Ученые Омского политеха разработали технологию, которая в три раза увеличивает срок службы полимерных деталей для нефтегазового оборудования. Подход основан на сочетании ультразвукового воздействия и вибрации. Исследование ведется при поддержке Минобрнауки России.
Полимерные композиты – это многокомпонентные материалы на основе различных видов пластмасс. По словам разработчиков, они широко применяются в современной нефтегазовой отрасли: из них делают предотвращающие утечки поршневые кольца и уплотнения для трубопроводов, а также детали, работающие под высоким давлением. Политехники отметили, что в условиях высоких нагрузок и агрессивных сред подобные элементы быстро изнашиваются. Исследователи создали технологию, которая, по их словам, позволяет увеличить срок службы таких деталей. Она основана на комбинации двух физических воздействий – ультразвуковых колебаний и низкочастотной вибрации в процессе прессования.
Виталий Путинцев, доцент кафедры «Материаловедение и технологии материалов» ОмГТУ:
«Традиционный метод производства полимерных композитов включает механическое смешивание наполнителя с полимерной матрицей, прессование и последующее спекание. Однако при таком подходе упрочняющие частицы распределяются неравномерно, что ограничивает улучшение способности материала сопротивляться трению и износу. Предложенный нами подход позволяет добиться более плотной упаковки композиционной смеси и равномерного распределения частиц, улучшающих эксплуатационные характеристики изделий».
Разработанная политехниками методика способствует равномерному распределению армирующих частиц, которые связываются с полимерной матрицей при спекании. В результате на поверхности в процессе эксплуатации детали образуются микровыступы, замедляющие износ материала. Результаты исследования показали, что износостойкость композитов, изготовленных с использованием разработанной технологии, повышается в три раза.
Уникальность разработки заключается в использовании специального генератора, созданного учеными ОмГТУ совместно с индустриальным партнером. Сама технология прессования была запатентована в 2019 году. По словам сотрудников вуза, она не имеет аналогов в России.
На данном этапе перед учеными стоит задача рационального проектирования полимерных композиционных материалов для обеспечения возможности эффективного выбора состава и технологических параметров при получении материалов.