IMPROVING OF THE VEHICLE PARTS’ RELIABILITY BY APPLICATION OF COATINGS WITH OPTIMIZED INGREDIENTS

Authors

  • Андрій Букетов Херсонська державна морська академія, Херсон, Україна
  •  В’ячеслав Кулініч Херсонська державна морська академія, Херсон, Україна
  •  Сергій Якущенко Херсонська державна морська академія, Херсон, Україна
  •  Олександр Буренков Одеська Національна Морська Академія, Одеса, Україна

DOI:

https://doi.org/10.18372/0370-2197.4(93).16253

Keywords:

epoxy matrix, composite 3,3-dichloro-4,4-diaminodiphenylmethane, 4,4-diaminodiphenylmethane, filler polystyrene , method of experiments’ mathematical planning, regression equation

Abstract

The effect of modifiers 3,3-dichloro-4,4-diaminodiphenylmethane, 4,4-diaminodiphenylmethane and filler polystyrene "Oasis" on the ultimate tensile stress during bending and heat resistance (by Marthens) of the developed polymer composite materials was analyzed. For the required properties’ prediction and modifier’s and fillers’ content’ optimizing in polymer composite materials, statistical processing was performed with usage of the application package STATGRAPHICS® Centurion XVI (Multiple Response Optimization module). The regression equation was obtained by the method of experiment’s mathematical planning. As result, the dependence of the initial parameters on the selected variables was established. The ingredients’ content for the formation of materials with improved ultimate tensile stress during bending and heat resistance (by Marthens) were established. The description of the researched materials’ behavior was performed by usage of the developed mathematical model. In addition, the theoretical analysis of the functional dependence’s calculation’s result was performed. The reproducibility of the experiments was checked by the Cochran's criteria test. Before verifying the adequacy of the model, insignificant coefficients were discarded by Student's criteria. The adequacy of the obtained model was checked by Fisher's test. The optimal content of modifiers and filler for the formation of materials with improved physical mechanical and thermal physical properties was established. The optimal content of two-component filler for composite material with high destructive bending stresses was determined - 3,3-dichloro-4,4-diaminodiphenylmethane modifier – 0,25 wt.%, polystyrene "Oasis" – 0,06 wt.%, which allows to increase ultimalte tensile stresses during bending to 110,6 MPa. For the formation of a composite material with improved thermophysical properties, it is advisable to use ingredients in the ratio 4,4-diaminodiphenylmethane modifier – 1,00 wt.%, polystyrene "Oasis" – 0,06 wt.%, which provides the formation of a material with improved heat resistance - T = 354 K. Basing on the improved thermal physical and physical-mechanical properties of protective coatings with optimized ingredients’ content, the reliability of vehicle parts was increased.

Author Biographies

Андрій Букетов, Херсонська державна морська академія, Херсон, Україна

 доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри транспортних технологій та механічної інженерії

 В’ячеслав Кулініч, Херсонська державна морська академія, Херсон, Україна

 викладач кафедри транспортних технологій та механічної інженерії

 Сергій Якущенко, Херсонська державна морська академія, Херсон, Україна

PhD, доцент кафедри судноводіння

 Олександр Буренков, Одеська Національна Морська Академія, Одеса, Україна

старший викладач кафедри теорії автоматичного управління та обчислювальної техніки

References

Букетов А.В. Применение методов математической статистики для оптимизации состава защитных покрытий / А.В. Букетов, А.В. Акимов, В.Д. Нигалатий, Н.В. Браило, Аль-Джавахери Али Андан Мансур // Вестник Карагандинского государственного уни-верситета. –№1 (85). – 2017. – С. 17-27.

Xinyu Li, Liang Gao, Xinyu Shao, Chaoyong Zhang, Cuiyu Wang, Mathematical mod-eling and evolutionary algorithm-based approach for integrated process planning and sched-uling, In Computers & Operations Research, Volume 37, Issue 4, – 2010. – P. 656-667, ISSN 0305-0548, https://doi.org/10.1016/j.cor.2009.06.008.

Manwar Hussain, Atsushi Nakahira, Koichi Niihara, Mechanical property improvement of carbon fiber reinforced epoxy composites by Al2O3 filler dispersion, In Materials Letters, Volume 26, Issue 3, 1996, P. 185-191, ISSN 0167-577X, https://doi.org/10.1016/0167-577X(95)00224-3.

J Sandler, M.S.P Shaffer, T Prasse, W Bauhofer, K Schulte, A.H Windle, Development of a dispersion process for carbon nanotubes in an epoxy matrix and the resulting electrical properties, In Polymer, Volume 40, Issue 21, – 1999. – P. 5967-5971, ISSN 0032-3861, https://doi.org/10.1016/S0032-3861(99)00166-4.

Buketov, A.V., Sapronov, O.O. & Brailo, M.V. Investigation of the Physico-Mechanical and Thermophysical Properties of Epoxy Composites with a Two-Component Bidisperse Filler. Strength Mater 46 – 2014. – P. 717-723. https://doi.org/10.1007/s11223-014-9605-z.

Duleba Branislav, Greškovič František, Dulebová Ľudmila, Jachowicz Tomasz. Possi-bility of Increasing the Mechanical Strength of CarbonEpoxy Composites by Addition of Carbon Nanotubes // Materials Science Forum: Surface Engineering and Materials in Me-chanical Engineering. – Vol. 818. – 2015. – P. 299-302.

Сапронов О.О. Оптимізація складу захисного покриття методом математичного планування експерименту // Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. – Кіровоград: КНТУ. –№ 43. – Ч. ІІ. – 2013. – С. 260-267.

Кулініч В.Г. Адгезійні та фізико-механічні властивості наповнених полістиролом «Оазис» полімерних композитних матеріалів для транспортної техніки. Науковий віс-ник Херсонської державної морської академії - №2 (23) – 2020. – С. 80-91.

Букетов, А.В., Кулініч, В.Г., Сметанкін, С.О., Андрійчук, В.А., Алексенко, В.Л.: Влияние модификатора C13H12Cl2N2 на адгезионные свойства эпоксидной матрицы. На-укові нотатки. – 2017. – С. 69–74.

Кулініч, В.Г.: Адгезійні властивості модифікованої 4,4-диамінодифенілметаном епоксидної матриці. Наукові нотатки. – 2019. – С. 118–123.

Букетов, А.В., Кулініч, В.Г., Сметанкін, С.А., Букетова, Н.М., Яцюк, В.М. Вплив модифікаторів C13H12CL2N2 та C13H14N2 на механічні властивості епоксидної ма-триці. Наукові нотатки. – 2019. – С. 37–45.

Buketov, A.V., Kulinich, V.G., Smetankin, S.A., Yatsuk, V.M., Yakushchenko, S.V.: Processes of dynamic thermal destruction of composite epoxy materials as a function of 3,3-dichloro-4,4-diaminodiphenylmethane content. Compos. Mech. Comput. Appl. 11. – 2020. – С. 77-98.

Buketov, A. V, Brailo, M. V, Stukhlyak, D.P., Yakushchenko, S. V: Optimization of components in development of polymeric coatings for restoration of transport vehicles. Bulletin of the Karaganda University Mathematics, vol. 4, no. 92, - 2018 - P. 119–132.

Oughlis-Hammache, F., Hamaidi-Maouche, N., Aissani-Benissad, F., Bourouina-Bacha, S. Central composite design for the modeling of the phenol adsorption process in a fixed-bed reactor. J. Chem. Eng. Data. 55, – 2010. – Р. 489–2494.

Ramsey, P.H.: Exact type 1 error rates for robustness of student’s t test with unequal variances. J. Educ. Stat. 5. – 1980. – Р. 337–349.

Brailo, M. V, Buketov, А. V, Yakushchenko, S. V, Sapronov, О.О., Dulebova, L.: Optimization of contents of two-component polydispersed filler by applying the mathematical design of experiment in forming composites for transport repairing. Mechanics 1 (89) – 2018 - P. 93-104.

Математические методы планирования эксперимента / под ред. В.В. Пененко. Новосибирск: Наука, 1981. 250 с.

Published

2021-12-18

Issue

Section

Проблеми тертя та зношування