The object of research, development or design (in Russian) : Полимерные материалы PEEK и PTFE, подвергнутые вневакуумной электронно-лучевой обработке, с целью изучения их структурных, физико-механических и эксплуатационных свойств

The object of research, development or design (in Kazakh) : Құрылымдық, физика-механикалық және пайдалану қасиеттерін зерттеу мақсатында вакуумсыз электронды-сәулелік өңдеуден өткен PEEK және PTFE полимерлі материалдары

Aim of work (in Russian) : Разработка технологии электронно-лучевого модифицирования полимерных материалов, которая позволяет повысить их износостойкость, а также изучение закономерности структурных и радиационно-химических превращений в поверхностных слоях PEEK и PTFE при вневакуумной электронно-лучевой обработке

Aim of work (in Kazakh) : Полимерлі материалдардың тозуға төзімділігін арттыруға мүмкіндік беретін электронды-сәулелік модификациялау технологиясын әзірлеу, сондай-ақ вакуумсыз электронды-сәулелік өңдеу кезінде PEEK және PTFE беткі қабаттарындағы құрылымдық және радиациялық-химиялық түрлендірулердің заңдылықтарын зерттеу

Методы исследования (на русском) : Механические свойства измерялись с помощью системы FISCHERSCOPE HM2000S . Испытания проводились при нагрузке 1 Н в течение 20 секунд с использованием алмазной пирамиды Виккерса. Шероховатость полимеров измерялась на профилометре HY2300 Anytester до и после облучения. Термогравиметрический анализ (ТГА) проводился на приборе TGA-1250 для оценки термической стабильности полимеров. Образцы весом около 10 мг помещались в керамический тигель и нагревались до 800 °C с контролем потери массы, с погрешностью ±2 °C. Угол смачивания определялся методом статической капли с помощью SDA-100. На поверхности образцов наносилось по 5 мкл дистиллированной воды и этанола, измерения проводились в пяти точках. Трибологические испытания проводились на Anton Paar TRB3 в режиме сухого трения с использованием стальных шариков 100Cr6. Нормальные нагрузки составляли 6 и 9 Н. Испытания на абразивный износ проводились на установке по схеме "вращающийся ролик — плоская поверхность" с электрокорундом в качестве абразива. Рентгеновская дифракция (XRD) проводилась на дифрактометре X'Pert PRO для оценки структурно-фазовых свойств PEEK и PTFE. Установки включали диапазон углов 10°–40°. Спектры FT-IR нетронутых и облученных образцов PEEK и PTFE записывались на FT-801 в диапазоне 1800–800 см−1, используя воздух в качестве эталона, с точностью ±1% до ±3%.

Методы исследования (на казахском) : Механикалық қасиеттер FISCHERSCOPE hm2000s жүйесі арқылы өлшенді . Сынақтар Викерс Алмаз пирамидасын қолдана отырып, 20 секунд ішінде 1 Н жүктеме кезінде жүргізілді. Полимерлердің кедір-бұдырлығы сәулеленуге дейін және одан кейін HY2300 anytester профилометрінде өлшенді. Термогравиметриялық талдау (TGA) полимерлердің термиялық тұрақтылығын бағалау үшін TGA-1250 құрылғысында жүргізілді. Салмағы шамамен 10 мг үлгілер керамикалық тигельге орналастырылды және 800 °C дейін қыздырылды, массаның жоғалуын бақылау, ±2 °C қателік. Үлгілердің бетіне 5 мкл тазартылған су мен этанол жағылды, өлшеу бес нүктеде жүргізілді. Трибологиялық сынақтар Anton Paar TRB3-те 100cr6 болат шарларды пайдаланып құрғақ үйкеліс режимінде жүргізілді. Қалыпты жүктемелер 6 және 9 Н. абразивті тозуға арналған сынақтар Абразив ретінде электрокорундпен "айналмалы ролик — тегіс бет" схемасы бойынша қондырғыда жүргізілді. Рентгендік дифракция (XRD) PEEK және PTFE құрылымдық-фазалық қасиеттерін бағалау үшін X ' Pert Pro дифрактометрінде жүргізілді. Қондырғылар 10°-40°бұрыштар диапазонын қамтыды. Таза және Сәулеленген PEEK және PTFE үлгілерінің FT-IR спектрлері 1800-800 см-1 диапазонында ft−801-ге жазылды, ауаны сілтеме ретінде ±1% - дан ±3% - ға дейін дәлдікпен қолданды.

Obtained results and novelty (in Russian) : В ходе выполнения проекта были получены основополагающие знания в новом направлении электронно-лучевого модифицирования полимерных материалов. Способ вневакуумной электронно-лучевой обработки был усовершенствован и применён для улучшения трибологических свойств полимерных материалов, таких как PEEK и PTFE. Были исследованы структура, химический состав, физико-химические характеристики, физико-механические и трибологические свойства термопластов в зависимости от режима электронного облучения. Определены оптимальные режимы вневакуумной электронно-лучевой обработки полимеров, обеспечивающие высокую износостойкость поверхностного слоя. Установлены закономерности формирования структуры и свойств поверхностного слоя PEEK и PTFE при электронном облучении. Также проведены стендовые испытания деталей из полимерных материалов, обработанных электронным пучком. На базе полученных данных были сформулированы рекомендации с перспективой внедрения разработанной радиационной технологии в производство. Новизна проекта заключается в следующем: - Разработка уникальных режимов вневакуумной обработки для PEEK и PTFE с использованием промышленного ускорителя ЭЛУ-10 для повышения их износостойкости без ухудшения механических свойств. - Изучение механизма повышения износостойкости этих полимеров при электронно-лучевом облучении, что позволит провести комплексный анализ структурных и радиационно-химических изменений, происходящих в поверхностных слоях при данной обработке.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Жобаны орындау барысында полимерлі материалдарды электронды-сәулелік түрлендірудің жаңа бағытында іргелі білім алынды. Вакуумсыз катодты сәулелік өңдеу әдісі жетілдіріліп, PEEK және PTFE сияқты полимерлі материалдардың трибологиялық қасиеттерін жақсарту үшін қолданылды. Электрондық сәулелену режиміне байланысты термопластиканың құрылымы, химиялық құрамы, физика-химиялық сипаттамалары, физика-механикалық және трибологиялық қасиеттері зерттелді. Беткі қабаттың жоғары тозуға төзімділігін қамтамасыз ететін полимерлерді вакуумсыз электронды сәулемен өңдеудің оңтайлы режимдері анықталды. Электрондық сәулелену кезінде PEEK және PTFE беткі қабатының құрылымы мен қасиеттерінің қалыптасу заңдылықтары анықталды. Сондай-ақ, электронды сәулемен өңделген полимерлі материалдардан жасалған бөлшектерге стендтік сынақтар жүргізілді. Алынған мәліметтер негізінде өндіріске әзірленген радиациялық технологияны енгізу перспективасы бар ұсынымдар тұжырымдалды. Жобаның жаңалығы келесідей: -Механикалық қасиеттерін нашарлатпай олардың тозуға төзімділігін арттыру үшін өнеркәсіптік ИЛУ-10 үдеткішін қолдана отырып, PEEK және PTFE үшін вакуумсыз өңдеудің бірегей режимдерін әзірлеу. - Электронды сәулелену кезінде осы полимерлердің тозуға төзімділігін арттыру механизмін зерттеу, бұл осы өңдеу кезінде беткі қабаттарда болатын құрылымдық және радиациялық-химиялық өзгерістерге кешенді талдау жасауға мүмкіндік береді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Конструктивные показатели: 1. Тип ускорителя: промышленный электронный ускоритель ИЛУ-10, обеспечивающий вневакуумное облучение полимерных материалов. 2. Обрабатываемые материалы: высокопрочные инженерные полимеры, такие как PEEK и PTFE. 3. Параметры облучения: -Энергия электронов: до 5 МэВ. -Диапазон доз облучения: 50–1000 кГр. 4. Область обработки: возможность облучения средногабаритных полимерных деталей. 5. Особенности технологического процесса: -Программируемое управление параметрами облучения. -Безопасная для окружающей среды. Технико-экономические показатели: 1. Производительность обработки: Мощность ускорителя: до 5 кВт, обеспечивающая обработку до 500 м² полимерных материалов в год. Время обработки: 15–60 минут на деталь, в зависимости от требуемой глубины и дозы облучения. 2. Экономическая эффективность: -Снижение себестоимости деталей: замена металлических деталей полимерными позволяет снизить затраты на производство до 20–30%. -Снижение затрат на амортизацию: повышение срока службы полимерных деталей за счёт улучшения износостойкости и стойкости к коррозии. 3. Рентабельность: -Окупаемость: внедрение технологии окупается в течение 3–4 лет. 4. Экологическая эффективность: -Отсутствие токсичных химических реагентов и отходов. -Технология позволяет эффективно заменять металлические детали полимерными.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Конструктивті көрсеткіштер: 1. Үдеткіш түрі: полимерлі материалдардың вакуумсыз сәулеленуін қамтамасыз ететін өнеркәсіптік электронды ИЛУ-10 үдеткіші. 2. Өңделетін материалдар: PEEK және PTFE сияқты жоғары беріктігі бар инженерлік полимерлер. 3. Сәулелену параметрлері: - Электрондардың энергиясы: 5 МэВ дейін. - Сәулелену дозаларының диапазоны: 50-1000 кГр. 4. Өңдеу аймағы: орташа өлшемді полимер бөлшектерін сәулелендіру мүмкіндігі. 5. Технологиялық процестің ерекшеліктері: - Сәулелену параметрлерін бағдарламаланатын басқару. - Қоршаған орта үшін қауіпсіз. Техникалық-экономикалық көрсеткіштер: 1. Өңдеу өнімділігі: Үдеткіштің қуаты: жылына 500 м2 полимерлі материалдарды өңдеуді қамтамасыз ететін 5 кВт дейін. Өңдеу уақыты: қажетті тереңдікке және сәулелену дозасына байланысты бір бөлікке 15-60 минут. 2. Экономикалық тиімділік: - Бөлшектердің өзіндік құнын төмендету: металл бөлшектерді полимерлермен ауыстыру өндіріс шығындарын 20-30% дейін төмендетуге мүмкіндік береді. -Амортизация шығындарын азайту: тозуға төзімділік пен коррозияға төзімділікті жақсарту арқылы полимерлі бөлшектердің қызмет ету мерзімін арттыру. 3. Рентабельділік: - Өтелімділік: технологияны енгізу 3-4 жыл ішінде ақталады. 4. Экологиялық тиімділік: - Улы химиялық реагенттер мен қалдықтардың болмауы. - Технология металл бөлшектерді полимерлі бөлшектермен тиімді ауыстыруға мүмкіндік береді.

Level of implementation (in Russian) : Не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : Енгізілген жоқ

Efficiency (in Russian) : Не внедрено

Efficiency (in Kazakh) : Енгізілген жоқ

Field of application (in Russian) : Область применения полученных результатов — машиностроение. Потребителями результатов проекта являются казахстанские и зарубежные машиностроительные предприятия, производящие полимерные детали, а также научные и конструкторские предприятия, занимающиеся созданием высокопрочных полимерных изделий, инновационных технологий радиационной обработки материалов и развитием научных исследований в области радиационного материаловедения. Применение результатов: -Производство полимерных деталей для машиностроения, автомобилестроения и электроники. -Технология предназначена для использования на машиностроительных и производственных предприятиях, занимающихся изготовлением деталей с высокими требованиями к износостойкости и долговечности.

Field of application (in Kazakh) : Алынған нәтижелерді қолдану саласы-машина жасау. Жоба нәтижелерінің тұтынушылары полимерлі бөлшектер шығаратын қазақстандық және шетелдік машина жасау кәсіпорындары, сондай-ақ жоғары беріктігі бар полимер бұйымдарын жасаумен, материалдарды радиациялық өңдеудің инновациялық технологияларымен және радиациялық материалтану саласындағы ғылыми зерттеулерді дамытумен айналысатын ғылыми және конструкторлық кәсіпорындар болып табылады. Нәтижелерді қолдану: - Машина жасау, автомобиль жасау және электроника үшін полимер бөлшектерін өндіру. - Технология тозуға төзімділігі мен беріктігі жоғары талаптары бар бөлшектерді өндірумен айналысатын машина жасау және өндірістік кәсіпорындарда пайдалануға арналған.