تاثیر نانو ذرات کربنات کلسیم بر رفتار سایشی چرخدنده های نانو کامپوزیتیPA6/PP/Nano CaCO3
الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین
رسول محسن زاده
1
(کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز)
کریم شلش نژاد
2
(دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز)
محسن سلطان زاده فیروز سالاری
3
(کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز)
سعید منتخبی
4
(کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز)
الکلمات المفتاحية: سایش, نانو کربنات کلسیم, پلی آمید, پلی پروپیلن,
ملخص المقالة :
چرخدنده‌های نانوکامپوزیتی بر پایه آمیخته پلی آمید 6-پلی پروپیلن (با نسبت وزنی 33/67 PA6/PP) حاوی نانوکربنات کلسیم (5/2 تا 10 قسمت وزنی) و سازگارکننده PP-g-MAH (5 قسمت وزنی) به روش قالب گیری تزریقی تولید گردیدند. با استفاده از یک دستگاه آزمون دوام چرخدنده، مقدار سایش و دمای سطحی دندانه‌ها برحسب زمان و هم‌چنین عمر کاری چرخدنده‌ها تا لحظه تغییر شکل دائمی و توقف انتقال حرکت، تحت گشتاور خروجی Nm8/14 اندازه گیری شد. حضور نانوذرات کربنات کلسیم، دمای کاری چرخدنده‌ها را تا 5 درجه سانتیگراد کاهش داد. حداکثر عمر چرخدنده‌های نانوکامپوزیتی تحت گشتاور Nm 8/14، در آمیخته محتوی 5/2 قسمت وزنی از نانو کربنات کلسیم مشاهده شد که این مقدار تقریباً 5/2 برابر بیش‌تر از عمر چرخدنده‌های پلی آمیدی خالص است. افزایش دوام چرخدنده‌های پایه پلیمری در اثر وجود نانوذرات کربنات کلسیم به بهبود مقاومت خمشی و سایشی دنده‌ها نسبت داده شد
References:
1- R. Senthilvelan, "Effect of rotational speed on the performance of unreinforced and Glass fiber reinforced Nylon6 spur gears", Materials and Design, Vol. 28, pp. 765–772, 2007.
2- H. Imrek, "Performance improvement method for Nylon 6 spur gears" Tribology Internation, Vol. 42, pp. 503-510, 2009.
3- E. Alfredo, Selection of Polymeric Materials, USA, William Andrew, pp. 26-27, 2008.
4- F. Mend, H. Can, M. KemalKu, "Fatigue properties of polypropylene involute Rack gear reinforced with metallic springs", Materialsand Design, Vol. 27, pp. 427–433, 2006.
5- M. Kohan, Nylon plastics handbook, Munich, Carl Hanser, pp. 9.32-9.43, 1995.
6- D.P.N. Vlasveld, J. Groenewold, H.E.N. Bersee, and S.J. Picken, "Moisture absorption in polyamide-6silicatenanocomposite and its influence on the mechanical properties", Polymer, Vol. 46, pp. 12567-12576, 2005.
7- DC. Evans, Polymer–fluid interaction in relation to wear. London: Mechanical Engineering Publication Ltd.; pp. 47–56, 1978.
8- G. Srinath, "Sliding wear performance of polyamide6–clay nano composites in water", Composites Science and Technology, Vol 67, pp. 399-405, 2007.
9- م. مطلبی، ح. اورنگ، ک. شلش نژاد، "مقایسه خواص مکانیکی نانو کامپوزیت های پلی آمید 6 – کربنات کلسیم و پلی آمید 6 - سیلیکا "، یازدهمین کنفرانس مهندسی ساخت و تولید ایران، دانشگاه تبریز، مهر1389.
10- س. منتخبی، اثر افزودن نانو ذرات معدنی بر خواص مکانیکی آلیاژ PA6/PP، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تبریز، دانشکده مکانیک، گروه ساخت و تولید، شهریور 1390.
11- Kusmono. M, Ishak ,Chow,T. Takeichi, and Rochmadi, "Enhancement of properties of PA6/PP nano composites via organic modification and compatibilization", Express Polymer Letters, Vol. 2, No .9, pp. 655664, 2008.
12- B. Suresha, B.N. RaviKumar, M. Venkataramareddy, T. Jayaraju. "Role of micro/nano fillers on mechanical and tribological properties of polyamide66/polypropylene composites", Materials and Design, Vol. 31, pp. 311993, 2010.
13- M. Zhang, X.B. Wang, X.S. Fu, Y.Q. Xia, "Performance and anti-wear mechanism of CaCO3 nanoparticles as a green additive in poly-alpha-olefin", Tribol, Vol. 42, pp. 1029–1039, 2009.
14- N.A. Wright, and S.N. Kukureka, "Wear testing and measurement techniques for polymer composite gears", Wear, Vol. 251, pp. 1567-1578, 2001.
15- K. Mao, "Friction and wear Behavior of acetal and nylon gears", Wear, Vol. 267, pp. 639-645. 2009.
16- E. Ashrafi,A. Nezami-Fard, K. Shelesh-Nezhad, "Experimental Study of Wear Behavior in Polyacetal(POM)/Clay Nanocomposite Gears". The 2ndInternational Conference on Composites: Dec. 27-30, Kish Island, Iran.2010.
17- Q.X. Zhang, "Crystallization and impact energy of polypropylene/CaCO3 nanocomposites with nonionic modifier", Polymer, Vol. 45, pp. 5985–5994, 2004
18- S. Kirupasankar, C. Gurunathan, R. Gnanamoorthy, "Transmission efficiency of polyamide nanocomposite spur gears", Materials and Design, Vol. 12, pp. 0261-3069, 2012.
19- A. Ayman, "Friction and Wear of Polymer Composites Filled by Nano-Particles", World Journal of Nano Science and Engineering, Vol. 2, pp. 32-39, 2012.
20- D. Li Chang.a, Klaus Friedrich, "Enhancement effect of nanoparticles on the sliding wear of shortfiber-reinforced polymer composites: Acritical discussion of wear mechanisms", Tribology International, Vol. 43, pp. 2355–2364, 2010.
21- L. Chang, "On the sliding wear of nanoparticle filled polyamide 66 composites", Composites Science and Technology" Vol. 66, pp. 3188–3198, 2006.
22- I. Kemal, A. Whittle, R. Burford, T. Vodenitcharova, M. Hoffman, "Toughening of unmodified polyvinylchloride through the addition of nanoparticulate calcium carbonate", Polymer, Vol. 50, pp. 4066-4079, 2009.
23- T.D. Lam, T.V. Hoang, D.T. Quang, and J.S. Kim, "Effect of nanosized and surface-modified precipitated calcium carbonate on properties of CaCO3/polypropylene nanocomposites", Materials Science and Engineering, Vol. 501, pp. 87-93, 2009.
24- ن. بازوبندی، س.م. زبرجد، س.ع. سجادی، "مطالعه ی مقاومت خراشی پلی اتیلن و کامپوزیت تقویت شده ان با نانو ذرات کربنات کلسیم"، مجله مواد نوین، جلد 4، شماره 2، صفحه 79، زمستان 1392.
25- ز. شکوری، "ارزیابی ریزساختار نانوکامپوزیت کوپلیمر (اکرینولیتریل- بوتادین) تقویت شده بوسیله نانو کربنات کلسیم با استفاده از آزمون نفوز پذیری"، مجله مواد نوین، جلد 6، شماره 2، صفحه 29، زمستان 1394.
26- س. صاحبیان سقی، س.م. زبرجد، ا. لاتزری، "تاثیر همزمان عملیات سطحی و امواج آلتراسون بر توزیع پذیری نانو لوله های کربنی در زمینه پلی اتیلن"، مجله مواد نوین، جلد 5، شماره 1، پاییز 1393.
27- J. Scheirs, Compositional and failure analysis of polymers, Apractical approach. Chichester, John Wiley and Sons, 2000.
28- J. Tripathi D. Practical, Guide to Polypropylene. UK, Rapra Technology Limited, 2002.
