К вопросу обеспечения герметичности соединений на основе технологического индуцирования

Введение. Статья посвящена некоторым теоретическим и технологическим аспектам обеспечения герметичности соединений на основе магнитострикции, а также поляризации герметизируемой среды в состоянии внешнего индуцирования. Исследовано управление шероховатостью поверхностей стыкуемых деталей для повышения плотности стыка при их индуцировании внешним магнитным полем. Рассмотрено создание электромагнитных барьеров для перемещения молекул герметизируемой среды через герметизатор. Цель работы — обоснование технологических условий обеспечения герметичности подвижных соединений в описанных выше случаях.

Материалы и методы. Условия обеспечения плотности стыка показаны как результат решения контактной задачи и как фактор, определяемый положениями молекулярномеханической теории трения. Приняты геометрические, эксплуатационные и трибологические условия герметичности соединений. Демпфирующие свойства неподвижного фрикционного контакта определены молекулярной составляющей. Представлено теоретическое и расчетное обоснование факторов, влияющих на плотность стыка. В качестве целевых результатов технологической подготовки поверхностей деталей соединения указаны уменьшение глубины сглаживания, уменьшение отношения шагов поперечной и продольной шероховатости и увеличение площади контакта. Потеря герметичности определена как специфический трансфер молекул. Они переносятся в зону стыкуемых поверхностей или свободно перемещаются через герметизатор на стадиях сорбционного поглощения, диффузии и десорбции. Преобладание какой-либо стадии происходит при изменении энтропии и обусловлено температурой и давлением. Визуализированы схемы герметизации соединений в управляемом магнитном поле, зависимости магнитострикции и магнитострикционных напряжений от напряженности магнитного поля.

Результаты исследования. Экспериментально исследована устойчивость герметизаторов в легколетучих и газовых средах при их поляризации и намагничивании во внешнем поле. В первом случае сначала вектор магнитной индукции ориентировался перпендикулярно продольной оси соединения. Установлено падение величины магнитного потока при работе соединения под нагрузкой в течение 268 часов. Общая наработка соединения составила 1070 часов. Если же вектор магнитной индукции ориентировался продольно оси вала, наработка до момента коррекции величины напряженности поля составила 87 часов. В газовой среде продолжительность работы соединения до момента корректировки напряженности составила 187 часов при общей наработке 935 часов.

Обсуждение и заключения. Проникающая способность герметизируемых сред уменьшается в ряду «газ — пар — жидкость». Она зависит от температуры на контакте соединения. Разгерметизацию можно отследить по изменениям магнитного потока, определяемого собственной магнитной проницаемостью молекул герметизируемой среды при их проникновении на поверхность стыка. Чтобы повысить герметичность, необходимо подавить активность молекул. Для этого применяются ионизация и индуцирование в постоянном и переменном магнитном поле напряженностью <60 кА/м.

1. Галин, Л. А. Контактные задачи теории упругости и вязкоупругости / Л. А. Галин. — Москва : Физ-матгиз, 1980. — 303 с.

2. Демкин, М. Н. Зависимость эксплуатационных свойств фрикционного контакта от микрогеометрии контактирующих поверхностей / М. Н. Демкин, В. В. Измайлов // Трение и износ. — 2010. — Т. 31, № 1. — С. 68-77.

3. Технологические методы обеспечения надежности деталей машин / И. М. Жарский [и др]. — Минск : Высшая школа, 2005. — 299 с.

4. Справочник по химии и технологии твердых горючих ископаемых / А. Н. Чистяков [и др.]. — Санкт-Петербург : Синтез, 1996. — 362 с.

5. A Relation of Hydraulic Conductivity — Void Ratio for Soils Based on Kozeny-Carman Equation / X. Ren [et al.] // Engineering Geology. — 2016. — Vol. 213. — P. 89-97.

6. Tang, T. A Theoretical Model for the Porosity — Permeability Relationship / T. Tang, J. M. McDonough // International Journal of Heat and Mass Transfer. — 2016. — Vol. 103. — P. 984-996.

7. Макушкин, А. П. Полимеры в узлах трения и уплотнениях при низких температурах / А. П. Макушкин. — Москва : Машиностроение, 1993. — 288 с.

8. Микроскопические исследования деформации растяжения сферолитных структур в полимерных композиционных материалах / Т. А. Охлопкова [и др.] // Вестник СВФУ. — 2015. — № 3 (47). — С. 75-86.

9. Буканова, И. С. Технологическое обеспечение повышенной несущей способности неподвижных соединений типа «корпус — втулка» / И. С. Буканова, Е. Ю. Татаркин, И. И. Ятло // Ползуновский вестник. — 2009. — № 1. — С. 46-50.

10. Хейфец, Л. И. Многофазные процессы в пористых средах / Л. И. Хейфец, А. В. Неймарк. — Москва : Химия, 1982. — 319 с.

11. Мукутадзе, М. А. Расчетная модель упорного подшипника с пористым покрытием на поверхности направляющей / М. А. Мукутадзе, А. Н. Гармонина, В. М. Приходько // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. — 2017.— № 3 (90) — С. 70-77.

12. Способ формирования покрытий на поверхностях металлических материалов : патент 2240360 Рос. Федерация : C21D10/00, C23C26/00, C23C16/56 / Е. А. Памфилов, П. Г. Пыриков. — № 2003100966/02 : заявл. 13.01.2003 ; опубл. 20.11.2004, Бюл. № 32. — 5 с.

13. Пустовойт, В. Н. Термодинамика, механизм и кинетика фазовых переходов в стали в условиях действия внешнего магнитного поля / В. Н. Пустовойт // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. — 2005. — Т. 5, № 3. — С. 427-447.

14. Pyrikov, P. The tribotechnical properties control of metallic materials by magnetic fields / P. Pyrikov // BALTRIB 2007 : International Conf. 21-23 November. — Kaunas : Lithuanian University oh Agriculture, 2007. — С. 211-217.