Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Բազմաբաղադրիչ նյութերի կիրառմամբ ասբեստազերծ արգելակային ջերմակայուն կոմպոզիտային շփանյութերի ստացման տեխնոլոգիայի մշակումը

Մելիքսեթյան, Գալուստ Նորիկի (2018) Բազմաբաղադրիչ նյութերի կիրառմամբ ասբեստազերծ արգելակային ջերմակայուն կոմպոզիտային շփանյութերի ստացման տեխնոլոգիայի մշակումը. PhD thesis, Հայաստանի ազգային պոլիտեխնիկական համալսարան .

[img] PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (21Mb)
    [img] PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (4Mb)

      Abstract

      20-րդ դարավերջին, արգելակային շփանյութերում օգտագործվող ասբեստաթելքի վնասակար հատկությունների բացահայտվելուց հետո, ՄԱԿ-ին առընթեր ԵՏԽ-ի որոշման համաձայն, 1988թ. հունվարի 1-ից կտրականապես արգելվել է ասբեստաթելքի օգտագործումը արգելակային շփանյութերի բաղադրակազմերում: Ուստի ասբեստազերծ և էկոլոգիապես մաքուր շփանյութերի ստեղ-ծումն այժմ հրատապ է և տեխնիկական առաջընթացի պայմաններում դարձել է ժամանակակից շփական նյութագիտության գիտատեխնիկական կարևոր նշանակություն ունեցող և արդիական հիմնախնդիրներից մեկը։ Այդ հիմնահարցի իրականացման ճանապարհին անհրաժեշտ է լուծել մի շարք համալիր խնդիրներ՝ կապված կապակցող նյութերի և լցուկների տիպերի ու քանակության որոշման, արտադրական սարքավորումների ընտրության, ռեսուրսախնայողական տեխնոլոգիաների մշակման, շփական հանգույցների հաշվարկման և նախագծման հետ։ ՀՀ բազմաբաղադրիչ հանքանյութերի թափոնների թելքերը և փոշիները, ունենալով յուրատեսակ հատկություններ, կարող են հանդես գալ որպես էժանագին հումք ասբեստազերծ և էկոլոգիապես մաքուր պոլիմերային հիմքով արգելակային շփանյութերի բաղադրակազմերի մշակման համար, հիմնա-վորապես փոփոխելով սկզբնական նյութի շահագործողական բնութագրերն ու հատկությունները: Այդ հարցն ունի պետական կարևորության նշանակություն, քանի որ կենսական պահանջ է դարձել տեղական հումքի օգտագործմամբ արտադրության կազմակերպումը հանրապետությունում: Ատենախոսության հիմնական նպատակն է Հայաստանի Հանրապետության տարածքում գտնվող հանքանյութերի բազմաբաղադրիչ թափոնների կիրառմամբ պոլիմերային հիմքով ասբեստազերծ արգելակային ջերմակայուն կոմպոզիտային շփանյութերի ստացման տեխնոլոգիայի մշակումը և կառուցվածքագոյացման գործընթացի ու հատկությունների հետազոտումը: Նշված նպատակին հասնելու համար աշխատանքում առաջադրվել և լուծվել են հետևյալ խնդիրները՝ պոլիմերային հիմքով ասբեստազերծ արգելակային շփանյութերի հատկությունների վրա ջերմաստիճանային ռեժիմի ազդեցության օրինաչափությունների բացահայտումը, պոլիմերային հիմքով ասբեստազերծ շփանյութերի բարձրջերմաստիճանային շփման և մաշման մեխանիզմի և կինետիկայի բացահայտումը, Հայաստանի բազմաբաղադրիչ հանքանյութերի թափոններից ստացված թելքերի և փոշիների կիրառմամբ բարձրջերմաստիճանային ռեժիմի պայմաններում աշխատունակ պոլիմերային հիմքով ասբեստազերծ կոմպոզիտային շփանյութի ստացման տեխնոլոգիայի մշակումը և կառուցվածքագոյացման գործընթացի ու հատկությունների հետազոտումը: Организация производства с использованием местного сырья стала жизненно важным требованием в экономике Республики Армения. Этим обусловлена тема данной диссертации, посвященной разработке технологии производства и исследования структурообразования безасбестовых тормозных теплостойких композиционных фрикционных материалов с использованием отходов многокомпонентных армянских минералов. Разработана методика исследования, выбраны исходные материалы, лабораторными и стендовыми испытаниями исследованы безасбестовые фрикционные тормозные материалы РФ и ведущих европейских фирм. Анализ результатов испытаний безасбестовых материалов подтверждает, что воздействие теплового режима на коэффициент трения (замедления) выражается тремя зонами: 1) зона повышения коэффициента трения (до 280°C), 2) зона уменьшения коэффициента трения (от 280°C до 400°C), 3) зона повторного повышения коэффициента трения (выше 400°C). Показано, что до 325°С происходит уменьшение прочности поверхностного слоя и низкомолекулярный весовой пиролиз летучих продуктов композиций, до 450 °C - разрушение связующего, до 725°C имеет место разложение армирующего элемента, а выше 725°C наблюдается карбонизация поверхности. Механохимические процессы сопровождаются выделением теплоты, что преобладает при высоких температурах и оказывает значительное влияние на уменьшение коэффициента трения и повышение интенсивности износа. Изучение процесса создания термостойких композиционных фрикционных материалов с многокомпонентными материалами методом алгоритма проектирования фрикционных материалов позволяет выявить динамику и закономерности основных процессов механохимических превращений, происходящих в поверхностных слоях при температурных зонах перехода от умеренного к интенсивному изнашиванию материалов. Выявлено, что при температурах 250°С до 400°С существует прямая корреляция между трибологическими свойствами фрикционных материалов и механохимическими превращениями. Показано, что в процессе разработки новых безасбестовых теплостойких фрикционных материалов путем выбора связующих, армирующих элементов и целевых добавок следует температурную зону перехода от умеренного к интенсивному изнашиванию перемещать в область более высоких температур, ориентируясь на повышение работоспособности. При разработке теплостойких фрикционных материалов следует применять компоненты, способные образовать пленки фрикционного переноса в условиях сравнительно высоких температур. Разработана физическая модель высокотемпературного изнашивания многокомпонентных тормозных фрикционных материалов. Впервые разработаны новый экологически безопасный безасбестовый композиционный фрикционный материал Бастенит-9 и технология его производства, новизна которого подтверждена а.с. РА на изобретения. Подтверждено, что композиционный материал Бастенит-9 обладает более высокой и стабильной эффективностью торможения и по характеристикам отвечает требованиям стандарта N13 Европейского Экономического Комитета. Рекомендуется применять его для изготовления фрикционных накладок дисковых тормозов пассажирских и грузовых автомобилей. Выполнено технико-экономическое обоснование разработанной технологии. Основные результаты диссертации опубликованы в одном патенте на изобретение и в 12 научных работах, три из которых без соавторов. The organization of production with the use of local raw materials has become a vital requirement in the economy of the Republic of Armenia. Due to this, the thesis is devoted to the development of production technology and to the study of the structure formation of asbestos-free braking heat-resistant composite friction materials using waste from multicomponent Armenian minerals. The research method is developed, the initial materials are chosen, and asbestos-free friction brake materials of the Russian Federation and leading European companies are investigated by laboratory and bench tests. Analysis of the results of tests of asbestos-free materials confirms that the effect of the thermal regime on the coefficient of friction (retardation) is expressed by three zones: Zone of the increase in friction coefficient (up to 280°C), Friction coefficient reduction zone (from 280°C to 400°C), Zone of re-increasing the coefficient of friction (above 400°C). It is disclosed when up to 325°C there is a decrease in the strength of the surface layer and the low-molecular weight pyrolysis of volatile products of the compositions, when up to 450°C, the binder is destroyed, when up to 725°C the decomposition of the reinforcing element takes place and the carbonization of the surface is observed when above 725°C. Mechanochemical processes are accompanied by the release of heat, which predominates at high temperatures and has a significant effect on the reduction of friction coefficient and the increase in the intensity of wear. The study of the process of creating heat-resistant composite friction materials with multicomponent materials by the method of the design of friction materials makes it possible to reveal the dynamics and regularities of the main processes of mechanochemical transformations occurring in the surface layers under the temperature zones of transition from moderate to intensive wear. It is revealed that at temperatures from 250°C to 400°C there is a direct correlation between the tribological properties of friction materials and mechanochemical transformations. It is shown that during the development of new asbestos-free heat-resistant frictional materials by selecting binders, reinforcing elements and target additives, the temperature zone of transition from moderate to intensive wear should be moved to the higher temperatures, focusing on improving efficiency. When developing heat-resistant friction materials, it is necessary to use components capable of forming frictional transfer films at relatively high temperatures. The physical model of high-temperature wear of multicomponent brake friction materials has been developed. The new ecologically safe asbestos-free composite friction material Bastenite-9 and the technology of its production are developed, the novelty of which is confirmed by author's certificate of the Republic of Armenia for inventions. It is confirmed that the composite material Bastenite-9 has a higher and stable braking performance and meets the requirements of the standard 13 of the European Economic Committee. It is recommended to use it for the production of friction linings for disc brakes for passenger and freight vehicles. The technical and economic substantiation of the developed technology is carried out. The main results of the thesis are published in the one patent for invention and in 13 scientific works, three of which are with no co-author.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Разработка технологии получения безасбестовых тормозных теплостойких фрикционных композитов с применением многокомпонентных материалов. Development of production technology of asbestos-free brake heat-resistant friction composites with the application of multicomponent materials.
      Uncontrolled Keywords: Меликсетян Галуст Норикович, Meliksetyan Galust Norik
      Subjects: Metallurgy and Material Science
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 29 Aug 2018 11:23
      Last Modified: 29 Aug 2018 11:23
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/7568

      Actions (login required)

      View Item