avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2023-7-4-79-84avroen-119Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВMATERIAL SCIENCE AND PROCESSING TECHNOLOGYВлияние ультразвуковых колебаний с наложенной низкочастотной модуляцией на механические, трибологические свойства и структуру многокомпонентного полимерного композитаThe effect of ultrasonic vibrations with superimposed lowfrequency modulation on the mechanical, tribological properties and structure of a multicomponent polymer compositeНегровД. А.NegrovD. A.

НЕГРОВ Дмитрий Анатольевич, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Машиностроение и материаловедение», секция «Материаловедение и технология конструкционных материалов»

644050, г. Омск, пр. Мира, 11

NEGROV Dmitriy Anatolyevich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of Mechanical Engineering and Materials Science Department, Materials Science and Technology of Structural Materials Section

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

negrov_d_a@mail.ruПутинцевВ. Ю.PutintsevV. Yu.

ПУТИНЦЕВ Виталий Юрьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Машиностроение и материаловедение», секция «Материаловедение и технология конструкционных материалов»

644050, г. Омск, пр. Мира, 11

PUTINTSEV Vitaliy Yuryevich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Mechanical Engineering and Materials Science Department, Materials Science and Technology of Structural Materials Section

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

putintsev_vit@mail.ruГлотовА. И.GlotovA. I.

ГЛОТОВ Алексей Игоревич, магистрант, гр. МТМм-221 Машиностроительного института, ассистент кафедры «Машиностроение и материаловедение», секция «Материаловедение и технология конструкционных материалов»

644050, г. Омск, пр. Мира, 11

GLOTOV Aleksey Igorevich, Undergraduate, gr. MTMm-221 of Mechanical Engineering Institute, Assistant of Mechanical Engineering and Materials Science Department, Materials Science and Technology of Structural Materials Section

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

aiglotov@omgtu.ruВеберД. А.VeberD. A.

ВЕБЕР Денис Александрович, студент, гр. МТМ-201 Машиностроительного института, лаборант кафедры «Машиностроение и материаловедение», секция «Материаловедение и технология конструкционных материалов»

644050, г. Омск, пр. Мира, 11

VEBER Denis Aleksandrovich, Student, gr. МТМ-201 of Mechanical Engineering Institute, Laboratory Assistant of Mechanical Engineering and Materials Science Department, Materials Science and Technology of Structural Materials Section

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

den.veber.18@bk.ruОмский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian Federation202330122023747984Copyright © Негров Д.А., Путинцев В.Ю., Глотов А.И., Вебер Д.А., 20232023Негров Д.А., Путинцев В.Ю., Глотов А.И., Вебер Д.А.Negrov D.A., Putintsev V.Y., Glotov A.I., Veber D.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/119

Одной из задач полимерного материаловедения является изучение возможностей повышения комплекса упруго-прочностных характеристик и трибологических свойств полимерных композиционных материалов путем усовершенствования технологии изготовления. В данной работе рассмотрено воздействие ультразвуковых колебаний частотой 17 кГц с одновременно наложенной низкочастотной модуляцией частотой 100 Гц в процессе синтеза, на свойства и структуру многокомпонентного полимерного композиционного материала торговой марки КВН-3.

В результате проведенных исследований установлено, что влияние технологического режима прессования, заключающегося в совмещенном воздействии колебаний частотой 17 кГц и 100 Гц в процессе синтеза КВН-3, позволяет повысить комплекс упруго-механических характеристик: предел прочности при растяжении на 3 %, относительное удлинение на 6 %, модуль упругости на 10 %, твердость на 2 % по сравнению с промышленным способом изготовления, а также снизить интенсивность массового изнашивания на 68 % и коэффициент трения на 3 %.

Была рассмотрена структура полимерных композиционных материалов после разных технологических режимов прессования. Фибриллярная структура полимерной матрицы после технологического режима с воздействием ультразвуковых колебаний и низкочастотной модуляции становится более мелкой и равномерно распределенной.

One of the tasks of polymer materials science is to study the possibilities of improving the complex of elastic-strength characteristics and tribological properties of polymer composite materials by improving the manufacturing technology. In this paper, the influence of ultrasonic vibrations with a frequency of 17 kHz with a low-frequency vibration with a frequency of 100 Hz during synthesis on the properties and structure of a multicomponent polymer composite material of the KVN-3 trademark is considered.

The result of the research, it is found that the influence of the technological mode of pressing, consisting in the combined effect of ultrasonic vibrations with frequency and low-frequency vibration during the synthesis of KVN-3, makes it possible to increase the complex of elastic-mechanical characteristics: tensile strength by 3 %, elongation by 6 %, modulus of elasticity by 10 %, hardness by 2 %, compared to the industrial manufacturing method, as well as to reduce the intensity of mass wear by 68 % and the coefficient of friction by 3 %.

The structure of polymer composite materials after different technological pressing modes is examined. The fibrillar structure of the polymer matrix after the technological regime with the influence of ultrasonic vibrations and low-frequency modulation becomes finer and more uniform.

политетрафторэтиленультразвуковое воздействиенизкочастотная модуляцияполимерные композиционные материалыизносостойкостьpolytetrafluoroethyleneultrasonic exposurelow-frequency modulationpolymer composite materialswear resistanceReferencesКВН-3 (Композиционные антифрикционные материалы для узлов трения и механизмов): справочник. URL: https://cryontk.ru/services/spetsialnye-tekhnologii/ (дата обращения: 10.09.2023).KVN-3 (Kompozitsionnyye antifriktsionnyye materialy dlya uzlov treniya i mekhanizmov): spravochnik [KVN-3 (Composite antifriction materials for friction units and mechanisms): handbook]. URL: https://cryontk.ru/services/spetsialnyetekhnologii/ (accessed: 10.09.2023). (In Russ.).Колесников И. В. Межатомные взаимодействия на поверхностях металлополимерного трибосопряжения // Мир транспорта. 2015. Т. 13, № 1 (56). С. 16–27.Kolesnikov I. V. Mezhatomnyye vzaimodeystviya na poverkhnostyakh metallopolimernogo tribosopryazheniya [Interatomic interactions on the surfaces of metal polymer tribocoupling] // Mir transporta. World of Transport and Transportation. 2015. Vol. 13, no. 1 (56). P. 16–27. (In Russ.).Рогов В. Е., Цыренова Г. Д., Черский И. Н. Трибосинтез фторида свинца при трении фторопластовых свинецсодержащих композиций и его влияние на их износостойкость // Трение и износ. 2009. Т. 30, № 4. С. 390–395.Rogov V. E., Tsyrenova G. D., Cherskiy I. N. Tribosintez ftorida svintsa pri trenii ftoroplastovykh svinetssoderzhashchikh kompozitsiy i ego vliyaniye na ikh iznosostoykost’ [Tribosynthesis of lead fluoride in friction of fluroplastic lead-containing composites and its effect on wear resistance] // Treniye i iznos. Friction and Wear. 2009. Vol. 30, no. 4. P. 390–395. (In Russ.).Машков Ю. К., Кропотин О. В., Чемисенко О. В. Разработка и исследование полимерного нанокомпозита для металлополимерных узлов трения // Омский научный вестник. 2014. № 3 (133). С. 64–66. EDN: TKDJUD.Mashkov Yu. K., Кropotin O. V., Chemisenko O. V. Razrabotka i issledovaniye polimernogo nanokompozita dlya metallopolimernykh uzlov treniya [Development and study of polymer nanocomposite for metalpolymer friction units] // Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2014. No. 3 (133). P. 64–66. (In Russ.).Кокосова А. С., Сокольская М. К., Виткалова И. А. [и др.]. Наполнители для модификации современных полимерных композиционных материалов // Фундаментальные исследования. 2017. № 10-3. С. 459–465.Kokosova A. S., Sokol’skaya M. K., Vitkalova I. A. [et al.]. Napolniteli dlya modifikatsii sovremennykh polimernykh kompozitsionnykh materialov [Fillers to modify the modern polymer composite materials] // Fundamental’nyye issledovaniya. Fundamental Research. 2017. No. 10-3. P. 459–465. (In Russ.).Негров Д. А., Путинцев В. Ю. Усовершенствование технологии прессования изделий из политетрафторэтилена // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. 2021. № 14 (5). С. 564–571. DOI: 10.17516/1999494X-0333.Negrov D. A., Putintsev V. Yu. Usovershenstvovaniye tekhnologii pressovaniya izdeliy iz politetraftoretilena [Improvement of Pressing Technology of Products from Polytetrafluoroethylene] // Zhurnal Sibirskogo federal’nogo universiteta. Tekhnika i tekhnologii. Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2021. No. 14 (5). P. 564– 571. DOI: 10.17516/1999-494X-0333. (In Russ.).Григорьева Т. Ф., Ковалева С. А., Жорник В. И. [и др.]. Механохимический синтез полимерсодержащих композитов на основе нитрида бора // Химия в интересах устойчивого развития. 2019. Т. 27, № 3. С. 293–297. DOI: 10.15372/KhUR2019136.Grigoryeva T. F., Kovaleva S. A., Zhornik V. I. [et al.]. Mekhanokhimicheskiy sintez polimersoderzhashchikh kompozitov na osnove nitrida bora [Mechanochemical synthesis of polymercontaining composites based on boron nitride] // Khimiya v interesakh ustoychivogo razvitiya. Chemistry for Sustainable Development. 2019. Vol. 27, no. 3. P. 293–297. DOI: 10.15372/KhUR2019136. (In Russ.).Стручкова Т. С., Нюрова А. Г., Николаева А. Д. Исследование влияния терморасширенного графита на триботехнические характеристики политетрафторэтилена // Южно-Сибирский научный вестник. 2019. № 4-1 (28), С. 303–306.Struchkova T. S., Nyurova A. G., Nikolayeva A. D. Issledovaniye vliyaniya termorasshirennogo grafita na tribotekhnicheskiye kharakteristiki politetraftoretilena [Investigation of the influence of thermally expanded graphite on tribotechnical characteristics of polytetrafluoroethylene] // Yuzhno-Sibirskiy nauchnyy vestnik. South-Siberian Scientific Bulletin. 2019. No. 4-1 (28). P. 303–306. (In Russ.).Негров Д. А., Еремин Е. Н., Путинцев В. Ю., Мулюкова А. Р. Изменение механических свойств полимерного материла при воздействии ультразвуковых колебаний // Ученые Омска — региону: материалы I Регион. науч.-техн. конф., 28–29 декабря 2016 года. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2016. С. 81–84.Negrov D. A., Eremin E. N., Putintsev V. Yu., Mulyukova A. R. Izmeneniye mekhanicheskikh svoystv polimernogo materila pri vozdeystvii ul’trazvukovykh kolebaniy [Change of mechanical properties of polymer material under the influence of ultrasonic vibrations] // Uchenyye Omska – regionu. Scientists of Omsk – to the Region. Omsk, 2016. P. 81–84. (In Russ.).Негров Д. А., Путинцев В. Ю. Влияние низкочастотной модуляции на механические свойства и триботехнические характеристики полимерных композиционных материалов // Ползуновский вестник. 2021. № 4. С. 140–145. DOI: 10.25712/ASTU.2072-8921.2021.04.018.Negrov D. A., Putintsev V. Yu. Vliyaniye nizkochastotnoy modulyatsii na mekhanicheskiye svoystva i tribotekhnicheskiye kharakteristiki polimernykh kompozitsionnykh materialov [Influence of low-frequency modulationon mechanical properties and tribotechnical characteristics of polymer composite materials] // Polzunovskiy vestnik. Polzunovskiy Vеstnik. 2021. No. 4. P. 140– 145. DOI: 10.25712/ASTU.2072-8921.2021.04.018. (In Russ.).Соломко В. П. О явлении межструктурного наполнения и его влиянии на свойства полимера // Механика полимеров. 1976. № 1. С. 162–166.Solomko V. P. O yavlenii mezhstrukturnogo napolneniya i ego vliyanii na svoystva polimera [On the phenomenon of interstructural filling and its influence on polymer properties] // Mekhanika polimerov. Mechanics of Polymers. 1976. No. 1. P. 162–166. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.