избранные труды Всероссийской конференции по новым технологиям. М.: РАН, 2017. Вып. 32. С. 64-78.

3. Мийченко И.П. Технология полуфабрикатов полимерных материалов. СПб.: Изд-во Научные основы и технологии, 2012. С. 120-132.

4. Чернин И.З., Смехов Ф.М., Жердев Ю.В. Эпоксидные полимеры и композиции. М.: Химия, 1982. С. 6-32.

5. Михайлин Ю.А. Конструкционные полимерные композиционные материалы. СПб.: Научные основы и технологии, 2008. С. 124-154.

6. Насонов Ф.А., Алексашин В.М., Мельников Д.А., Бухаров С.В. Исследование модифицирования эпоксидного связующего и углепластика на его основе стеаратом цинка // Клеи. Герметики. Технологии. 2018. № 9. С. 24-31.

7. Ersoy A., Buyuksagic S., Atici U. Wear characteristics of circular diamond saws in the cutting of different hard abrasive rocks // Wear. 2005 (258). С. 1422-1436.

8. Богданович П.Н., Ткачук Д.В., Белов В.М. Методы регистрации температуры при трении и механической обработке твердых тел // Трение и износ. 2006. № 4. С. 444-456.

9. Биленко С.В., Саблин П.А., Леонтьевская Н.К. Использование цветовой пирометрии при измерении стружки при высокоскоростной обработке // Контроль. Диагностика. 2013. № 8. С. 37-43.

10. Вавилов В.П. Инфракрасная термография и тепловой контроль. 2-е изд. Москва: Спектр, 2013. 542 с.

11. Глинка В.А. Инфракрасная термография в контроле и диагностике оборудования при механической обработке // Вестник УРАО. 2014. № 3 (71). С. 109-112.

12. Wanigarathne P.C., Kardekar A.D., Dillon O.W., et al. Progressive tool-wear in machining with coated grooved tools and its correlation with cutting temperature // Wear. 2005. (259). Р. 1215-1224.

13. Bhushan B. Tribology and Mechanics of Magnetic Storage Devices. New York: Springer Verlag. 1990.

14. Young H.T. Cutting temperature responses to flank wear//Wear. 1996 (201), 117-120.

15. Минкин Ю.Б., Михайлов С.В. Тепловизионный контроль процесса резания материалов // Вестник РГАТА. 2011. № 1. С. 83-86.