Урало-Сибирская научно-практическая конференция

Твердофазная гидроэкструзия термопластов, не перерабатываемых по традиционным технологиям

Е.В. Славнов

Институт механики сплошных сред УрО РАН,
614013, г. Пермь, ул. Акад. Королева, 1;
 slavnov@icmm.ru 

В последнее время в механической переработке термопластов особое внимание привлекают методы формования в твердой фазе (ниже температуры размягчения). Это один из путей получения высокомодульных ориентированных термопластичных изделий с улучшенными эксплуатационными свойствами. Особое внимание в переработке термопластов привлекают методы формования в твердой фазе. В первую очередь это касается таких материалов, как, фторопласт Ф-4 и его композиции - блочный поли-Е-капроамид (капролон), полимеризационно наполненный полиэтилен «Компонор 3-6-3», представляющие особый интерес, так как не перерабатываются по традиционным для термопластов технологиям, а требуют механической обработки с большими трудозатратами и отходами дорогостоящего материала. 

Образцы, полученные методам гидроэкструзии в твердой фазе, обладают значительно повышенными механическими характеристиками. Условный предел текучести по оси экструзии возрастает в 4-10 раз, соответствующие ему деформации - в 2-14 раз, установлено повышение износостойкости и стойкости к агрессивным средам, стойкость к абразивному износу увеличивается в 1,5-3,5 раза. Для образцов, полученных при определенных параметрах процесса, отмечено сохранение нулевого и отрицательного коэффициентов линейного температурного расширения при высокоамплитудном (выше температуры процесса формования) циклическом температурном нагружении.

Проведенные исследования показали, что микроструктура образцов гидроэкструдатов (структурные элементы порядка длины сегмента Куна молекулярной цепи) является или изотропной, или имеет некоторую среднестатистическую ориентацию, не совпадающую с направлением оси экструзии (вытяжки). В то же время, в образцах наблюдается ориентация макроструктуры в направлении вытяжки, выраженная тем ярче, чем выше коэффициент экструзии (вытяжка). Именно с этими изменениями макроструктуры, по-видимому, связаны отличия физико-механических свойств гидроэкструдатов, наблюдаемые в проведенных экспериментах и отмечаемые в литературных источниках.     

В конце 80-х годов на основе гидроэкструзии была предложена и реализована технология изготовления фторопластовых разрезных уплотнительных элементов большого диаметра для импортной карьерной техники, работающей в условиях Крайнего Севера. По наблюдениям сотрудников Института физико-технических проблем Севера опытные уплотнения простояли в условиях эксплуатации на карьере Нерюнгри три нормативных срока, после этого срока наблюдения были прекращены.     

В конце 90-х годов были испытаны фторопластовые уплотнительные манжеты нефтяных погружных центробежных насосов в условиях приближенных к реальной эксплуатации. Трущейся парой служил высокопрочный материал изготовленный по технологии порошковой металлургии, разделительная среда – масло с абразивной крошкой. Из тринадцати испытываемых материалов указанные уплотнения показали лучший результат по суммарному истиранию пары и износу собственно уплотнения (по отношению к текстолиту почти на порядок).