RU2707361C1 - Method of making articles from composite materials - Google Patents

Method of making articles from composite materials Download PDF

Info

Publication number
RU2707361C1
RU2707361C1 RU2019107972A RU2019107972A RU2707361C1 RU 2707361 C1 RU2707361 C1 RU 2707361C1 RU 2019107972 A RU2019107972 A RU 2019107972A RU 2019107972 A RU2019107972 A RU 2019107972A RU 2707361 C1 RU2707361 C1 RU 2707361C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composite materials
frequency
ultrasonic
amplitude
pressing
Prior art date
Application number
RU2019107972A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Анатольевич Негров
Алексей Алексеевич Новиков
Виталий Юрьевич Путинцев
Евгений Николаевич Еремин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ)
Priority to RU2019107972A priority Critical patent/RU2707361C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2707361C1 publication Critical patent/RU2707361C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/02Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising combinations of reinforcements, e.g. non-specified reinforcements, fibrous reinforcing inserts and fillers, e.g. particulate fillers, incorporated in matrix material, forming one or more layers and with or without non-reinforced or non-filled layers
    • B29C70/021Combinations of fibrous reinforcement and non-fibrous material
    • B29C70/025Combinations of fibrous reinforcement and non-fibrous material with particular filler
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/88Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts characterised primarily by possessing specific properties, e.g. electrically conductive or locally reinforced
    • B29C70/887Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts characterised primarily by possessing specific properties, e.g. electrically conductive or locally reinforced locally reinforced, e.g. by fillers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/10Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material characterised by the additives used in the polymer mixture

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: manufacturing technology.SUBSTANCE: invention relates to a method of making articles from composite materials with fillers and can be used in production and manufacture of articles from composite materials by pressing. Compression molding is carried out in closed mold with continuous action of ultrasound oscillation energy on male die. Characteristics of ultrasonic action: frequency from 17 to 40 kHz, amplitude from 8 to 30 mcm. Additionally amplitude modulation is applied together with frequency within range of 50 to 500 Hz. After that, heating, maintenance and step-by-step cooling to the room temperature is performed with the product. When making samples by the method according to the invention, ultimate strength is increased by 6 % on average and modulus of elasticity by 13 %. Relative elongation is reduced by 12 %, and wear rate is reduced by 14 %.EFFECT: technical result achieved when using the method under the invention consists in significant increase in the operating life and reliability of the friction assemblies.1 cl, 1 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к области материаловедения, в частности к антифрикционным композиционным материалам (КМ), и может быть использовано при изготовлении деталей из композиционных материалов в различных отраслях промышленности.The invention relates to the field of materials science, in particular to antifriction composite materials (KM), and can be used in the manufacture of parts from composite materials in various industries.

Известен способ изготовления изделий из политетрафторэтилена (ПТФЭ) и КМ на его основе (см. Д.Д. Чегодаев, З.К. Наумова, И.С. Дунаевская. Фторопласты. Л.: Изд-во Химической литературы. 1960), при котором порошок ПТФЭ засыпают в пресс-форму и равномерно распределяют по всему объему, прессуют при комнатной температуре под давлением 35 МПа, спекают в свободном состоянии при температуре 360-380°С и охлаждают вместе с печью. Этот способ имеет недостатки, поскольку изделия и заготовки имеют недостаточный уровень механической прочности, высокий и нестабильный уровень усадки.A known method of manufacturing products from polytetrafluoroethylene (PTFE) and CM based on it (see DD Chegodaev, ZK Naumova, IS Dunaevskaya. Fluoroplastics. L .: Publishing house of Chemical literature. 1960), when wherein the PTFE powder is poured into the mold and uniformly distributed throughout the volume, pressed at room temperature under a pressure of 35 MPa, sintered in a free state at a temperature of 360-380 ° C and cooled with the furnace. This method has disadvantages, since products and preforms have an insufficient level of mechanical strength, a high and unstable level of shrinkage.

Известен другой способ изготовления изделий из КМ на основе ПТФЭ (АС №1812190, МПК C08J 5/15), при котором порошки ПТФЭ, бронзы, дисульфида молибдена и измельченных углеродных волокон смешивают в смесителе с частотой вращения ножей 2800 мин-1, прессуют заготовки при давлении 100-110 МПа и спекают при температуре 360±5°С, охлаждают от температуры спекания до 327°С со скоростью 0,3-0,4 град/мин, от 327 до 20°С - свободно вместе с печью. При этом измельченное углеродное волокно получают из углеволокнистого материала, выдержанного в жидком фреоне не менее 48 часов. После сушки материал разрезают на кусочки и измельчают в мельнице в присутствии порошка ПТФЭ при частоте вращения ножей 7000 мин-1 в течение 3-9 мин.There is another method of manufacturing products from CM based on PTFE (AS No. 1812190, IPC C08J 5/15), in which powders of PTFE, bronze, molybdenum disulfide and ground carbon fibers are mixed in a mixer with a rotational speed of knives 2800 min -1 , the workpieces are pressed at pressure of 100-110 MPa and sintered at a temperature of 360 ± 5 ° C, cooled from sintering temperature to 327 ° C at a speed of 0.3-0.4 deg / min, from 327 to 20 ° C - freely together with the furnace. In this case, the crushed carbon fiber is obtained from carbon fiber material aged in liquid freon for at least 48 hours. After drying, the material is cut into pieces and ground in a mill in the presence of PTFE powder at a knife rotation speed of 7000 min -1 for 3-9 minutes.

Основной недостаток способа заключается в том, что при холодном прессовании невозможно достичь достаточно плотной упаковки частиц матрицы и наполнителей. Обработка углеродного волокна в жидком фреоне в течение 48 часов также не обеспечивает решение этой задачи, а двух-, трехкратное увеличение давления прессования до 100-110 МПа лишь частично способствует повышению плотности упаковки частиц. В результате предел прочности композиционного материала снижается, увеличиваются затраты на производство (расходуется фреон, увеличиваются энергетические затраты и износ прессового оборудования) и снижается производительность.The main disadvantage of this method is that with cold pressing it is impossible to achieve a sufficiently dense packing of the matrix particles and fillers. Processing carbon fiber in liquid freon for 48 hours also does not provide a solution to this problem, and a two- or three-fold increase in the pressing pressure to 100-110 MPa only partially contributes to an increase in the packing density of particles. As a result, the tensile strength of the composite material decreases, production costs increase (freon is consumed, energy costs and wear of the press equipment increase) and productivity decreases.

Известен также другой способ изготовления изделий из КМ на основе ПТФЭ (патент RU 2324708 С2, МПК C08J 5/14, C08J 5/16), взятый в качестве прототипа, как наиболее близкий по технической сущности и предлагаемому, при котором результат достигается за счет использования энергии ультразвуковых колебаний частотой 20±3 кГц и амплитудой колебаний в пределах 8÷12 мкм при прессовании композиционной смеси. При этом колебания непрерывно воздействуют на прессующий пуансон в течение 2÷3 минут. Предварительно проводят смешивание порошков смеси в смесителе с частотой вращения ножей не менее 2800 мин-1. Холодное прессование композиции производят в закрытой пресс-форме под давлением 50±5 МПа. Отпрессованную заготовку нагревают в печи до температуры 360±5°С со скоростью 1,5-2,0°С/мин. Затем выдерживают при этой температуре 8÷9 мин на 1 мм толщины стенки изделия и охлаждают до температуры 327°С со скоростью 0,3-0,4°С/мин и от 327°С до комнатной температуры вместе с печью.There is also another method of manufacturing products from CM based on PTFE (patent RU 2324708 C2, IPC C08J 5/14, C08J 5/16), taken as a prototype, as the closest in technical essence and proposed, in which the result is achieved through the use of the energy of ultrasonic vibrations with a frequency of 20 ± 3 kHz and amplitude of oscillations within 8 ÷ 12 microns when pressing a composite mixture In this case, the oscillations continuously act on the pressing punch for 2–3 minutes. Pre-carry out the mixing of the mixture powders in the mixer with a rotational speed of the knives of at least 2800 min -1 . Cold pressing of the composition is carried out in a closed mold under a pressure of 50 ± 5 MPa. The pressed billet is heated in a furnace to a temperature of 360 ± 5 ° C at a speed of 1.5-2.0 ° C / min. Then they are kept at this temperature for 8–9 min per 1 mm of the wall thickness of the product and cooled to a temperature of 327 ° C at a rate of 0.3-0.4 ° C / min and from 327 ° C to room temperature together with the furnace.

Рассмотренному способу также присущи недостатки, снижающие характеристики механических и триботехнических свойств композиционного материала, поскольку данный способ не в полной мере использует возможности ультразвукового воздействия, которые учитывали бы, как массу прессуемого изделия, так и его конкретные конструктивные особенности, в частности, пространственную сложность и толщину стенок.The considered method also has disadvantages that reduce the characteristics of the mechanical and tribological properties of the composite material, since this method does not fully use the possibilities of ultrasonic treatment, which would take into account both the mass of the pressed product and its specific design features, in particular, spatial complexity and thickness the walls.

Задача изобретения - повышение характеристик механических и триботехнических свойств композиционного материала и экономичности технологического процесса получения изделий из КМ с учетом их физико-химических свойств и структурных особенностей.The objective of the invention is to improve the mechanical and tribological properties of the composite material and the efficiency of the technological process of obtaining products from CM, taking into account their physico-chemical properties and structural features.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе изготовления изделий из композиционных материалов, при котором производят их смешивание, холодное прессование в закрытой пресс-форме при непрерывном воздействии на прессующий пуансон энергии ультразвуковых колебаний, нагревание, выдержку и ступенчатое охлаждение до комнатной температуры, осуществляют ультразвуковое воздействие на частотах от 17 до 40 кГц при максимальной амплитуде от 8 до 30 мкм с наложением амплитудной модуляции с частотой от 50 до 500 Гц.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method of manufacturing products from composite materials, in which they are mixed, cold pressed in a closed mold with continuous exposure to the pressing punch of the energy of ultrasonic vibrations, heating, exposure and step cooling to room temperature, carry out ultrasonic exposure at frequencies from 17 to 40 kHz with a maximum amplitude of 8 to 30 μm with the application of amplitude modulation with a frequency of from 50 to 500 Hz.

Для реализации предлагаемого способа был применен специально разработанный ультразвуковой высокоамплитудный аппарат с пьезокерамическим излучателем и специально изготовленным волноводом-инструментом из высокопрочного титанового сплава.To implement the proposed method, a specially developed high-amplitude ultrasonic apparatus with a piezoceramic emitter and a specially made waveguide-tool made of high-strength titanium alloy was used.

На фиг. представлена упрощенная схема аппарата, который состоит из ультразвукового генератора 1 с режимом регулируемой амплитудной модуляции выходного сигнала, выход которого подключен к излучателю 2 с подсоединенным к нему ультразвуковым волноводом-инструментом 3 в виде специального волновода-пуансона, представляющего собой полуволновой стержень с экспоненциальным законом изменения площади поперечного сечения и совершающий под рабочей нагрузкой продольные колебания с заданной частотой и амплитудой.In FIG. a simplified diagram of the apparatus is presented, which consists of an ultrasonic generator 1 with a mode of adjustable amplitude modulation of the output signal, the output of which is connected to the emitter 2 with an ultrasonic waveguide-tool 3 connected to it in the form of a special waveguide-punch, which is a half-wave rod with an exponential law of change in area cross section and performing longitudinal vibrations under a working load with a given frequency and amplitude.

Отработка заявляемого способа производилась на композиции с составом: ПТФЭ 95% + нитрид бора 5%, по следующей технологии.The development of the proposed method was carried out on a composition with the composition: PTFE 95% + boron nitride 5%, according to the following technology.

Композицию из порошков смешивают в смесителе с частотой вращения ножей 2800 мин-1, прессуют заготовки под давлением 50-55 МПа с одновременным воздействием на прессуемую смесь энергии ультразвукового воздействия на частотах от 17,5 до 40 кГц и максимальной амплитудой от 8 до 30 мкм осуществляют с наложением амплитудной модуляции глубиной от 30% до 80% с частотой от 50 до 500 Гц в зависимости от массы прессуемого изделия и спекают при температуре 360±5°С в течение 8-9 мин на 1 мм толщины стенки изделия, охлаждают от температуры спекания до 327°С со скоростью 0,3-0,4°С/мин, а далее до 20°С - свободное охлаждение с печьюThe composition of the powders is mixed in a mixer with a rotational speed of knives 2800 min -1 , pressed workpieces under pressure of 50-55 MPa with simultaneous exposure to the pressed mixture of ultrasonic energy at frequencies from 17.5 to 40 kHz and a maximum amplitude of 8 to 30 microns with the application of amplitude modulation with a depth of 30% to 80% with a frequency of 50 to 500 Hz depending on the mass of the pressed product and sintered at a temperature of 360 ± 5 ° C for 8-9 minutes per 1 mm of the wall thickness of the product, it is cooled from the sintering temperature up to 327 ° C at a speed of 0.3- 0.4 ° C / min, and then up to 20 ° C - free cooling with the furnace

При введении ультразвуковых колебаний различных частот, отличающихся друг от друга на несколько порядков, создаются благоприятные условия для взаимного действия интенсивных акустических потоков.With the introduction of ultrasonic vibrations of various frequencies, differing from each other by several orders of magnitude, favorable conditions are created for the mutual action of intense acoustic flows.

При ультразвуковом воздействии на КМ, ПТФЭ начинает терять механические свойства и переходит в пластичную массу, которая обволакивает частицы наполнителя. Распространение ультразвуковых волн в прессуемом материале последовательное («сверху» в «низ»), что создает неравномерное распределение акустических волн при воздействии на материал, а также влияет на увеличение времени прессования. В поверхностном слое изменяется структура материала, которая влияет на скорость звука в образцах.With ultrasonic exposure to CM, PTFE begins to lose mechanical properties and passes into a plastic mass, which envelops the filler particles. The propagation of ultrasonic waves in the pressed material is sequential (“top” to “bottom”), which creates an uneven distribution of acoustic waves when exposed to the material, and also affects the increase in pressing time. In the surface layer, the structure of the material changes, which affects the speed of sound in the samples.

В условиях ультразвуковых колебаний существенно снижается сила сцепления (взаимодействия) частиц композиционной смеси, они легко смещаются относительно друг друга и под давлением прессования достигается значительное сближение и плотная упаковка частиц смеси. Но обычное использование ультразвуковых колебаний не обеспечивает требуемые для качественного прессования уровни сближения и упаковки частиц смеси, особенно при их значительной разнице в размерах и физических свойствах. Наличие пустот, каверн, либо крупных, слабо контактирующих друг с другом комков существенно снижает возможности ультразвукового воздействия. Кроме того, специфика акустических колебаний, распространяющихся в мелкодисперсных средах, определяет связь наиболее эффективной частоты воздействия с уровнем дисперсности и величиной давления при прессовании.Under the conditions of ultrasonic vibrations, the adhesion (interaction) force of the particles of the composite mixture is significantly reduced, they are easily displaced relative to each other, and a significant convergence and close packing of the mixture particles is achieved under compression pressure. But the usual use of ultrasonic vibrations does not provide the levels of approach and packing of the mixture particles required for high-quality pressing, especially when there is a significant difference in size and physical properties. The presence of voids, caverns, or large lumps that are weakly in contact with each other significantly reduces the possibility of ultrasonic exposure. In addition, the specificity of acoustic vibrations propagating in finely dispersed media determines the relationship between the most effective frequency of exposure and the level of dispersion and pressure during pressing.

Чем более высоким является уровень дисперсности среды, тем эффективнее использование более высокочастотных колебаний, поскольку снижается амплитуда колебаний (которая должна быть сопоставима с размерами прессуемых частиц) при сохранении энергетического уровня воздействия. С другой стороны, для эффективного воздействия на крупные объединения частиц и внутренние пустоты, необходимо использование низкочастотных колебаний, причем требуемый уровень снижения может превышать один-два порядка. Для достижения необходимой эффективности ультразвукового воздействия предлагается:The higher the dispersion level of the medium, the more efficient is the use of higher-frequency oscillations, since the amplitude of the oscillations (which should be comparable with the size of the pressed particles) is reduced while maintaining the energy level of exposure. On the other hand, for effective impact on large associations of particles and internal voids, it is necessary to use low-frequency oscillations, and the required level of reduction can exceed one or two orders of magnitude. To achieve the necessary effectiveness of ultrasonic exposure, it is proposed:

- изменять прямо пропорционально частоту ультразвукового воздействия от 17 кГц до 40 кГц и обратно пропорционально амплитуду от 30 мкм до 8 мкм, соответственно в зависимости от среднего уровня дисперсности используемых композиционных материалов;- change in direct proportion to the frequency of ultrasonic exposure from 17 kHz to 40 kHz and inversely to the amplitude from 30 μm to 8 μm, respectively, depending on the average dispersion level of the composite materials used;

- изменять прямо пропорционально частоту и обратно пропорционально амплитуду ультразвукового воздействия в зависимости от толщины стенок и конструктивной сложности прессуемых изделий из полимерных композиционных материалов;- change directly in proportion to the frequency and inversely to the amplitude of the ultrasonic effect, depending on the wall thickness and structural complexity of the molded products from polymer composite materials;

- изменять частоту модуляции от 50 Гц до 500 Гц обратно пропорционально массе прессуемого изделия и зернистости материала. Для обеспечения большего эффекта прессования при наложении низкочастотной амплитудной модуляции совместно с высокочастотной, которая обеспечивает последовательное термическое воздействие и ультразвуковое уплотнение, происходит дополнительная равномерная вибрация («сжатие» «разжатие») прессуемого изделия. Из вышеописанного можно прийти к выводу, что для больших масс изделия целесообразно использовать меньшую амплитудную модуляцию (50 Гц), для меньших масс большую (500 Гц).- change the modulation frequency from 50 Hz to 500 Hz in inverse proportion to the mass of the pressed product and the graininess of the material. To ensure a greater pressing effect when applying low-frequency amplitude modulation together with high-frequency, which provides consistent thermal action and ultrasonic compaction, additional uniform vibration (“compression” “expansion”) of the pressed product occurs. From the above, it can be concluded that for large masses of the product it is advisable to use lower amplitude modulation (50 Hz), for smaller masses larger (500 Hz).

Сближение частиц до уровня межмолекулярного взаимодействия способствует значительному усилению связей между частицами, которые окончательно стабилизируются в процессе последующей термообработки (спекании), благодаря чему достигается значительное повышение механической прочности композиционного материала.The convergence of particles to the level of intermolecular interaction contributes to a significant strengthening of bonds between particles, which are finally stabilized during the subsequent heat treatment (sintering), thereby achieving a significant increase in the mechanical strength of the composite material.

Кроме того, использование энергии ультразвуковых колебаний позволяет исключить малоэффективную операцию обработки углеродных волокон в жидком фреоне в течение 48 часов с последующей сушкой и в 2 раза со 110 до 65 МПа снизить давление прессования.In addition, the use of the energy of ultrasonic vibrations eliminates the ineffective operation of processing carbon fibers in liquid freon for 48 hours, followed by drying and halves the pressing pressure from 110 to 65 MPa.

После получения изделий по предлагаемому способу, определение предела прочности при растяжении σв и относительного удлинения при растяжении производилось по методикам ГОСТ 11262-80, модуля упругости - по методике ГОСТ 9550-81.After receiving the products by the proposed method, the determination of tensile strength σ in and elongation in tension was carried out according to the methods of GOST 11262-80, elastic modulus - according to the method of GOST 9550-81.

Износостойкость КМ определяют по скорости изнашивания на машине трения, работающей по схеме трения «палец - диск». Пальцы диаметром 5 мм изготавливают из испытуемого материала, диск (контртело) - из закаленной углеродистой или легированной стали. Испытание ведут при скорости скольжения 1 м/с и контактном давлении 3 МПа.The wear resistance of KM is determined by the wear rate on a friction machine operating according to the finger-disk friction scheme. Fingers with a diameter of 5 mm are made of the test material, the disk (counterbody) is made of hardened carbon or alloy steel. The test is carried out at a sliding speed of 1 m / s and a contact pressure of 3 MPa.

Необходимое давление прессования и продолжительность воздействия ультразвука определяются из условия получения максимальной прочности композиционного материала. Согласно исследованиям описанным в статье (Negrov, D.A. Mechanical and operational properties of boron nitride-modified polytetrafluoroethylene / Negrov, D.A., Eremin, E.N., Filippov, Y.O. // AIP Conference Proceedings 2007,040012 DOI: 10.1063/1.5051939), для получения наилучшего значения показателей механических свойств (предел прочности, модуль упругости), оптимальное время прессования с наложением ультразвуковых волн на материал ПТФЭ модифицированным нитридом бора составляет 90 секунд, при давлении прессования 65 МПа с момента начала прессования, т.е. с момента контакта волновода-пуансона с прессуемой смесью.The necessary pressing pressure and the duration of exposure to ultrasound are determined from the conditions for obtaining maximum strength of the composite material. According to the studies described in the article (Negrov, DA Mechanical and operational properties of boron nitride-modified polytetrafluoroethylene / Negrov, DA, Eremin, EN, Filippov, YO // AIP Conference Proceedings 2007,040012 DOI: 10.1063 / 1.5051939), to obtain the best value indicators of mechanical properties (tensile strength, elastic modulus), the optimal pressing time with the application of ultrasonic waves to the PTFE material with modified boron nitride is 90 seconds, at a pressing pressure of 65 MPa from the moment of pressing, i.e. from the moment of contact of the waveguide-punch with the compression mixture.

Для оценки эффективности заявляемого способа проведены испытания пальцев, изготовленных по известному и заявляемому способам. В таблицах 1-4 приведены сравнительные данные об относительном изменении показателей механических и триботехнических свойств.To assess the effectiveness of the proposed method, tests of fingers made according to the known and claimed methods. Tables 1-4 show comparative data on the relative change in the indicators of mechanical and tribological properties.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Из приведенных данных следует, что при изготовлении образцов по заявляемому способу предел прочности в среднем повышается на 6%, модуль упругости - на 13%. При этом относительное удлинение и скорость изнашивания снижаются в среднем на 12 и 14%. Комплексное улучшение механических и триботехнических свойств композиционного материала, изготовленного по предлагаемому способу, выражающееся в повышении модуля упругости и износостойкости, а так же снижение, позволяет существенно увеличить ресурс работы и надежность узлов трения (подшипников скольжения, направляющих, герметизирующих устройств) и машин в целом.From the above data it follows that in the manufacture of samples by the claimed method, the tensile strength increases on average by 6%, the modulus of elasticity - by 13%. In this case, the elongation and wear rate are reduced by an average of 12 and 14%. A comprehensive improvement of the mechanical and tribological properties of the composite material manufactured by the proposed method, expressed in an increase in the modulus of elasticity and wear resistance, as well as a decrease, can significantly increase the service life and reliability of friction units (sliding bearings, guides, sealing devices) and machines in general.

Claims (1)

Способ изготовления изделий из композиционных материалов, при котором осуществляют смешивание наполнителей, холодное прессование в закрытой пресс-форме при воздействии на прессующий пуансон энергии ультразвуковых колебаний, нагревание, выдержку и ступенчатое охлаждение до комнатной температуры, отличающийся тем, что ультразвуковое воздействие на частотах от 17 до 40 кГц и амплитудой от 8 до 30 мкм осуществляют с наложением амплитудной модуляции с частотой от 50 до 500 Гц.A method of manufacturing products from composite materials, in which the fillers are mixed, cold pressing in a closed mold when the energy of ultrasonic vibrations is applied to the pressing punch, heating, holding and step cooling to room temperature, characterized in that the ultrasonic effect is at frequencies from 17 to 40 kHz and an amplitude of 8 to 30 μm are carried out with the application of amplitude modulation with a frequency of 50 to 500 Hz.
RU2019107972A 2019-03-20 2019-03-20 Method of making articles from composite materials RU2707361C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019107972A RU2707361C1 (en) 2019-03-20 2019-03-20 Method of making articles from composite materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019107972A RU2707361C1 (en) 2019-03-20 2019-03-20 Method of making articles from composite materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2707361C1 true RU2707361C1 (en) 2019-11-26

Family

ID=68653226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019107972A RU2707361C1 (en) 2019-03-20 2019-03-20 Method of making articles from composite materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2707361C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2324708C2 (en) * 2006-04-05 2008-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" Method of items manufacturing out of composite materials based on polytetrafluorinethylene
RU151518U1 (en) * 2014-09-09 2015-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Центр ультразвуковых технологий" DEVICE FOR CAROUSEL TYPE FOR ULTRASONIC WELDING OF PRODUCTS FROM THERMOPLASTIC MATERIALS
RU2617374C1 (en) * 2016-04-28 2017-04-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии - МВА имени К.И. Скрябина" (ФГБОУ ВО МГАВМиБ - МВА имени К.И. Скрябина) Method of directed acoustic impact on the functional state of cells-targets material of representatives of cat families
RU2621198C2 (en) * 2015-10-15 2017-06-01 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (НИ ТГУ) Production method of reinforced nanocomposit material based on magnesium
US20170363581A1 (en) * 2014-03-27 2017-12-21 Ultrapower Llc Electro-Acoustic Sensors For Remote Monitoring
WO2018135012A1 (en) * 2017-01-19 2018-07-26 新明工業株式会社 Robot

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2324708C2 (en) * 2006-04-05 2008-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" Method of items manufacturing out of composite materials based on polytetrafluorinethylene
US20170363581A1 (en) * 2014-03-27 2017-12-21 Ultrapower Llc Electro-Acoustic Sensors For Remote Monitoring
RU151518U1 (en) * 2014-09-09 2015-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Центр ультразвуковых технологий" DEVICE FOR CAROUSEL TYPE FOR ULTRASONIC WELDING OF PRODUCTS FROM THERMOPLASTIC MATERIALS
RU2621198C2 (en) * 2015-10-15 2017-06-01 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (НИ ТГУ) Production method of reinforced nanocomposit material based on magnesium
RU2617374C1 (en) * 2016-04-28 2017-04-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии - МВА имени К.И. Скрябина" (ФГБОУ ВО МГАВМиБ - МВА имени К.И. Скрябина) Method of directed acoustic impact on the functional state of cells-targets material of representatives of cat families
WO2018135012A1 (en) * 2017-01-19 2018-07-26 新明工業株式会社 Robot

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hu et al. Ultrasonic dynamic impact effect on deformation of aluminum during micro-compression tests
Campo et al. Effect of type, percentage and dispersion method of multi-walled carbon nanotubes on tribological properties of epoxy composites
Feng et al. A study on the friction and wear behavior of polytetrafluoroethylene filled with potassium titanate whiskers
Negrov et al. Manufacture of slip bearings from PTFE-based composite
Dong et al. A novel approach to reduce deformation behaviors of HDPE polymer during friction
JPH0533643B2 (en)
Khun et al. Mechanical and tribological properties of graphene modified epoxy composites
Pinto et al. Characterization and physical properties of aluminium foam–polydimethylsiloxane nanocomposite hybrid structures
RU2707361C1 (en) Method of making articles from composite materials
CN109897376A (en) A kind of composite polyimide material and preparation method thereof
Negrov et al. Effect of ultrasonic vibrations on changing the mechanical and tribological properties of polytetrafluoroethylene modified with boron nitride
RU2324708C2 (en) Method of items manufacturing out of composite materials based on polytetrafluorinethylene
Kolosov Low-frequency ultrasonic treatment as an effective method for modifying liquid reactoplastic media
Sukkaneewat et al. Ultrasonic-assisted Dunlop method for natural rubber latex foam production: Effects of irradiation time on morphology and physico-mechanical properties of the foam
RU2546161C2 (en) Method to manufacture items from polymer composite materials based on polytetrafluorethylene and device for manufacturing of items
Han et al. Simulation and experimental research on the wear of synchronous quadruple rotor of an internal mixer during the mixing process
Kabat et al. Polymeric composite materials of tribotechnical purpose with a high level of physical, mechanical and thermal properties
Zafarani et al. Wear behavior of PTFE–hydroxyapatite composite fabricated by hot-press sintering process
CN112029227A (en) Resin-based friction body, resin-based synthetic brake pad and preparation method thereof
Negrov et al. The influence of ultrasonic exposure on polytetrafluoroethylene structure modified with boron nitride
Li et al. Mechanical and tribological properties of carbon fiber‐reinforced polyetheretherketone composite coatings by flame‐spraying method
Kumar et al. UDM enhanced physical and mechanical properties through the formation of nanocavities in an epoxy matrix
Dvilis et al. Structure and tribomechanical properties of polymer compacts fabricated by ultrasonic consolidation and compression moulding of UHMWPE powder
RU2761336C1 (en) Technology for producing workpieces from powders of composite materials based on ultra-high molecular weight polyethylene
Negrov et al. Using advanced pressing technology for the wear resistance of polytetrafluoroethylene