芳纶编织袋防磨损涂层制备及摩擦行为模拟

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:efan913
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本课题主要根据芳纶织物在实际工程中与内部嵌套钢管的外摩擦磨损问题作为研究背景,通过制备抗磨损涂层来减小对于织物本身的摩擦磨损,然后对于整个摩擦过程进行有限元分析,对于抗磨损涂层的磨损机理和与芯管的摩擦运动过程给予理论支撑。  Kevlar29具有独特“皮-芯”结构,刚性分子链主要依靠氢键联接,在摩擦磨损时容易产生划痕,造成局部应力过大,破坏“皮芯”结构,本文通过制备四种涂层:四氟乙烯涂层、硅涂层、氟碳涂层、PTFE/PVDF涂层,来减小摩擦磨损。  通过红外光谱、扫描电镜、X光微区分析、CCD光学显微镜、热失重对于涂层涂覆的纤维的结构和性能进行微观表征;通过涂层附着力、硬度、均匀性、耐磨性、漏土率、常温拉伸强度、高温拉伸强度、拉伸形变等涂层工程性能测试,确定了四种涂层的最佳配比为:13wt%四氟乙烯涂层,9wt%硅涂层,10wt%氟碳涂层,10wt%PTFE/PVDF复合涂层。综合涂层微观结构和性能指标,确定了10wt%氟碳涂层的最佳涂层方案。  针对芯管与软袋的摩擦过程进行了有限元分析,建立了有限元模型,以摩擦系数作为控制变量,进行摩擦研究。通过模拟可以发现,在连续两步载荷施加200s的过程中,115s内软袋与芯管处于静摩擦状态,涂覆氟碳涂层的实验组比未涂覆组应力值下降了6.7%,当达到115s附近时开始发生滑动摩擦,然后每隔10s进行模拟测试软袋的应力和压力分布,这个过程由于一直伴随软袋的塑性形变,导致接触面的变化,所以呈非线性变化,随着接触面的减小,导致摩擦减小而引起的应力值减小,此时摩擦的影响在减弱,当即将分离时氟碳涂覆的软袋的应力和未涂覆比较只下降了2.1%,同时脱离芯管的时间也由190s附近减小到185s附近,说明涂覆之后,摩擦时间下降,摩擦磨损在减小。
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