Влияние энергии ультразвуковых колебаний на структуру и свойства полимерного композиционного материала на основе политетрафторэтилена

• Автор: Негров, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Введение
1. Анализ способов повышения механических и триботехнических свойств полимерных композиционных материалов на основе политетрафторэтилена

1.1. Структура и свойства политетрафторэтилена

1.2. Повышение механических и триботехнических свойств методом структурной модификации
1.3. Влияние режимов технологических операций на свойства структур-номодифицированного политетрафторэтилена

1.4. Применение физических методов модифицирования полимерных материалов

1.5. Модификация полимерных композиционных материалов энергией ультразвуковых колебаний

1.6. Выводы, цели и задачи исследования

2. Разработка методики расчета ультразвукового инструмента и методика проведения испытаний
2.1. Методика расчета ультразвукового инструмента для прессования полимерных композиционных материалов (ПКМ)
2.2. Исследование влияния технологической нагрузки на акустическую систему при ультразвуковом прессовании
2.3. Исследовательская установка для ультразвукового прессования полимерных композиционных материалов
2.4. Методика исследований триботехнических характеристик полимерных композиционных материалов
2.5. Определение механических характеристик полимерных композиционных материалов при растяжении
2.6. Методика проведения рентгеноструктурного анализа :
2.7. Электронная микроскопия и инфракрасная спектроскопия
3. Исследование влияния ультразвуковых колебаний на механические и трнботехнические свойства структурномодифицированного политетрафторэтилена

3.1. Влияние ультразвуковых колебаний на механические свойства политетрафторэтилена модифицированного скрытокристаллическим графитом
3.2. Влияние ультразвуковых колебаний на механические свойства политетрафторэтилена модифицированного углеродным волокном
3.3. Влияние ультразвуковых колебаний на механические свойства ком-лесно-модифицированного политетрафторэтилена
3.4. Влияние ультразвуковых колебаний на триботехнические свойства модифицированного политетрафторэтилена
3.5. Выводы
4. Влияние энергии ультразвуковых колебаний на структуру модифицированного политетрафторэтилена
4.1. Исследование структуры комплексно-модифицированного политетрафторэтилена методом рентгеноструктурного анализа
4.2. Изучение тонкой структуры структурномодифицированного политетрафторэтилена методом электронно-микроскопического анализа
4.3. Исследование структурномодифицированного политетрафторэтилена
методом инфракрасной спектроскопии
4.4. Выводы
5. Применение полученных результатов для изготовления подтип-

ников скольжения устройства кругового озвучивания аппарата
«Тензилор М»
5.1. Проектирование ультразвукового инструмента для изготовления подшипников скольжения
5.2. Технология изготовления подшипников скольжения из структурномодифицированного политетрафторэтилена
5.3. Проведение испытаний подшипников скольжения
5.4. Выводы
Основные выводы и полученные результаты
Список использованной литературы
Приложение

Введение
Применение деталей из полимерных композиционных материалов (ПКМ) позволяет эффективно заменить различные металлы и сплавы, понизить себестоимость изделий, повысить надежность и долговечность деталей узлов трения. Увеличение удельных нагрузок и скоростей движения элементов машин делает весьма актуальной задачу повышения предела прочности и модуля упругости, уменьшения коэффициента трения и скорости изнашивания полимерных композиционных материалов.
Повышение механических и триботехнических свойств полимерных композиционных материалов на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) за счет введения различных модификаторов в полимерную матрицу, интенсификация режимов технологических операций (измельчения и перемешивания компонентов, прессования, термообработки) в значительной степени уже изучены.
Достичь существенного повышения механических и триботехнических свойств таких материалов можно созданием новых технологий их получения, за счет внешнего энергетического воздействия и активации компонентов непосредственно при синтезе полимерных композиционных материалов.
Одним из способов внешнего энергетического воздействия на полимерные материалы является введение энергии ультразвуковых колебаний непосредственно при прессовании изделия, в результате чего в полимерах наблюдается целый ряд физических и химических явлений, приводящих к интенсификации процессов изготовления, снижению энергоемкости оборудования, повышению качества готовых изделий. Поскольку влияние энергии ультразвуковых колебаний (УЗК) на структуру, механические и триботехнические свойства полимерных композиционных материалов на основе политетрафторэтилена ещё не полностью изучено, исследования в этой области являются, безусловно, актуальными.

где х' - колебательная скорость рабочего торца инструмента; 5, - площадь излучающей поверхности; Р0 - электрическая мощность, потребляемая преобразователем.
Для повышения эффективности ультразвуковых электротехнологических установок наряду с выбором рациональных схем генераторов, применением преобразователей с повышенными магнитострикционными свойствами и материалов волноводов с малым механическим гистерезисом, немаловажное значение имеет согласование системы, состоящей из генератора, преобразователя, инструмента и технологической нагрузки.
В настоящее время существует два подхода к увеличению эффективности ультразвуковых передающих устройств технологических установок:
- разработка систем обратной связи генератор — преобразователь, обеспечивающих автоматическую подстройку частоты системы и стабилизацию амплитуды механических колебаний [158];
- рациональное конструирование звеньев волноводной системы, улучше-

ние акустического контакта ультразвукового инструмента с обрабатываемой деталью, конструирование ультразвукового инструмента с учетом влияния технологической нагрузки на резонансные размеры инструмента [159].
Первый подход к решению вышеназванной проблемы позволяет компенсировать реактивную составляющую механической нагрузки в весьма узком (не более ±150 Гц) диапазоне, т. к. оптимальным является случай, когда возбуждающая электрическая частота генератора совпадает с собственной механической частотой активного пакета преобразователя, определяемой его геометрическими размерами.
В области ультразвуковых частот особое внимание следует уделять расчету, проектированшо и изготовлению ультразвукового узла технологической

установки, включающего генератор, преобразователь, волноводную систему и инструмент, а при использовании стандартных генераторов и преобразователей