Studies of wear resistance and antifriction properties of metal-polymer pairs operating in a sea water simulator

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Sea water is an aggressive environment that causes corrosion, erosion, and cavitation when moving at high speeds of steel, cast iron, bronze, or babbit parts that work satisfactorily only with lubrication. In this case, oil stains are often released into the water, which leads to pollution of the water basin. Materials and methods. To study the wear and friction coefficient, the following materials were chosen: pure polyamide P-610 and antifriction materials based on it Maslyanit D and Maslyanit 12. The following metals were used as the material of the counterbody: stainless steel Cr18Ni9Ti, bronze (9 % Al; 2 % Mn), and titanium alloy VT-3. Results and discussion. It is established that the materials of the “maslyanit” group have significantly better wear resistance and antifriction properties than pure polyamide P-610. It is shown that the reason for such properties of Maslyanit D and Maslyanit 12 is the presence of solid and grease lubricants in its compositions, which simultaneously also play the role of a plasticizer. Finely dispersed metal fillers favorably affect the heat rejection from the friction zone and the growth of the crystalline phase of the polymer. A positive effect of iron minium on the friction of Maslyanit 12, which causes the generation of a protective anti-friction film on the working surfaces of the friction pair, is revealed. A decrease in wear and friction coefficient is found as the purity class of the metal surface increased. The predominantly fatigue mechanism of wear of polymeric materials during friction in a sea water simulator is confirmed. The results of testing Maslyanite 12 in a real marine environment confirmed the positive characteristics of Maslyanit 12.

About the authors

D. K. Bataev

Email: denabataev61@mail.ru
D.Sc. (Engineering), Professor, Kh.I. Ibragimov Complex Institute of the Russian Academy of Sciences, 21a Staropromyslovskoe highway, Grozny, 364051, Chechen Republic, Russian Federation, denabataev61@mail.ru

R. U. Goitemirov

Email: groznymuh@mail.ru
Ph.D. (Engineering), Professor, Kh.I. Ibragimov Complex Institute of the Russian Academy of Sciences, 21a Staropromyslovskoe highway, Grozny, 364051, Chechen Republic, Russian Federation; Chechen State Pedagogical University, 33 Subry Kishiyeva St., Grozny, 364037, Chechen Republic, Russian Federation, groznymuh@mail.ru

P. D. Bataeva

Email: bataeva_ggntu@mail.ru
Kh.I. Ibragimov Complex Institute of the Russian Academy of Sciences, 21a Staropromyslovskoe highway, Grozny, 364051, Chechen Republic, Russian Federation, bataeva_ggntu@mail.ru

References

  1. Бинарные опоры из модифицированных углепластиков для подшипников судовых валопроводов / А.В. Анисимов, В.Е. Бахарева, И.В. Лобынцева, Л.В. Петрова, А.А. Чурикова // Вопросы материаловедения. – 2006. – № 2 (46). – C. 22–26.
  2. Бахарева В.Е., Конторовская И.А., Петрова Л.В. Полимеры в судовом машиностроении. – Л.: Судостроение, 1975. – 236 с.
  3. Кулик В.П., Хомов С.Н. Испытания графитобаббита откорректированного состава для торцевых уплотнений гребных валов // Вопросы материаловедения. – 2006. – № 2 (46). – С. 181–185.
  4. Трение термопластичных углепластиков в воде / И.А. Рашкован, А.П. Краснов, М.Е. Казаков, О.В. Афоничева, О.Б. Кулачинская // Вопросы материаловедения. – 2006. – № 2 (46). – С. 100–104.
  5. Основы трибологии (Трение, износ, смазка) / А.В. Чичинадзе, Э.Д. Браун, Н.А. Буше и др.; под общ. ред. А.В. Чичинадзе. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2001. – 664 с. – ISBN 5-217-03053-4.
  6. Volynskii A.L., Bakeev N.F. Solvent crazing of polymers. – 1st ed. – Amsterdam: Elsevier, 1995. – 423 р. – ISBN 978-0-444-81848-5.
  7. Волынский А.Л. Эффект Ребиндера в полимерах // Природа. – 2006. – № 11. – С. 11–18.
  8. Бартенев Г.М. Прочность и механизм разрушения полимеров. – М.: Химия, 1984. – 280 с.
  9. Полимерные композиционные материалы в триботехнике / Ю.К. Машков, З.Н. Овчар, М.Ю. Байбарацкая, О.А. Мамаев. – М.: Недра, 2004. – 262 с.
  10. Берштейн В.А. Механогидролитические процессы и прочность твердых тел. – Л.: Наука, 1987. – 318 с.
  11. Берштейн В.А., Егорова Л.М., Соловьев В.В. О разрушении полимеров по гидролитическому механизму // Физика твердого тела. – 1977. – Т. 19, № 3. – С. 791–794.
  12. Vettegren V.I., Novak I.I., Kulik V.B. Thermal and fluctuation-induced deformations of chemical bonds in surface and boundary layers of polymers // Physics of the Solid State. – 2005. – Vol. 47 (5). – P. 920–926. – doi: 10.1134/1.1924856.
  13. Evaluation of fatigue wear and the nature of the destruction of polymeric materials / D.K.-S. Bataev, Kh.N. Mazhiev, P.U. Goitemirov, M.U. Umarov, M.A. Gaziev // Advances in Engineering Research. – Atlantis Press, 2018. – Vol. 177: Proceedings of the International Symposium on Engineering and Earth Sciences (ISEES 2018). – P. 218–222. – doi: 10.2991/isees-18.2018.42.
  14. Bataev D.K.-S., Goitemirov R.U., Dzhamaldinova M.A. The study of application of maslyanites in pumps designed for pumping aggressive media // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2020. – Vol. 905. – P. 012007. – doi: 10.1088/1757-899X/905/1/012007.
  15. Самоорганизация и структурное модифицирование в металлополимерных трибосистемах / Ю.К. Машков, О.В. Кропотин, С.В. Шилько, Ю.М. Плескачевский. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2013. – 232 с.
  16. Myshkin N.K., Petrokovets M.I., Kovalev A.V. Tribology of polymers: Adhesion, friction, wear, and mass-transfer // Tribology International. – 2005. – Vol. 38, iss. 11–12. – P. 910–921. – doi: 10.1016/j.triboint.2005.07.016.
  17. Kumlutas D., Tavman I.H. A numerical and experimental study on thermal conductivity of particle filled polymer composites // Journal of Thermoplastic Composite Materials. – 2006. – Vol. 19, iss. 4. – P. 441–445. – doi: 10.1177/0892705706062203.
  18. Полимерные композиционные материалы в триботехнике / Ю.К. Машков, З.Н. Овчаров, М.Ю. Байбарацкая, О.А. Мамаев. – М.: Недра, 2004. – 262 с.
  19. Полимерные композиционные материалы: свойства, структура, технологии / под общ. ред. А.А. Берлина. – СПб.: Профессия, 2008. – 560 с.
  20. Tribological properties of poly(para-phenylene sulfide) and its carbon fiber composites with water lubrication / B.M. Ginzburg, D.G. Tochil’;nikov, A.I. Lyashkov, V.L. Ugolkov, V.K. Lavrent’;ev, P.A. Shijan, V.P. Ponimatkin // Journal of Macromolecular Science, Part B: Physics. – 2011. – Vol. 50, iss. 6. – P. 1047–1061. – doi: 10.1080/00222348.2010.497446.
  21. Carrying capacity of polymers and polymeric composites in water-lubricated friction against metals / B.M. Ginzburg, D.G. Tochil'nikov, P.A. Shiyan, A.O. Pozdnyakov // Journal of Friction and Wear. – 2011. – Vol. 32. – P. 150–163. – doi: 10.3103/S1068366611030044.
  22. Зуев Ю.С. Разрушение полимеров под действием агрессивных сред. – М.: Химия, 1972. – 232 с.
  23. Цветков Ю.Н., Крылов Д.А., Татулян А.А. Соотношение потерь, приходящихся на граничный и гидродинамический режим смазки в ДВС // Двигателестроение. – 2010. – № 1. – С. 13–19.
  24. Influence of non-smooth surface on tribological properties of glass fiber-epoxy resin composite sliding against stainless steel under natural seawater lubrication / S. Wu, D. Gao, Y. Liang, B. Chen // Chinese Journal of Mechanical Engineering. – 2015. – Vol. 28, N 6. – P. 1171–1176. – doi: 10.3901/CJME.2015.0928.117.
  25. Zhao S., Wang X. The effects of surface texture on the wear properties of mechanical seals made of metal and polymers // Tribology. – 2015. – Vol. 35, N 6. – P. 761–767. – doi: 10.16078/j.tribology.2015.06.016.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).