ВПЛИВ ТЕМПЕРАТУРИ НА ЗНОСОСТІЙКІСТЬ КОНТАКТУ TI6AL4V-СFRP/GFRP В УМОВАХ ВІБРАЦІЇ

Анотація

Сучасні літаки в свої конструкціях масово використовують композиційні матеріали для того щоб зробити планер як можна легшим і як наслідок підвищити льотно-технічні характеристики. До таких матеріалів відносяться вуглепластики СFRP та склопластики GFRP. Деталі та вузли передових повітряних суден виготовляють із сплавів магнію, алюмінію та титану. Титановий сплав TI6AL4V займає особливе місце в авіабудуванні та використовується масово в конструкції силових деталей планерів літаків. Аналіз показує що контакт матеріалів TI6AL4V-СFRP/GFRP доволі розповсюджений а робота цих матеріалів під дією вібрації, яка є невід’ємною частиною всіх літаків, та температурних коливань призводить до пошкоджень цих з’єднань.

Представлено дослідження впливу температур від мінус 50 до плюс 50 ºС на контакт матеріалів TI6AL4V-СFRP/GFRP під дією вібраційного фактору. Визначено, що при температурах мінус 50 ºС зносостійкість композиційних матеріалів підвищилась на 20-25 %. При зниженні температури, епоксидні смоли з яких складається матриця, змінюють свої механічні характеристики у бік підвищення твердості, механічної міцності, повзучості та ін. що позитивно впливає на зносостійкість. Наявність армованих волокон як вуглецевих так і скляних лише зміцнює механічні показники епоксидної матриці. Встановлено, що GFRP із скляними волокнами показали менші результати по підвищенню зносостійкості при від’ємних температурах, оскільки скляні волокна більш чутливі до низьких температур ніж вуглецеві у CFRP. Підвищення крихкості скляних армуючих волокон дозволило в цілому композиційні матеріали підвищити зносостійкість на 20 %. В той час як матеріали із вуглецевими волокнами демонструють підвищення зносостійкості на 25 %.

Встановлено, що зносостійкість сплаву Ti6Al4V при випробуваннях майже не змінюється. Відбувається взаємозв’язок між процесами: підвищення механічних властивостей сплавів за рахунок зниження температури; процесами наводнення титанових сплавів за рахунок утворення кисню та водню в зоні тертя; процесами блокування окиснення газом азотом що подається в зону тертя; процесами окиснення титанових сплавів в процесі випробувань при вібраціях; ну і звичайно механічний та хімічний вплив продуктів руйнування композиційних матеріалів на процес тертя титанових сплавів. Всі ці процеси мабуть знаходяться в балансі між собою про що свідчить зміна зносу титанового сплаву до 3 %.

Дослідженнями встановлено сталість контакту та рівновагу зносу силових елементів конструкцій із композиційних матеріалів повітряних суден в контактах із титановими сплавами при вібраційної дії та зміни температурних умов випробувань від мінус 50 до 50 ºС. Відмічається збільшення зносостійкості до 25 % композиційних матеріалів на основі епоксидних смол та вуглецевих і скляних волокон за рахунок зміни фізико-механічних властивостей матриці при від’ємних температурах до мінус 50 ºС.