Технологический процесс исследования маслонаполнения деталей из полиамидных материалов

Цель  работы  –  разработка  технологии,  обеспечивающей  повышение  эксплуатационных  свойств поверхностного слоя готовых полиамидных деталей с целью увеличения износостойкости без изменений их нагрузочной  способности.    Для  изучения  процесса  пропитки  образца  из  полиамида-6  смесью  моторного  масла  и гексана использовались натурные экспериментальные методы исследования по разработанному алгоритму на лабораторной установке. В работе применялся программный код для управляющей платы, работающий совместно с программным комплексом PowerGraph, необходимым для обработки полученных данных. В ходе проведенного исследования выбран метод сушки образцов размерами 4х50х50 мм в электрическом поле высокой частоты (до 2500 Гц), позволяющий равномерно за короткое время нагреть и удалить влагу из полимера. Использован закон Дарси, описывающий процесс пропитки полиамида маслом. С целью повышения эффективности пропитки, понижения вязкости наполнителя определен его состав: смесь моторного масла М-8В и гексана в пропорциях от 8:2 до 4:6, соответственно. Разработана и автоматизирована установка на основе оборудования УЗП-2500 с внедрением в нее управляющей платы и датчиков для замеров показаний о силе анодного тока и температуры полиамидного образца. Также в установку встроено регулирующее устройство мощностью высокочастотного генератора, работающего в диапазоне тока 0,25…0,35 А. При использовании режимов обработки (температура полиамидного образца – 75ºC, содержание гексана в смеси – 40%) определен метод контроля температуры сушки путем отключения высокочастотного генератора на 700 мс. Проведенные исследования позволяют разработать новый технологический процесс маслонаполнения полиамидных деталей, работающих в узлах трения, на заданную глубину при известных значениях скорости пропитки. Полученные результаты направлены на повышение износостойкости поверхностного слоя готовых полиамидных деталей, применяемых в тележках железнодорожных вагонов, испытывающих на себе трение и износ, с целью увеличения ресурса их работы.

1. Скачков А.Н., Юхневский А.А., Мешков В.В., Горлов И.В., Горлов А.И. Триботехнические испытания нового материала для вкладыша скользуна пассажирского вагона // Транспорт Российской Федерации. 2015. № 3. С. 69–71. EDN: UCCVUJ.

2. Ярославцев В.М. Технологические решения проблем обработки ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия: Машиностроение. 2005. № S2. С. 41–62. EDN: WDTWYT.

3. Бычковский В.С., Филиппенко Н.Г., Лившиц А.В., Баканин Д.В., Фарзалиев Э.Ф. Автоматизированный способ контроля наполнения маслом полимерных и композиционных материалов // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2021. Т. 68. № 4. С. 9–16. https://doi.org/10.22314/2658-4859-2021-68-4-9-16. EDN: NTDJOF.

4. Bychkovsky V., Bakanin D., Filippenko N., Butorin D., Kuraitis A., Larchenko A. Contact method of volume control of temperature of a polymer sample at high-frequency heating // Journal of Physics: Conference Series. Series: International Scientific Conference Energy Management of Municipal Facilities and Sustainable Energy Technologies. 2020. Vol. 1614. P. 012053. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1614/1/012053. EDN: ILAHBS.

5. Филиппенко Н.Г., Лившиц А.В. Автоматизированные исследования процесса пропитки эластомеров // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2022. Т. 69. № 1. С. 72–78. https://doi.org/10.22314/2658-4859-2022-69-1-72-78. EDN: QDIYUJ.

6. Чернец М., Шилько С., Корниенко А., Пашечко М. Трибоанализ антифрикционных материалов на основе полиамидов для металлополимерных подшипников скольжения // Трение и износ. 2023. Т. 44. № 2. С. 103–113. https://doi.org/10.32864/0202-4977-2023-44-2-103-113.

7. Владимирова А.А., Воробьев А.А. Установление оптимального материала для сепаратора подшипника буксового узла вагона метрополитена // Прогрессивные технологии, применяемые при ремонте рельсового подвижного состава: сб. тр. конф. (г. Санкт-Петербург, 30 ноября 2022 г.). 2022. С. 40–45. EDN: GGIYWR.

8. Ларченко А.Г. Автоматизированное выявление дефектов в изделиях из полиамидных материалов методом высокочастотного излучения // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2014. № 1. С. 160–165.

9. Mamada S., Ohta T., Okamura Yo. Autonomous damage detection system for damaged axle bearings of railway car bogies // Quarterly Report of RTRI. 2023. Vol. 64. Iss. 3. P. 193–198. https://doi.org/10.2219/rtriqr.64.3_193.

10. Лачинов А.Н., Давлетгареев Х.И., Яхин А.Р., Юсупов А.Р., Карамов Д.Д., Галиев А.Ф. Подвижность носителей заряда вдоль границы раздела полимер/полимер // Известия Уфимского научного центра РАН. 2023. № 2. С. 28–33. https://doi.org/10.31040/2222-8349-2023-0-2-28-33. EDN: PXPANP.

11. Буторин Д.В. Математическое моделирование процесса высокочастотной сушки партии полимерных изделий, изолированных от электродов рабочего конденсатора с обеих сторон // Colloquium-Journal. 2018. № 7-3. С. 14–23.

12. Антипов Ю.Н., Дмитренко Е.В., Коваленко А.В., Горяной С.А., Рыбаков А.А., Семенов С.Е., Филипчук Т.Н. Технология производства газонефтепроводных труб способом высокочастотной сварки на ПАО «Интерпайп НМТЗ» // Автоматическая сварка. 2014. № 3. С. 43–49. EDN: TDMVCH.

13. Fesharaki P.J., Boutaous M., Xin Shi He. Numerical and experimental study of polymers microwaves heating // Key Engineering Materials. 2022. Vol. 926. P. 1890–1899. https://doi.org/10.4028/p-92u0g5.

14. Jinesh K.J., Pankaj S. Recent trends in welding polymers and polymer–metal hybrid structures // Light Weight Materials / eds. K. Kumar, B.S. Babu, J.P. Davim. 2021. P. 39–71. https://doi.org/10.1002/9781119887669.ch3.

15. Sater N.A., Grigorov A., Tulska A., Nahliuk M., Lazorik P. Theoretical basis of application of the parameter of dielectric permeability of hydrocarbon feedstock during its processing // EAI International Conference on Automation and Control in Theory and Practice. EAI ARTEP 2023. EAI/Springer Innovations in Communication and Computing / eds. M. Balog, A. Iakovets, S. Hrehova. Cham: Springer, 2023. Р. 139–150. https://doi.org/10.1007/978-3-031-31967-9_11.

16. Бородаев И.А., Желтухин В.С., Сизов А.С., Сысоев В.А. Математическое моделирование обработки сверхвысокомолекулярного полиэтилена высокочастотной плазмой пониженного давления // Низкотемпературная плазма в процессах нанесения функциональных покрытий. 2019. Т. 1. № 10. С. 53–56. EDN: CMOUZX.

17. Нельсон У.Е. Технология пластмасс на основе полиамидов / пер. с англ. С.Г. Куличихина, Р.З. Маркович; под ред. А.Я. Малкина. М.: Химия, 1979. 256 с.

18. Колесников В.И., Мясникова Н.А., Мясников Ф.В., Мантуров Д.С., Новиков Е.С., Данильченко С.А., Авилов В.В. Трибологические и физико-механические свойства маслонаполненных композитов на основе фенилона // Трение и износ. 2018. Т. 39. № 5. С. 462–470. EDN: FRPKDH.

19. Булатова В.И., Молчанов В.И. Набухание наполненных резин в полярных средах // Материалы студенческой научной конференции за 2016 год: в 2 ч. Ч. I. Технические науки. Воронеж, 2016. С. 559.

20. Петрова П.Н. Федоров А.Л. Исследование механизмов формирования износостойких маслонаполненных композитов на основе политетрафторэтилена, полученных путем пропитки пористых заготовок // Вестник Северо-восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. 2010. Т. 7. № 4. С. 52–58.

21. Eguchi K., Ishibashi T. A high voltage generation using a hybrid Marx generator with Fibonacci operation // Energy Reports. 2023. Vol. 9. P. 256–264. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.10.415.