Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИПЛОМНАЯ РАБОТА, ПОЧВОВЕДЕНИЕ

Исследование влияния температурных полей на геометрические параметры деталей и сборочных единиц из ПКМ

cool_lady 975 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 39 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 10.04.2021
Выпускная квалификационная работа выполнена на 36 страницах, содержит 9 рисунков, 7 таблиц, 25 источников литературы. Ключевые слова: ТЕХНОЛОГИЯ, ДЕФЕКТЫ, КОРОБЛЕНИЕ, КОМПОЗИТЫ, ПРЕПРЕГ, РЕЖИМ. Объект исследования – технологический процесс. Предмет исследования – литература по данной теме, дефект изделия. Цель работы – снижение дефектности изделия. Для достижения цели были решены следующие задачи: 1. Проведены эксперименты для определения оптимального режима отверждения изделия; 2. Изучены факторы влияющие на механические и геометрические характеристики изделия; 3. Выполнен сбор и обработка литературы по данной тематике;
Введение

В современности развитие ракетно-космической техники демонстрирует, что применение в конструкциях полимерных композиционных материалов позволяет поднять на новый уровень характеристики создаваемых изделий, увеличить их надежность и срок службы [3]. Конечные свойства полимерных композиционных материалов (ПКМ) зависят от многих факторов – основными из которых являются использование исходных материалов и тех. Процессы для их изготовления [2]. Нарушение технологического режима для изготовления препрегов и формования изделий из них может привести к снижению температуры эксплуатации и ухудшению свойств конструктивных элементов из полимерно-композиционных материалов [1]. Также, в процессе эксплуатации в конструкциях из ПКМ возможны разрушения в виде расслоений и изменений геометрической формы [1]. Задачи: 1. Провести эксперименты для определения оптимального режима отверждения изделия; 2. Изучить факторы влияющие на механические и геометрические характеристики изделия; 3. Выполнить сбор и обработку литературы по данной тематике
Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4 1. Общие сведения 5 2. Технологии изготовления деталей из КМ 13 3. Дефекты 15 4. Влияние режимов отверждения на геометрию изделия 21 5. Влияния температурных полей на геометрические параметры изделий 23 6. Материал 25 7. Проведение испытаний 27 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 33 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 34 Приложение А 37 Приложение Б 39
Список литературы

1. Постнов Вячеслав Иванович, Бурхан Олег Леондович, Рахматуллин Айрат Эмирович, Мантусова Ольга Юрьевна, Никитин Евгений Константинович Исследование влияния процессов постотверждения на температуру стеклования полимерно-композиционных материалов // Вестник СГАУ. 2012. №3-1 (34). 2. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3–33. 3. Банщикова М.Н., Жирнова Е.А. Совершенствование технологии изготовления изделий из полимерных композиционных материалов на основе анализа кинетики процессов // Решетневские чтения. 2014. №18. 4. Карпинос Д.М. Композиционные материалы: Справочник. Киев. Наукова думка, 1985. – 589 с. 5. А.Ю. Алентьев, М.Ю. Яблокова. Связующие для полимерных композиционных материалов. Учебное пособие. Москва: МГУ им. Ломоносова, 2010, С. 70 6. Наполнители для полимерных композиционных материалов: справочное пособие // Под ред. Г. С. Каца, Д. В. Милевски – М.: Химия, 1981. – 736 с. 7. В.В. Воробей, В.Б. Маркин «Основы технологии и проектирование корпусов ракетных двигателей», Новосибирск: Наука, 2003. 8. Мэттьюз, Ф. Композитные материалы. Механика и технология / Ф. Мэттьюз, Р. Ролингс. – М. : Техносфера, 2004. – 408 с. 9. Конструкционные композиционные материалы / под ред. Е. Н. Каблова. – М. : ФГУП ВИАМ, 2012. – 58 с. 10. Cawley, P. Defect: types and NDT for composites and bonded joints / P. Cawley, R. Adams // Materials Science and Technology. – 1989. – Vol. – P. 406–447. 11. Круглянский, И. М. Классификатор методов и средств неразрушающего контроля конструкций из полимерных композиционных материалов / И. М. Круглянский, А. А. Алексеенко и др. // Научные труды МАТИ им. К. Э. Циолковского. – 2003. – Вып. 6 (78). – С. 222–226. 12. Будимирова, Т. С. Исследование взаимосвязи технологии изготовления полимерных подшипников скольжения с эксплуатационными режимами нагружения / Т. С. Будимирова, В. Я. Савицкий, А. Ю. Муйземнек, Р. С. Зиновьев // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2016. – № 2 (38). – С. 124–135. 13. Карташова Екатерина Дмитриевна, Муйземнек Александр Юрьевич Технологические дефекты полимерных слоистых композиционных материалов // Известия ВУЗов. Поволжский регион. Технические науки. 2017. №2 (42). – С. 79–88. 14. Вашуков, Ю. А. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композитных материалов. Мультимедийный образовательный модуль / Ю. А. Вашуков. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2012. – 185 с. 15. Кисельков Д.М., Слободинюк А.И., Ощепкова Т.Е. Оптимизация режима отверждения теплостойкого связующего для ПКМ // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. 2017. №3. 16. Сидоров О.И. Исследование процессов формирования свойств органопластиков // Конверсия в машиностроение. – 2002. –- № 4. – С. 62–67. 17. Высокопрочные органопластики на основе жгута Армос-600 / Н.В. Пименов, Ю.В. Антипов, А.А. Кульков, Л.Ф. Киркина // Вопросы оборонной техники. – 2003. – Вып. 3-4. – С.59–61. 18. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология / М. Л. Кербер [и др.] ; под ред. А. А. Берлина. – СПб. : Профессия, 2008. – 560 с. 19. Алексашин, В. М. Применение методов термического анализа для исследования клеевых композиций / В. М. Алексашин, Н. В. Антюфеева // Клеи, герметики, технологии. – 2005. – № 12. – С. 28 – 31. 20. Дмитриев, О. С. Математическое моделирование процесса отверждения изделия из полимерных композиционных материалов методом горячего прессования / О. С. Дмитриев, С. В. Мищенко, С. В. Пономарев // Вестн. Тамб. гос. техн. ун-та. – 1998. – Т. 4, № 4. – С. 390 – 399. 21. Тепломассоперенос и кинетика отверждения полимерного композиционного материала при автоклавном вакуумном формовании изделий / О. С. Дмитриев [и др.] // Инжен. физика. – 2010. – № 9. – С. 3 – 12. 22. Определение оптимальных режимов отверждения толстостенных изделий из полимерных композитов / О. С. Дмитриев [и др.] // Тепловые процессы в технике. – 2013. – № 10. – С. 467 – 475. 23. Интегрированная информационно-измерительная система исследования свойств и расчета режимов отверждения полимерных композитов / О. С. Дмитриев [и др.] // Вестн. Тамб. гос. техн. ун-та. – 2008. – Т. 14, № 2. – С. 230 – 240. 24. Гаврюсев, В. И. Размерная стабильность материалов и элементов конструкций / В. И. Гаврюсев. – Л. : ЦНИИ «Румб», 1990. – 113 с. 25. Мишуров К.С., Мишкин С.И. Влияние внешней среды на Свойства углепластика ВКУ-39 // Труды ВИАМ. 2016. №12 (48).
Отрывок из работы

1. Общие сведения Понятие композиционных материалов Композиционный материал (композит) — искусственно созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов с чёткой границей раздела между ними. Механическое поведение композиции определяется свойствами компонентов и прочностью связей между ними. Характеристики создаваемого изделия, как и его свойства, зависят от выбора исходных компонентов и технологии их совмещения [4]. Армирующий элемент (наполнитель) как правило, несёт основную силовую нагрузку и представляет собой совокупность обособленных объектов (сферы, волокна, пластины) [4]. В результате совмещения наполнителя и связующей матрицы образуется композиционный материал обладающий набором свойств, отражающими не только исходные характеристики его компонентов, но и включающий новые свойства, которыми по отдельности компоненты не обладают. В частности, наличие границ раздела между армирующими элементами и матрицей существенно повышает трещиностойкость материала, и в композитах, в отличие от однородных материалов, повышение статической прочности приводит не к снижению, а, как правило, к повышению характеристик вязкости разрушения [4]. Существует большое количество композитов, что связано с разнообразием материалов связующего и наполнителей, а также различным технологическим исполнением. Причем композитом может считаться любой материал с гетерогенной структурой, для которого применение методов и модели теории композитов необходимо и оправдано [4]. Часто композиционные материалы проектируются для выполнения определенной задачи и соответственно не могут вмещать в себя все возможные преимущества. Но, проектируя новое изделие из КМ, возможно задать ему характеристики, значительно превосходящие характеристики традиционных материалов, при выполнении данной цели в данном узле, но уступающие им в каких-либо других аспектах. Это значит, что композит не может быть лучше традиционного материала во всём, то есть для каждого изделия проводятся все необходимые расчёты и только потом выбираются оптимальные материалы для производства [4]. Классификация композиционных материалов В первую очередь композиты могут быть разделены на две категории в зависимости от цели своего создания и применения. Это конструкционные и функциональные композиты [4]. Конструкционные композиты используются для изготовления различных конструкций, деталей машин, элементов сооружений, воспринимающих силовую нагрузку. Во всех случаях материал испытывает высокие напряжения, поэтому определяющими параметрами таких материалов являются механические свойства, такие как модуль упругости, предел прочности при растяжении, сжатии и изгибе, ударная прочность(вязкость), твердость, сопротивление ползучести, трещиностойкость. Основную нагрузку, как говорилось ранее, несёт наполнитель, поэтому большое значение играет его объёмная доля в композите. Теоретический предел доходит до 85%, но на практике, обычно, удаётся достигать только значений до 65%. По сравнению с традиционными конструкционными материалами (алюминием, сталью и др.) КМ обладают более высокими характеристиками (Таблица 1) – прочностью, сопротивлением усталости, модулем упругости, химической и коррозионной стойкостью, в разы превышающими аналогичные показатели стали при существенно меньшей массе [4]. Таблица 1 – Сравнение ПКМ с другими материалами Тип материала Прочность, МПа Модуль упругости, ГПа Плотность, гр/см? Композит на основе углеродного среднепрочного волокна 1900 135 1,6 Композит на основе углеродного высокопрочного волокна 3000 154 1,6 Композит на основе стекловолокна S класса 870 40 1,8 Алюминиевый сплав (2024-Т4) 450 73 2,7 Титан 950 110 4,5 Малоуглеродистая сталь (55 сорт) 450 205 7,8 Нержавеющая сталь (А5-80) 800 196 7,8 Быстрорежущая сталь (17/4 Н9000) 1241 197 7,8 Функциональные композиты проектируются и применяются для достижения других целей отличных от механического нагружения. Цели, для которых создаются эти материалы и их свойства могут очень сильно различаться. К наиболее известным группам функциональных композитов относятся композиты со специальными электрическими, теплопроводными, магнитными и оптическими свойствами [4]. Типы матриц Одним из основных признаков по которым классифицируют композиты и, зачастую, называют их является материал связующего и армирующего наполнителя. Существующие на сегодняшний день композиционные материалы содержат матрицы 4 основных типов: полимерные, металлические, керамические и углеродные. Полимерные композиционные материалы Композиты, в которых матрицей служит полимер, называются полимерными композиционными материалами (ПКМ) и являются одним из самых многочисленных и разнообразных видов материалов. Их повсеместное применение обусловлено технологичностью производства и значительной экономией. Например, использование ПКМ в космической и авиационной промышленности позволяет сэкономить от 5 до 30% веса изделия или сборочной единицы. В качестве наполнителей ПКМ используется множество различных веществ [5]. В настоящее время для получения изделий из ПКМ применяют широкий спектр полимерных связующих, в основном, подразделяющихся на два больших класса: термопластичные и термореактивные. Для авиационной промышленности, термопласты применяют для получения КМ в деталях интерьера, внутренних воздуховодов и прочих не несущих значительные нагрузки элементов внутренних конструкций. Преимуществом термопластов является технологичность переработки, высокая ударная вязкость и трещиностойкость. Термореактивные связующие в авиации широко применяют для конструкционно-ответственных деталей самолета (детали крыла, фюзеляжа, лопатки турбин, и.т.д.). Преимуществом термореактивных связующих является высокая механическая прочность и теплостойкость изделий, однако они уступают термопластам по ударной вязкости и трещиностойкости. Применяемые в конструкциях термореактивные полимеры также разделяют на несколько классов по уровню свойств. В последнее время активно развивается направление гибридных связующих, сочетающих термопластичные и термореактивные компоненты в смеси, что позволяет реализовать преимущества двух основных классов связующих [5]. Стеклопластики КМ, наполнителем в котором являются стеклянные волокна, которые формуют из расплавленного неорганического стекла называются стеклопластиками. В качестве матрицы применяют как термореактивные синтетические смолы (фенольные, эпоксидные, полиэфирные и т.д.), так и термопластичные полимеры (полиамиды, полиэтилен, полистирол и т.д.). Стеклянные волокна могут быть непосредственно в виде нитей, усов и т.п. или в виде ткани. Эти материалы обладают достаточно высокой прочностью, низкой теплопроводностью, высокими электроизоляционными свойствами, кроме того, они прозрачны для радиоволн. Слоистый материал, в котором в качестве наполнителя применяется ткань, плетенная из стеклянных волокон, называется стеклотекстолитом [6]. Стеклопластики – относительно дешевы, их широко используют в строительстве, судостроении, радиоэлектронике, производстве бытовых предметов, спортивного инвентаря, оконных рам для современных стеклопакетов и т.п.[6]. Углепластики КМ, армированные углеродными волокнами, называются углепластиками. Углеродные волокна получают из синтетических и природных волокон на основе целлюлозы, полимеров акрилонитрила, нефтяных и каменноугольных пеков и т.д. Термическая обработка волокна проводится, как правило, в три этапа (окисление – 220° С, карбонизация – 1000–1500° С и графитизация – 1800–3000° С) и приводит к образованию волокон, характеризующихся высоким содержанием (до 99,5% по массе) углерода. В зависимости от режима обработки и исходного сырья полученное углеволокно имеет различную структуру. Для изготовления углепластиков используются те же матрицы, что и для стеклопластиков. Основными преимуществами углепластиков по сравнению со стеклопластиками является их низкая плотность и более высокий модуль упругости. Углепластики – очень легкие и, в то же время, прочные материалы. Углеродные волокна и углепластики имеют практически нулевой коэффициент линейного расширения. Все углепластики хорошо проводят электричество, что несколько ограничивает области их применения т.к. они могут образовывать разность потенциалов и вызывать коррозию других материалов. Углепластики используются в авиации, ракетостроении, машиностроении, производстве космической техники, медтехники, протезов, при изготовлении легких велосипедов и другого спортивного инвентаря.[6] Боропластики КМ, содержащие в качестве наполнителя борные волокна, внедренные в термореактивную полимерную матрицу, называются боропластиками, при этом волокна могут быть как в виде нитей, так и в виде жгутов, оплетенных вспомогательной стеклянной нитью или лент, в которых борные нити переплетены с другими нитями. Благодаря большой твердости нитей, получающийся материал обладает высокими механическими свойствами (борные волокна имеют наибольшую прочность при сжатии по сравнению с волокнами из других материалов) и большой стойкостью к агрессивным условиям, но высокая хрупкость материала затрудняет их обработку и накладывает ограничения на форму изделий из боропластиков. Кроме того, стоимость борных волокон очень высока в связи с особенностями технологии их получения (бор осаждают из хлорида на вольфрамовую подложку, стоимость которой может достигать до 30% стоимости волокна). Термические свойства боропластиков определяются термостойкостью матрицы, поэтому рабочие температуры, как правило, невелики [6]. Применение боропластиков ограничивается высокой стоимостью производства борных волокон, поэтому они используются главным образом в авиационной и космической технике в деталях, подвергающихся длительным нагрузкам в условиях агрессивной среды [6]. Органопластики Композиты, в которых наполнителями служат органические синтетические, реже природные и искусственные волокна в виде жгутов, нитей, тканей и т.д. Называются органопластиками. В термореактивных органопластиках матрицей служат, как правило, эпоксидные, полиэфирные и фенольные смолы, а также полиимиды. Материал содержит 40–70% наполнителя. Содержание наполнителя в органопластиках на основе термопластичных полимеров – полиэтилена, поливинилхлорида (ПВХ), полиуретана и т.п. варьируется в значительно больших пределах от 2 до 70%. Органопластики обладают низкой плотностью, они легче стекло- и углепластиков, относительно высокой прочностью при растяжении; высоким сопротивлением удару и динамическим нагрузкам, но, в то же время, низкой прочностью при сжатии и изгибе [6]. Важную роль в улучшении механических характеристик органопластика играет степень ориентация макромолекул наполнителя. Макромолекулы жесткоцепных полимеров, таких, как полипарафенилтерефталамид (кевлар) в основном ориентированы в направлении оси полотна и поэтому обладают высокой прочностью при растяжении вдоль волокон. Из материалов, армированных кевларом, изготавливают пулезащитные бронежилеты [6]. Органопластики находят широкое применение в авто-, судо-, машиностроении, авиа- и космической технике, радиоэлектронике, химическом машиностроении, производстве спортивного инвентаря и т.д.[6]. Металлокомпозиты При создании композитов на основе металлов в качестве матрицы применяют алюминий, магний, никель, медь и т.д. Такие композиты называют металлическими композиционными материалами(МКМ). Наполнителем служат или высокопрочные волокна, или тугоплавкие, не растворяющиеся в основном металле частицы различной дисперсности [6]. Свойства дисперсноупрочненных металлических композитов изотропны – одинаковы во всех направлениях. Добавление 5–10% армирующих наполнителей (тугоплавких оксидов, нитридов, боридов, карбидов) приводит к повышению сопротивляемости матрицы нагрузкам. Эффект увеличения прочности сравнительно невелик, однако ценно увеличение жаропрочности композита по сравнению с исходной матрицей. Так, введение в жаропрочный хромоникелевый сплав тонкодисперсных порошков оксида тория или оксида циркония позволяет увеличить температуру, при которой изделия из этого сплава способны к длительной работе, с 1000° С до 1200° С. Дисперсноупрочненные металлические композиты получают, вводя порошок наполнителя в расплавленный металл, или методами порошковой металлургии [6]. Армирование металлов волокнами, нитевидными кристаллами, проволокой значительно повышает как прочность, так и жаростойкость металла. Например, сплавы алюминия, армированные волокнами бора, можно эксплуатировать при температурах до 450–500° С, вместо 250–300° С. Применяют оксидные, боридные, карбидные, нитридные металлические наполнители, углеродные волокна. Керамические и оксидные волокна из-за своей хрупкости не допускают пластическую деформацию материала, что создает значительные технологические трудности при изготовлении изделий, тогда как использование более пластичных металлических наполнителей позволяет переформование. Получают такие композиты пропитыванием пучков волокон расплавами металлов, электроосаждением, смешением с порошком металла и последующим спеканием и т.д. [6]. Также металлы армируют нитевидными монокристаллами(«усами»), которые получают протягивая расплав через фильеры. Материалами для «усов» служат оксид алюминия, оксид бериллия, карбид бора, нитрид алюминия и кремния и т.д. Армирование «усами» позволяет значительно увеличить прочность материала и повысить его жаростойкость. Армирование «усами» оксида алюминия материалов на основе вольфрама и молибдена вдвое увеличило их прочность при температуре 1650° С, что позволяет использовать эти материалы для изготовления сопел ракет [6]. Керамокомпозиты Композиты с оксидной, карбидной, нитридной или иной неорганической неметаллической матрицей называются композитами с керамическими матрицами. Керамики являются материалами с высоким модулем упругости и высокой температурой плавления. Однако этим материалами присуща хрупкость, поэтому основная задача армирования подобных матриц это придание материалу трещиностойкости. Армирование керамических материалов волокнами, а также металлическими и керамическими дисперсными частицами позволяет получать высокопрочные композиты, однако, ассортимент волокон, пригодных для армирования керамики, ограничен свойствами исходного материала. Часто используют металлические волокна. Сопротивление растяжению растет незначительно, но зато повышается сопротивление тепловым ударам – материал меньше растрескивается при нагревании, но возможны случаи, когда прочность материала падает. Это зависит от соотношения коэффициентов термического расширения матрицы и наполнителя [6]. Армирование керамики дисперсными металлическими частицами приводит к новым материалам (керметам) с повышенной стойкостью, устойчивостью относительно тепловых ударов, с повышенной теплопроводностью. Из высокотемпературных керметов делают детали для газовых турбин, арматуру электропечей, детали для ракетной и реактивной техники. Твердые износостойкие керметы используют для изготовления режущих инструментов и деталей. Кроме того, керметы применяют в специальных областях техники – это тепловыделяющие элементы атомных реакторов на основе оксида урана, фрикционные материалы для тормозных устройств и т.д. [6]. Керамические композиционные материалы получают методами горячего прессования (таблетирование с последующим спеканием под давлением) или методом шликерного литья (волокна заливаются суспензией матричного материала, которая после сушки также подвергается спеканию) [6]. Углерод-углеродные композиты Отдельно стоит рассмотреть углерод-углеродным композиционные материалы (УУКМ) , в которых углеродные волокна сочетаются у углеродной же матрицей [6]. УУКМ содержат в себе углеродный формирующий элемент в виде дискретных волокон, непрерывных нитей или жгутов, войлоков, лент, тканей с плоским и объемным плетением, объемных каркасных структур [6]. К примечательным свойствам УУКМ относятся низкая пористость, низкий коэффициент термического расширения, сохранение стабильной структуры и свойств, а также размеров изделий при нагреве до 2000 °С и охлаждении, высокие механические свойства, а также хорошая электропроводность. Основное применение композиционные материалы находят в агрегатах, которые работают при температурах свыше 1200 °С [6]. Перечисленные преимущества УУКМ позволяют успешно их применять в качестве тормозных дисков в авиационном производстве, соплах ракетных двигателей, защитных накладках крыльев космических челноков, пресс-формах, тиглях, роторах турбин, труб высокого давления, для подшипников скольжения, уплотнений и во многих других случаях. Особо надо отметить повышающийся интерес на использование композиционных материалов в электротехнике [6]. Существует многочисленные области употребления углерод-углеродных материалов, благодаря тому, что УУКМ обладает высокой биосовместимостью, устойчивостью к влиянию биологической среды, отсутствием токсичности. Кроме того эти материалы могут применяться в медицине, так как электропроводность УУКМ близка к человеческой. В машиностроительной промышленности углеродный композиционный материал употребляется как неметаллический материал самосмазывающийся тяжело нагруженных подшипников скольжения в узлах трения. При нормальных условиях материал нейтрален к атмосферному влиянию и агрессивному воздействию кислот и щелочей [6]. Примерами углерод-углеродных композиционных материалов выступают: тепловые узлы и комплектующие элементы для печей, в которых проводится плавка, спекание, обжиг, выращивание монокристаллов, термостатирование [6]. 2. Технологии изготовления деталей из КМ Производство изделий из композитов с полимерной матрицей основано на их способности принимать под давлением и при нагреве необходимую форму и отверждаться, переходя в твердое состояние. Формообразование в общем виде может выполняться двумя методами – выкладкой или намоткой. Понятие о препреге Совмещение армирующих материалов со связующим для получения полимерных композитов можно осуществлять прямыми и непрямыми методами. К первым относятся однонаправленные ленты, ткани, монолисты, а ко вторым — премиксы, пресс-волокниты и т.п. [7]. Современное производство элементов конструкций из полимерных композиционных материалов в значительной мере ориентируется на препреговую технологию изготовления изделий. Суть этой технологии состоит в использовании промежуточного полуфабриката препрега с большой жизнеспособностью, т.е. сроком существования активных радикалов в связующем, обеспечивающих отверждение матрицы. При нормальной температуре (15...25) 0С этот срок составляет примерно три месяца, при пониженной (при отрицательной) — до года. Препрег, полученный на специальных пропиточных установках, обладает наивысшим качеством пропитки наполнителя связующим, минимальными механическими повреждениями наполнителя, равномерным «наносом» связующего наполнитель при оптимальном процентном содержании связующего [7]. Готовый препрег обычно представляет собой рулоны или пакеты ленточного колиброванного материала с разделительной пленкой между слоями. Отсутствие сколько-нибудь заметной липкости при нормальной температуре (20 0С ± 10 0С) позволяет автоматизировать процесс нанесения препрега методами намотки, выкладки, делать технологически «чистыми». Процессы ручной выкладки сложных изделий, проводить автоматизированный раскрой препрега на станках с программным управлением [7]. Изготовление изделий методом намотки Намотка — технологический процесс,при котором непрерывный армирующий наполнитель в виде нитей, лент, жгутов, тканей, плёнок пропитывается полимерным связующим, подается на оправку, имеющую конфигурацию внутренней поверхности изделия, и укладывается на ее поверхности в заданном направлении. После получения необходимой схемы армирования, заданной структуры и толщины материала производится отверждение изделия и удаление оправки. Иногда оправка может быть элементом наматываемой конструкции, например герметизирующей [7]. Методом намотки изготавливают изделия, имеющие форму тел вращения: баллоны давления,баки, корпуса ракетных двигателей, головные части, отсеки ракет, транспортно-пусковые контейнеры, корпуса подводных аппаратов, стволы орудий и корпуса снарядов, жидконаливные цистерны, трубопроводные магистрали, воздухозаборники самолётов, лопасти винтов вертолётов, пространственно изогнутые трубы и т.д. [7]. Технология изготовления изделий из композиционных материалов методом намотки имеет ряд преимуществ. Важнейшими из этих преимуществ являются возможность наиболее полной реализации в изделиях высокой прочности на растяжение волокон, составляющих намоточный материал, и возможность обеспечения высокой степени автоматизации технологического процесса изготовления на станках с программным управлением [7]. Наиболее эффективна укладка волокон в направлении главных напряжений, появляющихся в материале вследствие действия силовых нагрузок, а также если волокна одинаково натянуты и прочно скреплены между собой, что наиболее характерно для тел вращения, имеющих выпуклую форму типа цилиндра, сферы, овалоида, изотензоида, тора и т. п. [7]. 3. Дефекты Вследствие высоких требований предъявляемых к современной аэрокосмической технике возникает необходимость повышения физико-механических характеристик материалов при уменьшении их плотности [13]. Новые, преимущественно вакуумные, технологии позволяют изготавливать из КМ изделия больших размеров и сложной формы. Но КМ свойственны и недостатки, сдерживающие их распространение, к числу которых следует отнести наличие дефектов, возникающих при производстве изделий и их эксплуатации, слабую схожесть характеистик от образца к образцу, низкую ударную вязкость, приводящую к высокой повреждаемости изделий при эксплуатации, большой удельный объем, гигроскопичность и токсичность при эксплуатации [8, 9]. Сложность состава КМ, многообразие армирующих и матриц, различные технологии по изготовления препрегов и методов формования обусловливают и многообразие дефектов [10–12]. Изучение влияния дефектов возникающих при производстве на физико-механические свойства КМ включает описание дефектов, классификацию, выявление причин их появления [13]. Классификация дефектов по этапу возникновения На этапе изготовления жгутовых препрегов могут возникнуть дефекты типа: натеков связующего, раздвижки и скручивания жгутов, нарушения состава компонентов, образования местных непропитанных участков, стыков и нахлестов отдельных жгутов, повышенной или пониженной плотности раскладки жгутов и связанной с этим разной плотности укладки жгутов в препреге. Появление таких дефектов приводит к изменению толщины слоя препрега [13]. На этапе изготовления тканого препрега могут возникнуть дефекты, связанные с тканью: провисание фона ткани; наработанный пух; близна (дефект ткани, возникающий в результате отрыва и выпадения одной или нескольких нитей основы); повышенная влажность, и также такие как нарушение состава компонентов, местные натеки связующего, смещение текстуры ткани, складки от воздействия разделительного слоя [13]. На этапе раскроя наиболее часто возникающими дефектами являются: подрез отдельных нитей; нарушение угла вырезки; нарушение текстуры при снятии шаблона; деформирование раскроя при транспортировке; отклонение места реза от контура шаблона и нарушение текстуры армирующего в зоне реза [13]. На этапе сборки тканевого пакета могут возникнуть дефекты, связанные с нарушением угла выкладки, смещением зоны выкладки, искривлением волокон препрега в плоскости слоев, образованием волнистости препрега. Неравное натяжение при выкладке и изменение усилий прикатки могут привести к искривлению волокон в плоскости ткани или формированию складки. На этапе сборки пакета между слоями могут оказаться куски разделительного материала и прилипшие к препрегу инородные включения, может быть нарушен порядок выкладки слоев, завышена температура прикаточного ролика. Вероятность образования дефектов на этапе выкладки для толстостенных деталей особенно велика из-за большого количества слоев и стремительного уменьшения жесткости подложки с каждым выложенным слоем [13]. На этапе формования деталей могут возникнуть такие дефекты как: складки и искривления волокон в результате перемещения и уплотнения материала, натеки связующего или раковины из-за неравномерного температурного поля; нарушение состава материала; подмятия из-за попадания на поверхность наружных слоев посторонних включений, забоин на оснастке, стыков разделительных пленок или впитывающих слоев; расслоения и трещины от внутренних напряжений в материале, возникающих при проведении термообработки, охлаждении детали или при небрежном снятии детали с оснастки [13]. На этапе механической обработки возможно возникновение дефектов типа скатов, забоин, царапин, выкрашивание в зоне механической обработки, образование трещин от воздействия инструмента и отрыв поверхностных слоев [13]. Классификация дефектов на основе их строения По особенностям строения дефекты можно разделить на несколько групп. Несоответствие связующего и армирующего требуемым значениям по всему объему детали или ее значительной части.
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Дипломная работа, Почвоведение, 31 страница
2222 руб.
Дипломная работа, Почвоведение, 27 страниц
675 руб.
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg