Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 11
1.1. Характерные износы и дефекты корпусных деталей машин
1.2. Анализ способов восстановления посадочных отверстий корпусных деталей
1.3. Цель и задачи исследования 28
2. Теоретические основы исследования 32
2.1. Теоретические предпосылки определения сил резания при механической обработки многослойных покрытий лезвийным режущим инструментом 32
2.2 Математическое моделирование процесса механической, обработки комбинированных металлополимерных покрытий 38
2.3. Оптимизация процесса механической обработки комбинированного металлополимерного покрытия 49
3. Методические основы исследования 57
3.1. Программа исследования 57
3.2. Методика определения физико-механических характеристик исследуемых материалов 59
3.3. Методика исследования реологических свойств полимерных композиционных материалов 70
3.4. Методика определения контактно-усталостных характеристик металлополимерных покрытий 75
3.5. Методика исследования влияния режимов резания на силу резания полимерных материалов 80
3.6. Методика многофакторного планирования эксперимента по определению оптимальных параметров резания металлополимерных покрытий при механической обработке 83
3.7. Методика эксплуатационных испытаний 92
4. Результаты экспериментальных исследований...98
4.1. Результаты определения физико-механических свойств покрытий, образованных электроискровой наплавкой и нанесением композиционных материалов 98
4.2. Результаты исследования вязкоупругих характеристик полимерных композиций 102
4.3. Результаты математического моделирования несущей способности комбинированного металлополимерного покрытия : 112
4.4. Результаты исследования влияния режимов резания
на силу резания при'Механической обработке полимеров 119
4.5. Результаты определения контактно-усталостных
характеристик металлополимерных покрытий 121-
5. Разработка технологического процесса восстановления посадочных отверстий корпусных деталей комбинированием электроискрового покрытия и клея-компаунда ... 124
5.1. Технологический процесс восстановления посадочных отверстий корпусных деталей двигателей и агрегатов трансмиссий машин комбинированием электроискрового покрытия и клея-компаунда 124
5.2. Результаты эксплуатационных испытаний отремонтированных агрегатов 128
5.3. Расчет экономической эффективности внедрения разработанного технологического процесса в производство 129
Общие выводы и рекомендации 135
Литература
- Анализ способов восстановления посадочных отверстий корпусных деталей
- Математическое моделирование процесса механической, обработки комбинированных металлополимерных покрытий
- Методика определения контактно-усталостных характеристик металлополимерных покрытий
- Результаты исследования вязкоупругих характеристик полимерных композиций
Введение к работе
Жесткие условия рынка, в которых работают ремонтные предприятия, требуют постоянного поиска путей выживания- в« конкурентной борьбе, одним из которых является непрерывное совершенствование технологического, процесса и организации производства. К числу важнейших путей повышения эффективности ремонта машин относится разработка и внедрение в производство современных ресурсо- и энергосберегающих методов восстановления изношенных деталей. Именно в этом скрываются основные, резервы снижения стоимости и увеличения ресурса отремонтированных машин, сокращения расхода запасных частей, экономии общественного труда и материальных затрат. При этом данные методы должны отвечать критерию универсальности, то есть их применение без дополнительных значительных капитальных вложений возможно было бы распространить на восстановление максимально возможного количества разнотипных деталей разномарочных машин и механизмов.
В настоящее время одной из острейших проблем- ремонтного производства является отсутствие высокоэффективных технологических процессов восстановления посадочных поверхностей ресурсных деталей машин, в том числе блоков цилиндров и шатунов двигателей, картеров коробок передач, корпусов передних и задних мостов тракторов, автомобилей, сельскохозяйственной техники и т.д.
Особо остро данная, проблема просматривается при технологическом формировании качества восстановления изношенных корпусных деталей, являющихся дорогостоящими, металлоемкими и сложными в производстве. Зачастую существующие технологии восстановления посадочных отверстий корпусов не обеспечивают заданных пространственно-
геометрических параметров.деталей, или требуют для этого применения дорогостоящего универсального технологического оборудования.
Решение данной проблемы видится в разработке новых методов нанесения покрытий на изношенные поверхности с заданными гарантированными физико-механическими, реологическими и триботехническими свойствами, а также в обеспечении заданной размерной и геометрической точности восстанавливаемых деталей.
Перспективным направлением в ремонтном производстве, в частности для восстановления чугунных деталей, является применение метода электроискровой наплавки (ЭИН), который позволяет формировать на изношенной поверхности детали различные износостойкие покрытия (наноструктуры) с заданными свойствами без существенного изменения структуры основного материала. Однако опыт применения ЭИН показал, что при износе деталей свыше 200 мкм электроискровые покрытия даже после механической обработки зачастую не удовлетворяют жестким техническим требованиям по шероховатости реставрированной поверхности.
В последнее время для восстановления деталей все чаще применяют различные импортные и отечественные полимерные материалы и композиции, которые позволяют не только обеспечить требования по точности и качеству покрытия без применения доводочных методов механической обработки, но и значительно повысить их фреттинг-коррозионную износостойкость. Но применение данных методов восстановления ограничивается толщиной наносимой полимерной пленки из-за ее технологической усадки в процессе полимеризации и возможных значительных упругих и пластических деформаций в процессе эксплуатации детали. К тому же большинство полимерных материалов имеют недостаточную адгези-онно-когезионную прочность, что приводит к их усталостному разрушению в процессе эксплуатации восстановленных деталей.
Зачастую отсутствуют необходимые данные по свойствам новых полимерных материалов, что также ограничивает возможность их применения в ремонтном производстве. Это, например, относится к высокона-полненым относительно недорогим полимерным композициям под логотипом клеи-компаунды, несомненно, являющимися перспективными технологичными материалами.
Значительный интерес представляет разработка метода формирования многослойных покрытий' путем комбинирования ЭИН и нанесения высокопрочных полимерных материалов, который с одной стороны позволил бы обеспечить необходимую размерную точность и качество восстановленных деталей, повысить их послеремонтныи ресурс, с другой стороны - значительно снизить себестоимость ремонта. Однако реализация данного-направления сдерживается из-за отсутствия соответствующих теоретических разработок и практических рекомендаций.
Целью исследования является разработка эффективного универсального ресурсосберегающего технологического процесса восстановления посадочных отверстий корпусных деталей машин комбинированием электроискрового покрытия и клея-компаунда.
Объект исследования - изношенные и восстановленные комбинированными покрытиями поверхности посадочных отверстий деталей машин.
Для реализации поставленной цели в работе были сформулированы следующие задачи исследования:
провести анализ технического состояния посадочных отверстий корпусных деталей машин, поступивших в ремонт, существующих технологических процессов их восстановления;
разработать конечно-элементную математическую модель, адекватно описывающую процесс лезвийной механической обработки комбинированного покрытия;
усовершенствовать методику исследования адгезионных и коге-зионных свойств комбинированных покрытий, разработать алгоритм их автоматизации, модернизировать испытательное оборудование;
исследовать физико-механические, реологические и технологические свойства импортных и отечественных клеев-компаундов, а также комбинированных покрытий на их основе;
на основе математического моделирования определить оптимальные режимы резания лезвийным инструментом комбинированных покрытий; ^
провести математическое и физическое моделирование несущей способности комбинированного покрытия;
— разработать новый ресурсосберегающий технологический про
цесс восстановления посадочных отверстий корпусных деталей, провести
эксплуатационные испытания, внедрить разработки в производство, оце
нить их экономическую эффективность.
Научная новизна работы состоит:
в разработке конечно-элементной математической модели, адекватно описывающей процесс лезвийной механической обработки комбинированного покрытия;
в установлении физико-механических и реологических свойств ряда импортных и отечественных клеев-компаундов, а также комбинированных покрытий на их основе;
в определении на основе математического и физического моделирования, а также технологических расчетов оптимальных структур комбинированных покрытий для восстановления изношенных деталей, режимов их механической обработки.
Практическая ценность исследований заключается в:
— усовершенствовании методики исследования адгезионных и коге-
зионных свойств комбинированных покрытий, разработке на основе про-
граммного комплекса Lab VIEW алгоритма их автоматизации, модернизации испытательного оборудования;
- разработке нового эффективного типового ресурсосберегающего
технологического процесса восстановления посадочных отверстий дета
лей машин, позволяющего обеспечить необходимую размерную, геомет
рическую и пространственную их точность.
Новизна и научно-технический уровень разработок подтверждены участием в Международных, Всероссийских, региональных, межвузовских и республиканских выставках. Разработанный типовой технологический процесс восстановления изношенных посадочных отверстий корпусных деталей машин внедрен в Учебно-научно-производственном центре по разработке и внедрению новых технологий и в учебный-процесс ГОУВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева».
Основные результаты исследований доложены на семинарах, конференциях, советах и т.д.:
- ежегодных Огаревских чтениях, проводимых в Мордовском гос
университете (Саранск, 1999 - 2007 гг.);
конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов Мордовского госуниверситета (Саранск, 1999-2002 гг.);
всероссийской научно-практической конференции «Организационные, философские и технические проблемы современных машиностроительных производств» (Рузаевка, 2000 г.);
республиканской научно-практической конференции «Роль науки в развитии хозяйственного комплекса республики» (Саранск, 2001 г.);
международной научно-технической конференции «Новые методы ремонта и восстановления деталей сельскохозяйственных машин» (Саранск, 2001 г.);
республиканских научно-практических конференциях «Наука и инновация в Республике Мордовия» (Саранск, 2004 - 2007 гг.);
международной научно-технической конференции «Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем» (Саранск, 2004 г.);
всероссийской научно-практической конференции «Сельскохозяйственная наука Республики Мордовия: достижения, направления развития» (Саранск, 2005 г.);
международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию образования Института механики и энергетики (Саранск, 2007 г.);
расширенном заседании кафедры механизации переработки сельскохозяйственной продукции Мордовского госуниверситета имени Н.П. Огарева (Саранск, 2008 г.);
Технологический процесс восстановления посадочных отверстий корпусных деталей комбинированным методом удостоен: золотой медали V-ой весенней агропромышленной выставки - ярмарки «РОСАГРО-2005» (Москва, ВВЦ); диплома и серебряной медали 8-ой Российской агропромышленной выставки «Золотая Осень-2006» (Москва, ВВЦ); бронзовой медали 9-ой Российской агропромышленной выставки «Золотая Осень-2007» (Москва, ВВЦ).
Работа выполнена на кафедре механизации переработки сельскохозяйственной продукции Института механики и энергетики ГОУВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева» в рамках плана НИР института и договора, заключенного по итогам Республиканского конкурса инновационных проектов (Постановление Правительства Республики Мордовия №142 от 5 апреля 2001 г.) тема 53/34-01.
На защиту выносятся следующие положения:
— конечно-элементная математическая модель, адекватно описы
вающая процесс лезвийной механической обработки комбинированного
покрытия;
физико-механических и реологических свойств ряда импортных и отечественных клеев-компаундов, а также комбинированных покрытий на их основе;
усовершенствованная методика исследования адгезионных и ко-гезионных свойств комбинированных покрытий, разработанный на основе программного комплекса Lab VIEW алгоритм их автоматизации, модернизированное испытательное оборудование;
новый эффективный типовой ресурсосберегающий технологический процесс восстановления посадочных отверстий корпусных деталей машин комбинированными покрытиями.
Анализ способов восстановления посадочных отверстий корпусных деталей
Надежная работа отремонтированных тракторов, автомобилей, сельскохозяйственных машин в значительной мере обусловлена техническим состоянием блоков цилиндров, двигателей, корпусов коробок передач, задних мостов, раздаточных коробок, трансмиссий, редукторов и определяется в основном состоянием посадочных отверстий под подшипники валов. Изнашивание отверстий приводит к деформации корпусов и нарушению условий работы машины и, как следствие, к ускоренному изнашиванию сопрягаемых деталей.
Данная проблема из года в год усугубляется в связи с физическим старением техники. Так по данным [1,2] до 1998г. у 53 5% тракторов средний срок службы был выше 9,5 лет. В 1998г. доля тракторов со сроком службы от 9,5 до 14 лет уже составляла 59,5%, зерноуборочных комбайнов - 75,7%, кормоуборочных машин - 79,1%, а в 2000г. - 76,9; 90,2 и 86,0% соответственно. К настоящему времени практически все эти машины укомплектованы отремонтированными агрегатами, в том числе и двигателями, которые по числу отказов в процессе эксплуатации традиционно занимает первое место среди остальных сборочных единиц тракторов, автомобилей, сельскохозяйственных машин. Это в первую очередь связано с тем, что их эксплуатация сопряжена с большими знакопеременными нагрузками, возникающих в соединениях деталей, значительными температурными перепадами, что приводит к неизбежному нарушению первоначальной размерной, геометрической и пространственной точности элементов деталей, полученной на стадии его изготовления или ремонта, а как следствие - к значительному снижению их ресурса [3,4,5,6,7,8,9,10,11].
При ремонте агрегатов машин зачастую не соблюдаются установленные технические требования, что несомненно сказывается на их долговечности. Так межремонтный ресурс двигателей с невосстановленными параметрами коренных опор и посадочных поясков составляет не более 20...40% от ресурса нового двигателя [12]. К тому же если при этом несоосность коренных опор на длине 100мм достигает 0.06мм, то динамическая нагрузка,на коленчатый вал увеличивается в 1,8 раза;, а интенсивность изнашивания вкладышей коренных подшипников-в 4 раза.
На специализированных ремонтных предприятиях необходимость восстановления коренных опорблоковщилиндров двигателей,, посадочных отверстий: картеров коробок передач определяют по такому параметру как отклонение их диаметров свыше допустимых.,При этомгисключен такой признак, как нарушение несоосности отверстий, изменение взаиморасположения их осей относительно технологических баз корпусной детали. Обычно ошибочно полагают, что если диаметры опор соответствуют техническим требованиям,, то одновременно и пространственно-геометрическое расположение их осей не превышает допустимых величин.
Однако исследованиями установлено, что более чем у 30%-ти блоков цилиндров соосность коренных опор нарушается из-за деформации самой корпусной;детали [13]. G увеличением данного параметра растут нагрузки на коренные подшипники и неравномерность их распределения по ним, наблюдаются прогиб; изгиб и колебания: коленчатого вала. Об этом свидетельствует повышение мощности механических потерь в двигателях на 1,6...5,9%, температуры нижних коренных вкладышей на 2.. .6G, вибрации и шума двигателей. Это в сочетании с недостаточными-зазорами в коренных подшипниках, уменьшает до недопустимых значений толщину смазочного слоя и нарушает условие смазывания соединений; что в свою очередь повышает вероятность непосредственного контакта поверхностей трения и приводит к их интенсивному изнашиванию [14,15].
В процессе эксплуатации двигателя происходит деформация блока цилиндров в целом, износ и деформация посадочных мест под гильзы цилиндров, образование трещин и пробоин, разрушение резьб, деформация и неравномерный износ коренных опор. В табл. 1.1 приведены основные дефекты блоков цилиндров, поступивших в капитальный ремонт [16], из которой видно, что дефекты 5,6,7 и 8 оказывают на ресурсный отказ двигателя, посредственное влияние, внешнее проявление которых - проворот и оплавление вкладышей коренных опор, интенсивный износ и задиры зеркал гильз цилиндров, поломка коленчатых валов и-др. Схема основных повреждений блока цилиндров показана на рис. 1.Г.
Приведенные данные согласуются с результатами исследований: Н.Д. Горского, В.П. Кавина, Х.А. Мирзояна и др. [17,18,19,20] и свидетельствуют о том, что частота основных дефектов базовых поверхностей колеблется в пределах 70...95%.
Математическое моделирование процесса механической, обработки комбинированных металлополимерных покрытий
Связь компонентов напряжений.с компонентами деформации для случая линейного упругого тела можно установить путем, распространения1 на общий случай пространственного напряженного состояния в точке законов Гука для- чистого сдвига. Практическая возможность такой экстраполяции оправдывается опытом для данных материалов при соблюдении следующих условий: а) одновременное наличие всех компонентов напряжений, а равно их действие по отдельности (если таковое возможно) не переводят материал в пластическое состояние, т.е. материал пребывает в рамках упругих деформа ций; б) материал практически можно считать изотропным; в) деформации ничтожно малы по сравнению с размерами изучаемого тела; г) процесс деформации, будем предполагать вначале, изотермичен.
Перечисленные условия делают практически возможными применение принципа независимости действия сил и приложение указанных элементарных законов (для одноосного растяжения и для сдвига) к вычислению де формаций по любому направлению внутри рассматриваемого параллелепипеда (рис. 2.2). - Х
При одноосном напряженном состоянии, в результате действия вначале одних только напряжений ах, элементарный параллелепипед получит следующие относительные удлинения: в направлении оси х, согласно так называемому первому закону Гука: (2.8) а в направлении осей у и z, являющихся поперечными по отношению к направлению действующего усилия, согласно закону Пуассона: у - г-Е, (2.9) где Е — модуль упругости, постоянный для изотропного материала (в пределах упругости), и /л - коэффициент Пуассона (при малых деформациях, изучаемых в линейной теории упругости, он может приниматься постоянным). у Е Е Полагая далее действие одних только напряжений ау, аналогичными рассуждениями получим: а. (2.10) Наконец, рассматривая действие напряжений az, имеем: 2 Е у Е (2.11)
Во всех трех отдельно рассмотренных случаях действия нормальных напряжений, конечно, отсутствует перекашивание прямых углов (углы сдвига) на гранях элементарного параллелепипеда.
Касательные напряжения, наоборот, как известно, влекут за собой искажение формы параллелепипеда, удлинения же ребер отсутствуют; точнее, эти удлинения пренебрежимо малы по сравнению с деформациями сдвига.
Совокупность касательных напряжений 7ху=7ух будет вызывать перекашивание граней, параллельных плоскости х О у, и оставлять без искажений другие грани параллелепипеда. Согласно так называемому второму закону Гука, имеем: U= /yZ=/zx=0, (2.12) где, как известно: 2-(1 + /4 Аналогично от действия системы Tyz=Tzy, имеем: / !; /«= =0, (2.13) а от касательных напряжений zx=7xz получим: / zx G, / ху / yz 2.14)
Таким образом, наличие всех компонентов напряжений, показанных на рис. 2.2, определяет следующие составляющие деформации: ЄУ =- ау -Ж?-. + ?ЛГГ. = -; (2.15) 1 т Е G В этом виде закон упругости обычно и записывается для изотропного тела. Компоненты тензора деформации в данной точке тела находятся в линейной зависимости от компонентов тензора напряжений, относящихся к той же точке.
При [І = 0 обнаруживается, что любой компонент тензора напряжений прямо пропорционален соответствующему компоненту тензора деформации
В формулах (2.15) составляющие деформации выражены через составляющие напряжения. Часто бывает необходимо иметь обратные зависимости, т. е. напряжения, выраженные через деформации.
Методика определения контактно-усталостных характеристик металлополимерных покрытий
Исследования металлополимерных композиций на динамическую прочность проводились в соответствии с рекомендацией [111] в условиях нормальной температуры (25 ± 10С) и влажности (не более 80%) окружающей среды.
Сущность методов испытаний на контактную-усталость: - определение максимальных нормальных напряжений; - расчет предела контактной выносливости при ограниченном объеме партии; - построение кривой контактной усталости.
Контактно-усталостные характеристики необходимы при обосновании выбора материалов, применяемых для восстановления подшипниковых соединений корпусных деталей, работающих в условиях циклического контактного нагружения.
Для проведения контактно-усталостных испытаний были изготовлены две партии образцов из основного металла СЧ-21 ГОСТ 1412-85 в виде цилиндрического диска. Первую партию составляли образцы с нанесенным слоем клея-компаунда АНАТЕРМ-203 без электроискрового покрытия. На образцах второй партии предварительно элекроискровой наплавкой формировали слои металлопокрытий из нихрома Х20Н80 ГОСТ 12766-90. Наплавку производили установкой «Элитрон-52Б» на рациональных энергетических режимах [108].
Перед нанесением полимерного покрытия образцы промывали в бензине (ГОСТ 443-76) или ацетоне (ГОСТ 2603-79) и затем просушивали на воз духе. После полимеризации исследуемое покрытие механически обрабатывалось под установленный размер.
Контробразец также был выполнен в виде цилиндрического диска. Основной материал контробразца - Сталь 45 ГОСТ 1050-88. Точность изготовления образцов и контрОбразцов - не ниже 6-го квалитета СТ СЭВ 145-75. Шероховатость поверхности рабочей части образцов - Ra 0,32мкм. Для построения кривой контактной усталости и определения предела контактной выносливости число образцов в партии должно быть не менее 12.
Сущность сравнительных испытаний состоит в определении соотношения контактной усталости «чистых» поверхностей деталей и поверхностей, подвергнутых ЭИН, испытываемых при идентичных условиях. Испытания проводили по схеме «диск - диск» (рис. 3.11).
Принцип действия машины заключается в контакте пары образцов, прижатых друг к другу с силой Р. Нагружения образцов при испытаниях производились при постоянных заданных амплитудах напряжений цикла Ga = G-uax и при постоянной, заданной относительной величине проскальзывания. Испытания каждого образца проводились на новой дорожке обкатывающего цилиндрического контробразца.
В пределах намеченной- серии испытаний схема нагружения, способ подвода, температура, количество смазочного материала и критерий разрушения были одинаковыми. Частота циклов нагружения в пределах намеченной серии испытаний была постоянной. Смазочный материал - масло инду-стриальное - 20 по ГОСТ 20779-75; режим смазки - граничное трение; подача смазки - разовая в картер.
Диапазон измерения усилий для образцов «диск — диск» составлял от 200 до 2000 Н . Погрешность задания частоты нагружения образца не должна превышать ±5% значения измеряемой величины.
Подготовленные образцы устанавливали на машину 2070 СМТ-1, задавали необходимый режим подачи масла в зону контакта. Биение в рабочем сечении образца после его установки и закрепления в испытательной машине не должно превышать 0,05 мм. Нагружение испытательной модели контактной нагрузкой проводилось плавно, без ударов, после того, как была достигнута заданная частота нагружения. Допустимая погрешность поддержания частоты вращения образца в установившемся режиме находилась в пределах ± 3 % измеряемого значения.
Испытания проводились непрерывно до наступления предельного состояния, за которое принимаем разрушение покрытия в зоне контакта образца и контобразца (контактная усталость) или до достижения базового числа циклов. База испытаний NB при испытаниях на контактную усталость состав-ляла Г10 циклов. Основной критерий разрушения при определении предела контактной выносливости и построения, кривой контактной усталости - это наличие на контактной поверхности нескольких ямок выкрашивания или единичного выкрашивания диаметром, превышающим 50% малой полуоси пятна контакта.
Критерии контактной усталости: а) критическая плотность ямок выкрашивания (питтингов) на поверх ностях качения; б) предельный износ (предельное сближение осей) образца и контроб разца; в) пластическая (остаточная) деформация заданной величины; г1 г) образование гребней и вмятин (остаточных поверхностных волнооб разных повреждений).
За момент разрушения принимался момент резкого изменения площади выкрашивания контактной поверхности. Момент разрушения фиксировался по результатам обработки графика изменения площади выкрашивания в функции наработки (числа циклов нагружения).
Результаты исследования вязкоупругих характеристик полимерных композиций
Применение полимерного материала для восстановления изношенных поверхностей ограничивается толщиной наносимой пленки из-за ее технологической усадки при полимеризации и возможных значительных упругих и пластических деформаций в процессе эксплуатации детали, что неминуемо приводит к изменению начальной,размерной- точности восстановленных поверхностей. С целью выявления: возможности применения клея-компаунда АНАТЕРМ-203 для восстановления посадочных отверстий чугунных корпусных: деталей были- проведены исследования его реологических, свойств. Для.этого использовалась методика, изложенная в п.. З/.З; Haiосновании экспериментальных данных для; клея-компаунда АНАТЕРМ-203 провели сравг нительный анализ;его характеристик с характеристиками полимерной композиции (Анатерм-бВ.- 100 м.ч., тальк — Г5; м;ч., железный порошок:- 5 м.Ч;), полученными ранее в работе [108];
На рис. 4.4 представлены первичные1 кривые нагружения- полимерных композиций,, полученные в результате усреднения данных испытаний трех-образцов; для каждого типа; нагружения и аппроксимированные с использо-ваниемпакета прикладных проі амм? Microsoft Office.XP.
Анализ графических зависимостей показывает, что на деформационных
кривых достаточно четко выделяются три- характерных; участка /поведения? полимерных композиций:, Это участок упругой? (мгновенной)» деформации (приі -» 0), участок:высокоэластичного состояния (при 0 t 1000 с);и уча стоквязкого-течения (при 1:- оо).Вид кривых, представленных, на рис. 4:4; по зволяет характеризовать процесс деформирования данных, полимерных мате риалов как нелинейный; с: меняющейся скоростью деформации-: Анализируя полученные первичные1 кривые нагружения В: общем: можно сделать вывод, что с увеличением температуры испытания происходит увеличение пласти ческой, деформации, меняется ее интенсивность в сторону увеличения у; всех полимерных композиций. Однако; следует заметить, что относительная: де формацияг.клея-компаундаАнатерм-203 значительно! меньше, чем у анаэроб ной композиции. Величина деформации напрямую зависит от мгновенного модуля упругости композиции. На основе анализа первичных кривых нагружения были получены зависимости мгновенного модуля упругости от температуры испытания для исследуемых полимерных композиций (рис. 4.5). Однозначно можно утверждать, что с увеличением температуры испытания мгновенный модуль упругости закономерно снижается. Это явление можно объяснить увеличением подвижности полимерных цепочек при увеличении температуры, а также снижением прочности химических связей.
Также из анализа рис. 4.5 видно, что значение мгновенного модуля упругости клея-компаунда АНАТЕРМ-203 при разных температурах испытаний значительно выше значений мгновенного модуля упругости Анатерма-6В. В частности, при температуре 110С оно почти в 4 раза выше.
Выявить закономерность изменения мгновенного модуля в зависимости от состава и концентрации наполнителей в первом приближении не пред ставляется возможным. Это связано с тем, что, согласно [118], величина данного параметра слагается из двух компонент
Характерно, что хотя модуль Е и зависит от структуры материала, однако эта зависимость касается только величины Еао, поскольку величина Ет определяется степенью поперечного сшивания, не реагируя заметно на другие особенности структуры полимера. Чем больше плотность упаковки макромолекул, тем больше число цепей в единице объема, тем больше величина составляющей Е Однако, увеличение плотности упаковки , по-видимому, должно увеличивать и время релаксации материала, а следовательно и значение 107 Начальная вязкость полимерных композиций, в определенной мере характеризующая процесс их высокоэластической деформации, однозначно снижается с увеличением температуры испытания, причем у клея-компаунда АНАТЕРМ-203 этот процесс менее интенсивен (рис. 4.6).
После нагружения и 12 часового «отдыха» полимерные образцы были подвержены повторному измерению с целью определения величины остаточной (пластической) деформации. На рис. 4.7 приведены соответствующие зависимости данного параметра от температуры испытания. Из анализа кривых зависимости остаточной деформации от температуры видно, что с увеличением температуры испытания наблюдается ее закономерный рост.
Согласно разработанной методике, данные параметры определяются как тангенсы углов наклона аппроксимирующих прямых зависимости соответственно конечной вязкости и константы скорости старения полимерных композиций к оси абсцисс, на которой отложены значения обратных температур испытания. Данные зависимости представлены на рис. 4.8. Полученные константы для полимерных композиций приведены в табл. 4.4.
