1. Kompozitinės arba kompozicinės medžiagos – ateities medžiagos.

Šiuolaikinei metalų fizikai detaliai išaiškinus jų plastiškumo, stiprumo ir jo didėjimo priežastis, prasidėjo intensyvus sistemingas naujų medžiagų kūrimas. Tai tikriausiai paskatins jau įsivaizduojamoje ateityje sukurti medžiagas, kurių stiprumas yra daug didesnis nei įprastų lydinių šiandien. Šiuo atveju didelis dėmesys bus skiriamas jau žinomiems plieno grūdinimo ir aliuminio lydinių sendinimo mechanizmams, šių žinomų mechanizmų deriniams su formavimo procesais ir daugybei kombinuotų medžiagų kūrimo galimybių. Kombinuotos medžiagos, sustiprintos pluoštu arba išsklaidytomis kietosiomis dalelėmis, siūlo du perspektyvius būdus. Pirmasis, kuris į neorganinio metalo arba organinio polimero matricą įveda geriausius didelio stiprumo stiklo, anglies, boro, berilio, plieno arba į siūlus panašius pavienius kristalus. Dėl šio derinio didžiausias stiprumas derinamas su dideliu elastingumo moduliu ir mažu tankiu. Tai ateities medžiagos kompozicinės medžiagos.

Kompozicinė medžiaga yra konstrukcinė (metalinė arba nemetalinė) medžiaga, kurioje yra sutvirtinančių elementų siūlų, pluoštų arba tvirtesnės medžiagos dribsnių pavidalu. Kompozitinių medžiagų pavyzdžiai: plastikas, sutvirtintas boru, anglimi, stiklo pluoštu, sruogomis arba jų pagrindu pagamintais audiniais; aliuminis sustiprintas plieniniais ir berilio siūlais. Sujungus tūrinį komponentų kiekį, galima gauti reikiamas stiprumo, atsparumo karščiui, tamprumo modulio, abrazyvinio atsparumo vertes turinčias kompozitines medžiagas, taip pat sukurti kompozicijas su reikiamomis magnetinėmis, dielektrinėmis, radiaciją sugeriančiomis ir kt. ypatingos savybės.

2. Kompozitinių medžiagų rūšys.

2.1. Kompozitinės medžiagos su metaline matrica.

Kompozitinės medžiagos arba kompozitines medžiagas sudaro metalinė matrica (dažniausiai Al, Mg, Ni ir jų lydiniai), sutvirtinti didelio stiprumo pluoštais (pluoštinėmis medžiagomis) arba smulkiai išsklaidytų ugniai atsparių dalelių, kurios netirpsta pagrindiniame metale (dispersija sustiprintos medžiagos). Metalinė matrica sujungia pluoštus (dispersines daleles) į vieną visumą. Pluoštas (dispersinės dalelės) ir rišiklis (matrica), sudarantys vieną ar kitą kompoziciją, vadinami kompozicinėmis medžiagomis.

2.2. Kompozitinės medžiagos su nemetalia matrica.

Kompozitinės medžiagos su nemetaline matrica buvo plačiai pritaikytos. Polimerai, anglis ir keraminės medžiagos naudojamos kaip nemetalinės matricos. Plačiausiai naudojamos polimerinės matricos yra epoksidinė, fenolio-formaldehido ir poliamido matrica.
Koksuotos arba pirokarboninės anglies matricos gaunamos iš sintetinių polimerų, kuriems taikoma pirolizė. Matrica suriša kompoziciją, suteikdama jai formą. Stiprintuvai yra pluoštai: stiklas, anglis, boras, organiniai, kurių pagrindą sudaro ūsų kristalai (oksidai, karbidai, boridai, nitridai ir kiti), taip pat metalas (vielos), pasižymintis dideliu stiprumu ir standumu.

Kompozitinių medžiagų savybės priklauso nuo komponentų sudėties, jų derinio, kiekybinio santykio ir sukibimo tarp jų stiprumo.
Sutvirtinančios medžiagos gali būti pluoštų, sruogų, siūlų, juostų, daugiasluoksnių audinių pavidalo.

Kietiklio kiekis orientuotose medžiagose yra 60-80 tūrio. %, neorientuotose (su atskiromis skaidulomis ir ūsais) - 20-30 t. %. Kuo didesnis pluoštų stiprumas ir tamprumo modulis, tuo didesnis kompozitinės medžiagos stiprumas ir standumas. Matricos savybės lemia kompozicijos stiprumą šlyties ir gniuždymo metu bei atsparumą nuovargiui.

Pagal armatūros tipą kompozitinės medžiagos skirstomos į stiklo pluoštus, anglies pluoštus su anglies pluoštais, boro pluoštus ir organinius pluoštus.

Sluoksniuotose medžiagose pluoštai, siūlai, juostos, impregnuotos rišikliu, klojami lygiagrečiai vienas kitam klojimo plokštumoje. Plokšti sluoksniai surenkami į plokštes. Savybės yra anizotropinės. Kad medžiaga dirbtų gaminyje, svarbu atsižvelgti į veikiančių apkrovų kryptį. Galima sukurti medžiagas, turinčias tiek izotropinių, tiek anizotropinių savybių.
Pluoštai gali būti klojami skirtingais kampais, keičiant kompozitinių medžiagų savybes. Medžiagos lenkimo ir sukimo standumas priklauso nuo sluoksnių klojimo per visą pakuotės storį eilės tvarka.

Naudojami trijų, keturių ar daugiau sriegių sutvirtinimai.
Nai didesnis pritaikymas turi trijų viena kitai statmenų gijų struktūrą. Sustiprintuvai gali būti išdėstyti ašine, radialine ir apskritimo kryptimis.

Trimatės medžiagos gali būti bet kokio storio blokų ar cilindrų pavidalu. Tūriniai audiniai, palyginti su laminuotais audiniais, padidina lupimo stiprumą ir atsparumą šlyčiai. Išskaidant armatūrą išilgai kubo įstrižainių, sukonstruota keturių siūlų sistema. Keturių siūlų struktūra yra pusiausvyra ir padidino šlyties standumą pagrindinėse plokštumose.
Tačiau sukurti keturių krypčių medžiagas yra sunkiau nei sukurti trijų krypčių medžiagas.

3. Kompozitinių medžiagų klasifikacija.

3.1. Pluoštinės kompozicinės medžiagos.

Dažnai kompozitinė medžiaga yra sluoksniuota struktūra, kurioje kiekvienas sluoksnis yra sustiprintas daugybe lygiagrečių ištisinių pluoštų. Kiekvienas sluoksnis taip pat gali būti sutvirtintas ištisiniais pluoštais, įaustais į originalios formos audinį, kurio plotis ir ilgis atitinka galutinę medžiagą. Dažnai pluoštai yra supinti į erdvines struktūras.

Kompozitinės medžiagos skiriasi nuo įprastų lydinių didesnėmis tempimo stiprio ir patvarumo ribos vertėmis (50–10%), tamprumo moduliu, standumo koeficientu ir mažesniu jautrumu įtrūkimams. Kompozitinių medžiagų naudojimas padidina konstrukcijos tvirtumą ir tuo pačiu sumažina metalo sąnaudas.

Kompozitinių (pluoštinių) medžiagų stiprumą lemia pluoštų savybės; matrica daugiausia turėtų perskirstyti įtempius tarp armuojančių elementų. Todėl pluoštų stiprumas ir tamprumo modulis turi būti žymiai didesnis už matricos stiprumą ir tamprumo modulį.
Standūs armuojantys pluoštai apkrovos metu suvokia kompozicijoje atsirandančius įtempius, suteikdami jai tvirtumo ir standumo pluošto orientacijos kryptimi.

Aliuminiui, magniui ir jų lydiniams sustiprinti naudojamas boras, taip pat pluoštai iš ugniai atsparių junginių (karbidų, nitridų, boridų ir oksidų), turinčių didelį stiprumo ir elastingumo modulį. Viela, pagaminta iš didelio stiprio plieno, dažnai naudojama kaip pluoštas.

Titano ir jo lydinių sutvirtinimui naudojama molibdeno viela, safyro pluoštai, silicio karbidas ir titano boridas.

Nikelio lydinių atsparumas karščiui padidinamas juos sutvirtinus volframo arba molibdeno viela. Metalo pluoštai taip pat naudojami tais atvejais, kai reikalingas didelis šilumos ir elektros laidumas. Perspektyvūs didelio stiprumo ir didelio modulio pluoštinių kompozitinių medžiagų stiprintuvai yra ūsai, pagaminti iš aliuminio oksido ir nitrido, silicio karbido ir nitrido, boro karbido ir kt.

Metalo pagrindo kompozitinės medžiagos pasižymi dideliu stiprumu ir atsparumu karščiui, tuo pat metu turi mažą plastiškumą. Tačiau pluoštai kompozicinėse medžiagose sumažina matricoje atsiradusių įtrūkimų plitimo greitį, o staigus trapus gedimas beveik visiškai išnyksta. Išskirtinis bruožas Pluoštinėms vienaašėms kompozitinėms medžiagoms būdinga mechaninių savybių anizotropija išilgai ir skersai pluoštų bei mažas jautrumas įtempių koncentratoriams.

Į pluoštinių kompozitinių medžiagų savybių anizotropiją atsižvelgiama projektuojant dalis, siekiant optimizuoti savybes, suderinant atsparumo lauką su įtempių laukais.

Aliuminio, magnio ir titano lydinių sutvirtinimas ištisiniais ugniai atspariais boro, silicio karbido, titano doborido ir aliuminio oksido pluoštais žymiai padidina atsparumą karščiui. Kompozitinių medžiagų bruožas yra mažas minkštėjimo greitis laikui bėgant didėjant temperatūrai.

Pagrindinis kompozitinių medžiagų su vienmačiu ir dvimačiu armatūra trūkumas yra mažas atsparumas tarpsluoksnių šlyčiai ir skersiniam lūžimui. Medžiagos su tūrine armatūra to neturi.

3.2. Dispersiją sustiprintos kompozicinės medžiagos.

Skirtingai nuo pluoštinių kompozitinių medžiagų, dispersija sustiprintose kompozicinėse medžiagose matrica yra pagrindinis laikantis elementas, o išsklaidytos dalelės slopina dislokacijų judėjimą joje.
Didelis stiprumas pasiekiamas, kai dalelių dydis yra 10–500 nm, o vidutinis atstumas tarp jų yra 100–500 nm ir vienodas jų pasiskirstymas matricoje.
Stiprumas ir atsparumas karščiui, priklausomai nuo stiprinimo fazių tūrinio kiekio, nepaklūsta adityvumo dėsniui. Optimalus antrosios fazės kiekis skirtingiems metalams skiriasi, bet paprastai neviršija 5-10 tūrių. %.

Matriciniame metale netirpių stabilių ugniai atsparių junginių (torio, hafnio, itrio oksidų, kompleksinių oksidų ir retųjų žemių metalų junginių) naudojimas kaip stiprinimo fazes leidžia išlaikyti aukštą medžiagos stiprumą iki 0,9-0,95 T. Šiuo atžvilgiu tokios medžiagos dažnai naudojamos kaip karščiui atsparios. Dispersijos būdu sustiprintos kompozicinės medžiagos gali būti gaunamos iš daugumos technologijoje naudojamų metalų ir lydinių.

Plačiausiai naudojami aliuminio lydiniai yra SAP (sukepinto aliuminio milteliai).

Šių medžiagų tankis yra lygus aliuminio tankiui, jos nenusileidžia jam atsparumu korozijai ir netgi gali pakeisti titaną ir korozijai atsparų plieną, kai dirbama 250-500 °C temperatūroje. Ilgalaikiu stiprumu jie pranašesni už kaltinius aliuminio lydinius. Ilgalaikis lydinių SAP-1 ir SAP-2 stiprumas 500 °C temperatūroje yra 45-55 MPa.

Nikelio dispersija sustiprintos medžiagos turi didelių perspektyvų.
Aukščiausią atsparumą karščiui turi nikelio pagrindo lydiniai, kurių 2-3 t. % torio dioksido arba hafnio dioksido. Šių lydinių matrica paprastai yra kietas Ni + 20% Cr, Ni + 15% Mo, Ni + 20% Cr ir Mo tirpalas. Plačiai naudojami lydiniai VDU-1 (nikelis sustiprintas torio dioksidu), VDU-2 (nikelis sustiprintas hafnio dioksidu) ir VD-3 (Ni + 20% Cr matrica, sustiprinta torio oksidu). Šie lydiniai pasižymi dideliu atsparumu karščiui. Dispersijos būdu sustiprintos kompozicinės medžiagos, kaip ir pluoštinės, yra atsparios minkštėjimui, didėjant temperatūrai ir veikimo trukmei tam tikroje temperatūroje.

3.3. Stiklo pluoštas.

Stiklo pluoštas yra kompozicija, sudaryta iš sintetinės dervos, kuri yra rišiklis, ir stiklo pluošto užpildo. Ištisinis arba trumpas stiklo pluoštas naudojamas kaip užpildas. Stiklo pluošto stiprumas smarkiai padidėja mažėjant jo skersmeniui (dėl nehomogeniškumo ir įtrūkimų, atsirandančių storose atkarpose). Stiklo pluošto savybės taip pat priklauso nuo šarmų kiekio jo sudėtyje; Geriausias veikimas pasiekiamas aliuminio borosilikato kompozicijos stiklinėse be šarmų.

Neorientuotame stiklo pluošte kaip užpildas yra trumpas pluoštas. Tai leidžia spausti sudėtingų formų dalis naudojant metalinę armatūrą. Medžiagos izotopinės stiprumo charakteristikos yra daug didesnės nei preso miltelių ir netgi pluoštų. Šios medžiagos atstovai yra AG-4V stiklo pluoštas, taip pat DSV (matuojamas stiklo pluoštas), kuris naudojamas elektros energijos tiekimo dalių, mechaninės inžinerijos dalių (šliaužtuvų, siurblių sandariklių ir kt.) gamybai. Naudojant nesočiuosius poliesterius kaip rišiklį, gaunami premiksai PSC (pasty) ir prepregai AP ir PPM (stiklo kilimėlio pagrindu). Prepregai gali būti naudojami didelių gabaritų paprastų formų gaminiams (automobilių kėbulams, valtims, prietaisų kėbulams ir kt.).

Orientuoti stiklo pluoštai turi užpildą ilgų pluoštų pavidalu, išdėstyti orientuotomis atskiromis sruogomis ir kruopščiai suklijuoti kartu su rišikliu. Tai užtikrina didesnį stiklo pluošto stiprumą.

Stiklo pluoštas gali veikti nuo –60 iki 200 °C temperatūroje, taip pat ir viduje atogrąžų sąlygos, atlaiko dideles inercines perkrovas.
Senstant dvejus metus, senėjimo koeficientas K = 0,5-0,7.
Jonizuojanti spinduliuotė mažai veikia jų mechaninius ir elektrines savybes. Jie naudojami didelio stiprumo detalėms su armatūra ir sriegiais gaminti.

3.4. Anglies pluoštai.

Anglies pluoštai (anglies pluoštai) yra kompozicijos, susidedančios iš polimero rišiklio (matricos) ir anglies pluoštų pavidalo sutvirtinančių medžiagų (anglies pluoštų).

Aukšta energija S-S jungtys anglies pluoštas leidžia jiems išlaikyti tvirtumą labai aukšta temperatūra(neutralioje ir redukcinėje aplinkoje iki 2200 ° C), taip pat žemoje temperatūroje. Pluošto paviršius nuo oksidacijos apsaugotas apsauginėmis dangomis (pirolitinėmis). Skirtingai nuo stiklo pluošto, anglies pluoštas yra silpnai sudrėkintas rišiklio
(maža paviršiaus energija), todėl jie yra išgraviruoti. Tuo pačiu metu anglies pluoštų aktyvacijos laipsnis, atsižvelgiant į karboksilo grupės kiekį jų paviršiuje, didėja. Anglies pluoštu armuoto plastiko tarpsluoksnio šlyties stipris padidėja 1,6-2,5 karto. Naudojama TiO, AlN ir SiN siūlinių kristalų viscerizacija, dėl kurios tarpsluoksnių standumas padidėja 2 kartus, o stiprumas – 2,8 karto. Naudojamos erdviškai sustiprintos konstrukcijos.

Rišikliai yra sintetiniai polimerai (polimerinis anglies pluoštas); sintetiniai polimerai, kuriems taikoma pirolizė (koksuotas anglies pluoštas); pirolitinė anglis (pirokarboniniai anglies pluoštai).

Epoksifenolio anglies pluoštu sutvirtintas KMU-1l, sutvirtintas angline juosta, ir KMU-1u ant virvės, viskerizuotas ūsais, gali veikti ilgą laiką iki 200 °C temperatūroje.

Anglies pluoštai KMU-3 ir KMU-2l gaminami naudojant epoksianilino-formaldehido rišiklį, jie gali būti naudojami iki 100 °C temperatūroje. Anglies pluoštai KMU-2 ir
KMU-2l poliimido rišiklio pagrindu gali būti naudojamas iki
300 °C.

Anglies pluoštai išsiskiria dideliu statistiniu ir dinaminiu atsparumu nuovargiui ir išlaiko šią savybę esant normaliai ir labai žemai temperatūrai (didelis pluošto šilumos laidumas neleidžia savaimei įkaisti medžiagai dėl vidinės trinties). Jie yra atsparūs vandeniui ir cheminėms medžiagoms. Po oro poveikio rentgeno spinduliai ir E beveik nesikeičia.

Anglies pluoštu armuoto plastiko šilumos laidumas yra 1,5-2 kartus didesnis nei stiklo pluoštu armuotų plastikų šilumos laidumas. Jie turi šias elektrines savybes: = 0,0024-0,0034 Ohm cm (išilgai pluoštų); ? = 10 ir tg =0,001 (esant 10 Hz srovės dažniui).

Anglies stiklo pluošte yra stiklo pluošto kartu su anglimi, todėl sumažėja medžiagos kaina.

3.5. Anglies pluoštas su anglies matrica.

Koksuotos medžiagos gaminamos iš įprastų polimerinių anglies pluoštų, kurie yra pirolizuojami inertinėje arba redukuojančioje atmosferoje. 800-1500 °C temperatūroje susidaro karbonizuoti, 2500-3000 °C – grafitizuoti anglies pluoštai. Norint gauti pirokarbonines medžiagas, kietiklis išdėstomas pagal gaminio formą ir dedamas į krosnį, į kurią patenka dujinis angliavandenilis (metanas). Esant tam tikram režimui (temperatūra 1100 °C ir liekamasis slėgis 2660 Pa), metanas suyra ir susidariusi pirolizinė anglis nusėda ant armatūros pluoštų, juos surišdama.

Rišiklio pirolizės metu susidaręs koksas turi didelį sukibimo stiprumą su anglies pluoštu. Šiuo atžvilgiu kompozitinė medžiaga turi aukštas mechanines ir abliacines savybes bei atsparumą šiluminiam smūgiui.

Anglies pluoštas su KUP-VM tipo anglies matrica yra 5-10 kartų didesnis nei specialus grafitas, kaitinant inertinėje atmosferoje ir vakuume, jis išlaiko stiprumą iki 2200;
°C, oksiduojasi ore 450 °C temperatūroje ir reikalinga apsauginė danga.
Vieno anglies pluošto kompozito su anglies matrica trinties koeficientas yra didelis (0,35-0,45), o susidėvėjimas mažas (stabdymui 0,7-1 mikronas).

3.6. Boro pluoštai.

Boro pluoštai – tai polimerinio rišiklio ir stiprintuvo – boro pluošto kompozicijos.

Boro pluoštai pasižymi dideliu gniuždymo, šlyties ir šlyties stipriu, mažu valkšnumu, dideliu kietumu ir tamprumo moduliu, šilumos laidumu ir elektriniu laidumu. Boro pluoštų ląstelių mikrostruktūra užtikrina didelį šlyties stiprumą matricos sąsajoje.

Be ištisinio boro pluošto, naudojami kompleksiniai boro stiklo nitratai, kuriuose keli lygiagrečiai boro pluoštai yra pinti stiklo pluoštu, kuris suteikia matmenų stabilumą. Naudojant boro stiklo siūlus lengviau technologinis procesas medžiagos gamyba.

Modifikuoti epoksidiniai ir poliimido rišikliai naudojami kaip matricos boro pluošto nitratams gaminti. Boro pluoštai KMB-1 ir
KMB-1k skirti ilgalaikiam darbui 200 °C temperatūroje; KMB-3 ir KMB-3k nereikia aukštas spaudimas apdorojimo metu ir gali veikti ne aukštesnėje kaip 100 °C temperatūroje; KMB-2k veikia esant 300 °C temperatūrai.

Boro pluoštai pasižymi dideliu atsparumu nuovargiui ir yra atsparūs radiacijai, vandeniui, organiniams tirpikliams ir tepalams.

3.7. Organiniai pluoštai.

Organiniai pluoštai yra kompozicinės medžiagos, susidedančios iš polimero rišiklio ir sintetinių pluoštų pavidalo sutvirtinimų (užpildų). Tokios medžiagos turi mažą masę, santykinai didelį specifinį stiprumą ir standumą, yra stabilios, veikiant kintamoms apkrovoms ir staigiems temperatūros pokyčiams. Sintetinių pluoštų stiprumo praradimas tekstilės apdorojimo metu yra nedidelis; Jie nejautrūs pažeidimams.

Organiniams pluoštams stipriklio ir rišiklio linijinio plėtimosi tamprumo modulio ir temperatūros koeficientų vertės yra artimos.
Rišiklio komponentų difuzija į pluoštą ir tarp jų vyksta cheminė sąveika. Medžiagos struktūra be defektų. Poringumas neviršija 1-3% (kitose medžiagose 10-20%). Taigi organinių pluoštų mechaninių savybių stabilumas esant staigiems temperatūros pokyčiams, smūgiams ir ciklinėms apkrovoms. Atsparumas smūgiams yra didelis (400-700 kJ/m²). Šių medžiagų trūkumas yra palyginti mažas stiprumas gniuždant ir didelis valkšnumas (ypač elastiniams pluoštams).

Organiniai pluoštai yra atsparūs agresyviai aplinkai ir drėgnam atogrąžų klimatui; Dielektrinės savybės yra aukštos, o šilumos laidumas yra mažas. Dauguma organų skaidulų gali veikti ilgą laiką 100-150 °C temperatūroje, o poliimido rišiklio ir polioksadiazolo pluoštų pagrindu pagamintų pluoštų – 200-300 °C temperatūroje.

Kombinuotose medžiagose kartu su sintetiniais pluoštais naudojami mineraliniai pluoštai (stiklo, anglies pluošto ir boro pluoštas). Tokios medžiagos turi didesnį stiprumą ir standumą.

4. Ekonominis kompozitinių medžiagų naudojimo efektyvumas.

Kompozitinių medžiagų panaudojimo sritys nėra ribojamos. Jie naudojami aviacijoje labai apkrautoms orlaivių dalims (apvalkalams, tarpams, briaunoms, plokštėms ir kt.) ir varikliams (kompresorių mentėms ir turbinoms ir kt.), kosmoso technikoje šildomų prietaisų jėgos konstrukcijų komponentams, standikliai, plokštės, automobilių pramonėje kėbulams, spyruoklėms, rėmams, kėbulo plokštėms, buferiams ir kt. palengvinti, kasybos pramonėje (gręžimo įrankiai, kombainų dalys ir kt.), civilinėje inžinerijoje (tiltų tarpatramiai, surenkamų elementų daugiaaukščių pastatų konstrukcijos ir kt.) ir tt) ir kitose šalies ūkio srityse.

Kompozitinių medžiagų naudojimas suteikia naują kokybinį šuolį didinant variklių, energijos ir transporto įrenginių galią, mažinant mašinų ir prietaisų svorį.

Pusgaminių ir gaminių iš kompozicinių medžiagų gamybos technologija yra gana gerai išvystyta.

Kompozitinės medžiagos su nemetaline matrica, būtent polimeriniai anglies pluoštai, yra naudojamos laivų statybos ir automobilių pramonėje (automobilių kėbulas, važiuoklė, sraigtai); Iš jų gaminami guoliai, šildymo plokštės, sporto įranga, kompiuterių dalys. Didelio modulio anglies pluoštas naudojamas orlaivių dalių, įrangos gamybai chemijos pramonė, rentgeno aparatūroje ir kt.

Anglies pluoštai su anglies matrica pakeičia įvairias grafito rūšis. Jie naudojami šiluminei apsaugai, orlaivių stabdžių diskams ir chemiškai atspariai įrangai.

Iš boro pluošto pagaminti gaminiai naudojami aviacijos ir kosmoso technikoje (profiliai, plokštės, kompresorių rotoriai ir mentės, sraigtų mentės ir sraigtasparnio transmisijos velenai ir kt.).

Organiniai pluoštai naudojami kaip izoliacinė ir konstrukcinė medžiaga elektros ir radijo pramonėje, aviacijos technologijose ir automobilių pramonėje; Iš jų gaminami vamzdžiai, talpyklos reagentams, laivų korpusų dangos ir kt.

Įrangos pirkimo-pardavimo skelbimus galite peržiūrėti adresu

Galite aptarti polimerų prekių ženklų pranašumus ir jų savybes adresu

Užregistruokite savo įmonę įmonių kataloge

Kompozitinės medžiagos arba, kaip jie paprastai vadinami, kompozitai, padarė revoliuciją daugelyje pramonės šakų ir išpopuliarėjo aukštųjų technologijų gaminiuose, kurie turi būti lengvi, bet tuo pat metu labai atsparūs mechaniniam poveikiui. Tikėtina ekonominė nauda aukštųjų technologijų projektuose, tokiuose kaip karinių ir kosminių technologijų plėtra, visų pirma siejama su lengvomis, aukštai temperatūrai atspariomis kompozitinėmis medžiagomis, kurios sumažina galutinių produktų svorį, eksploatavimo išlaidas ir degalų sąnaudas.

Šiuolaikinė aviacija – tiek karinė, tiek civilinė – būtų žymiai mažiau efektyvi be kompozitinių medžiagų. Tiesą sakant, šios konkrečios pramonės reikalavimai medžiagoms (kurios, viena vertus, turi būti lengvos, o kita vertus, pakankamai tvirtos) buvo pagrindinė jų vystymosi ir plėtros varomoji jėga. Dabar visuotinai priimta, kad orlaivių sparnai, uodegos, oro sraigtai ir variklių turbinų mentės yra gaminami iš modernių kompozitinių medžiagų. Tas pats pasakytina apie daugumą jų vidinės konstrukcijos ir fiuzeliažo dalių. Atvejai kai kurių mažų lėktuvas jau visiškai pagamintas iš kompozicinių medžiagų. Dideli komerciniai orlaiviai paprastai naudoja šias medžiagas savo sparnams, uodegoms ir kėbulo plokštėms gaminti.

Kompozicinės vidaus jungčių jungtys, tiekiamos rinkai pagal jos poreikius ir vartotojų reikalavimus, sėkmingai pakeičia ankstesnes jungtis, kurios buvo pagamintos iš žalvario, nikelio, aliuminio, bronzos ar iš nerūdijančio plieno. Kompozitinės jungtys idealiai tinka naudoti aplinkoje aplinką kur reikalingas atsparumas aukštai temperatūrai ir atitiktis elektromagnetinio suderinamumo reikalavimams. Naudojant, praktiškai neišsiskiria toksiški dujiniai produktai ir ypač, o svarbiausia, halogenai. Kompozitinės medžiagos yra tvirtesnės už plieną, pasižymi dideliu atsparumu korozijai ir turi daugiau didelis patikimumas ir ilgaamžiškumą bei tuo pačiu metu turi žymiai mažesnį svorį nei jų plieno kolegos.

Kompozitinių medžiagų gamyba

Kompozitai yra sudaryti iš kelių atskirų medžiagų. Kompozitinės medžiagos kūrimo tikslas – sukurti kokią nors naują medžiagą, kuri naudingiausiu būdu sujungtų jos sudedamųjų dalių savybes. Kompozitinės medžiagos turi du komponentus: matricą (rišiklį) ir armuojančius elementus (užpildus).

Norint sukurti kompozicinę medžiagą, reikalingas bent vienas kiekvieno tipo komponentas. Daugumoje šiuolaikinių kompozitinių medžiagų matricai naudojami termoplastiniai arba termoreaktingi plastikai (taip pat vadinami dervomis). Plastikai yra polimerai, kurie sulaiko armuojančius elementus ir padeda apibrėžti norimą fizines savybes galutinis produktas.

Termoplastiniai plastikai pasižymi tuo, kad žemoje temperatūroje yra kieti, tačiau kaitinant suminkštėja. Nors jie naudojami rečiau nei termoreaktingi plastikai, jie turi tam tikrų pranašumų, tokių kaip didesnis atsparumas lūžiams, ilgesnis žaliavos galiojimo laikas ir perdirbamumas. Termoplastinių plastikų naudojimas yra saugesnis ir mažiau teršiantis darbo vieta, nes ruošiant juos tiesioginiam naudojimui nereikia organinių tirpiklių joms sukietinti.

Serija Deutsch ACT atstovauja didelio našumo kompozitinės jungtys, pagamintas pagal standartą MIL-DTL-38999.

Bet kurios jungties veikimas priklauso nuo jo sudedamųjų dalių veikimo. Kompozitinių medžiagų naudojimas ACT serijoje padidino jungties korpuso ir sriegio fiksavimo mechanizmo stiprumą, todėl galimų sujungimo ciklų skaičius pasiekė 1500. Kompozitinių medžiagų naudojimas taip pat padidino jungčių atsparumą korozijai (2000 valandų druskoje). purškimo sąlygos). Be to, šios serijos jungtys yra su fiksavimo skląsčiais, kurie turi teigiamą poveikį veikimui ir ilgaamžiškumui. gyvenimo ciklas jungtis.

Termoreaktingi plastikai arba termoreaktingi plastikai, pradinės formos yra skystos būsenos, tačiau pakaitinus sukietėja ir tampa kietos (vulkanizuojamos). Kietėjimo procesas yra negrįžtamas, todėl šios medžiagos, veikiamos aukštoje temperatūroje, nebetampa minkštos. Pavyzdžiui, kai plastikinė matrica yra sutvirtinta stiklo pluoštu, termoreaktingai atsparūs nusidėvėjimui ir yra labai patvarūs net ir atšiaurioje aplinkoje. Tokios medžiagos suteikia tiek dizaino lankstumo, tiek didelio elektrinio stiprumo.

Jei kompozitus skirstome pagal matricinę medžiagą, išskiriame: termoreaktingus kompozitus, kompozitus naudojant trumpus (smulkintus) pluoštus ir termoreaktingus su ilgais pluoštais arba armuotus pluoštais. Labiausiai žinomos medžiagos tokioms matricoms yra poliesteriai (poliesteris), epoksidinės dervos, fenolio formaldehidai, poliimidai, poliamidai ir polipropilenas. Keramika, anglis ir metalai taip pat naudojami kaip matricos kai kurioms labai specifinėms reikmėms. Pavyzdžiui, keramika naudojama, kai medžiaga yra veikiama labai aukštų temperatūrų, o anglis naudojama gaminiams, kurie yra veikiami trinties ir dilimo.

Polimerai Jie naudojami ne tik kaip matricinė medžiaga, bet ir kaip gerai patikrintos armuojančios medžiagos kompozitams stiprinti. Pavyzdžiui, kevlaras yra polimerinis pluoštas, kuris yra labai stiprus ir suteikia kompozitinei medžiagai standumo ir tvirtumo. Nors stiklo pluoštas yra dažniausiai naudojamas sutvirtinimo variantas, kompozitams taip pat gali būti naudojama metalinė armatūra armatūros strypo pavidalu, siekiant sustiprinti kitus metalus, pavyzdžiui, metalo matricos kompozitus (MMC). Palyginti su polimerinės matricos kompozitais, MMC yra atsparesni užsidegimui ir gali veikti platesniame temperatūrų diapazone, yra nehigroskopiški, turi didesnį elektros laidumą ir šilumos laidumą, yra atsparūs radiacijos poveikiui ir neišskiria toksiškų dujų. Tačiau jie paprastai yra brangesni nei analogai, kuriuos jie pakeičia, ir naudojami ten, kur jų kaina yra didesnė specifikacijas ir savybės gali pateisinti padidėjusias išlaidas.

Šiandien šios medžiagos Dažniausiai jie naudojami orlaivių komponentuose ir kosminėse sistemose.

Patvarumas ir atsparumas pakilusios temperatūros– svarbiausios polimerų, naudojamų aukštųjų technologijų reikmėms, charakteristikos. Produktai, skirti naudoti komercinėje ir karinėje erdvėje, turi būti gaminami naudojant vadinamuosius inžinerinius plastikus arba kitus specializuotus aukštos temperatūros polimerus. Inžineriniai plastikai, tokie kaip polieterimidas (PEI), poliftalamidas (PPA), polifenileno sulfidas (PPS) ir poliesterimidas (PAI), yra sukurti ir skirti specialiai naudoti aukštesnėje darbo temperatūroje. Tokios dervos kaip polieteriterketonas (PEEK) ir įvairūs skystųjų kristalų polimerai (LCP) taip pat gali atlaikyti itin aukštą temperatūrą. Šie modernūs aukštųjų technologijų plastikai taip pat atitinka toksiškų emisijų reikalavimus ir yra atsparūs ugniai.

Kompozitinių medžiagų naudojimo pranašumai

Daugeliu mūsų aspektų esame priklausomi nuo kompozicinių medžiagų Kasdienybė. Stiklo pluošto kompozicinės medžiagos buvo sukurtos praėjusio amžiaus 40-ųjų pabaigoje, tai yra pirmosios modernios kompozicinės medžiagos ir vis dar plačiai naudojamos. Bendrame šiuo metu gaminamų kompozitinių medžiagų kiekyje stiklo pluošto medžiagos užima apie 65 proc. Galite naudoti gaminius, pagamintus iš stiklo pluošto kompozicinės medžiagos, net to nesuvokdami.

Vis didėjantis kompozitinių medžiagų gamintojų skaičius ir jų pasiūlos rinkoje augimas leidžia vartotojams rinktis reikalingos medžiagos atsižvelgiant į daugybę jų privalumų, tokių kaip:

• Kompozitai yra neįtikėtinai lengvi, todėl vis dažniau naudojami vidinėse jungčių sistemose (jungtyse), kur mažas svoris yra veiksnys. Daugumoje šių pritaikymų įprastas svorio sutaupymas naudojant kompozitus, palyginti su aliuminiu, yra maždaug 40 %, o palyginti su žalvario ir nerūdijančio plieno dalimis – 80 %.
• Kompozitinės medžiagos yra itin patvarios. Pavyzdžiui, didelio stiprumo pluošto struktūros kompozitai plačiai naudojami kūno šarvuose. Dėl didelio tokių kompozitinių medžiagų stiprumo kariai yra gerai apsaugoti nuo skeveldrų ir kulkų.
• Kompozitai yra labai atsparūs agresyvioms cheminėms medžiagoms ir niekada nerūdys ir nerūdys. Būtent todėl jūrų pramonė viena pirmųjų pradėjo juos naudoti.
• Polimeriniai plastikai yra mažiau jautrūs mechaniniam rezonansui, todėl dalys su srieginėmis jungtimis, pagamintomis iš šių medžiagų, yra mažiau linkusios atsilaisvinti ir atsisukti, kai yra veikiamos smūgių ir stiprios vibracijos.
• Kai kurie kompozitai nėra laidūs elektrai. Tai svarbu, nes kompozitinės medžiagos dažnai reikalingos ten, kur reikalingas stiprumas ir aukštos elektros izoliacinės savybės.
• Kompozitai gali susilpninti magnetinius laukus, sumažinti magnetinių laukų poveikį korozijai ir slopinti vadinamąjį „akustinį parašą“, ty kiekvieno prietaiso charakteristikas akustinę spinduliuotę, kuri yra labai svarbi savybė kuriant produktus, kurių tikimybė maža. aptikimas yra svarbus.

Dalys, pagamintos iš kompozitų, lūžtų veikiant įtempiams daug mažesne tikimybe nei dalys, pagamintos iš metalo. Mažas įtrūkimas metalinėje detalėje gali labai greitai išsivystyti į katastrofišką ir su labai rimtomis pasekmėmis. Pluoštinės medžiagos savo sudėtingoje kompozicinėje struktūroje gali paskirstyti vidinį įtempį ir blokuoti mažų įtrūkimų plėtimąsi.

Apkrova bet kuriame kompozite pasiskirsto po jo pluoštus, būtent pluoštai neša visą apkrovą, todėl jų tipas, skaičius, orientacija ir tiesiškumas lemia jų efektyvumą. Stiklo pluošto kompozitai naudojami tais atvejais, kai tuo pačiu metu reikalingas standumas, aukštos elektros izoliacijos savybės ir atsparumas dilimui. Anglies pluoštai kompozicinėse medžiagose naudojami tais atvejais, kai reikia didelio stiprumo ir standumo. Kompozito dervos matrica, paskirstyta tarp pluoštų, juos apsaugo ir išlaiko pluoštus tinkamoje vietoje ir orientacijoje. Matricos dervos tipas lemia jos sugėrimo savybes tiek vandeniui (higroskopiškumas), tiek cheminiams junginiams, mechanines savybes esant aukštai temperatūrai, atsparumą gniuždymui ir mechaninį standumą.

Be to, dervos tipas lemia galutinio produkto gamybos būdą ir jo kainą, palyginti su alternatyviais dervos rūšimis ir gamybos metodais.

Kompozitų naudojimas gynybos ir aviacijos pramonėje

Svarbiausias iš visų kompozitinių medžiagų privalumų yra jų stiprumas ir standumas kartu su mažu savituoju sunkiu. Sunkiausia konstruoti sudėtingas sudėtines dalis, kurios išnaudoja šias savybes, tačiau vis tiek turi atitikti būtinus geometrinių matmenų, montavimo ir funkcinio naudojimo reikalavimus. Tačiau pasirinkę tinkamą armuojančios medžiagos ir matricinės medžiagos derinį, gamintojai gali užtikrinti, kad gaminys turi visas būtinas savybes, kurios atitiks tiek jo specifinei konstrukcijai, tiek konkrečiam naudojimo tikslui keliamus reikalavimus.

Elektros jungtys, užtikrinančios maitinimą ir duomenų perdavimą kariniuose ir aviacijos gaminiuose, nuolat mažėja ir lengvėja. Daugelis karinių klientų ieško mažesnių, lengvesnių ir lankstesnių sprendimų, atitinkančių griežtus pramoninius stiprumo ir ilgaamžiškumo reikalavimus. Naujausi įvykiai šioje srityje konstruktyvius sprendimus ir medžiagos leido padaryti šuolį jungčių gamybos ir atlikimo technologijose, kurios užtikrina tiek aukštas jų technines charakteristikas, tiek būtinus aplinkosaugos reikalavimus.

Kompozitai yra daugelio pagrindas modernūs projektai minimaliai pastebimo poveikio įrenginių kūrimo srityje. Vienas iš jų – nepilotuojami orlaiviai (UAV). Kompozitinės medžiagos buvo labai aktyviai naudojamos jų projektavimui, todėl jas buvo galima aptikti tik iš arti.

Kompozitai pasižymi dideliu patvarumu ir standumu, todėl yra tinkamos medžiagos aviacijos elektronikoje naudojamoms sistemoms.

Šios medžiagos pasižymi mažesniu svoriu, dideliu stiprumu ir ilgaamžiškumu, kurie gerokai viršija daugelio metalų ir nekompozicinių termoreaktingų medžiagų savybes.

Ypatinga aplinkos būklė erdvėje reikalauja specialių komponentų, kuriuos būtų galima naudoti kosmoso sąlygomis, be to, jie turi atitikti toksiškų dujų emisijos nebuvimo reikalavimus ir būti pagaminti iš nemagnetinių medžiagų. Anglies pagrindu pagaminti kompozitai yra pagrindinė šiuolaikinių nešančiųjų raketų ir daugkartinio naudojimo erdvėlaivių šiluminių skydų medžiaga. Jie taip pat plačiai naudojami antenų atšvaituose, erdvėlaivių traversuose, naudingosios apkrovos skyriaus adapteriuose, sujungimo konstrukcijose ir daugkartinio naudojimo erdvėlaivių šilumos skyduose.

Neabejotina, kad kompozitinės medžiagos vis dažniau kuriamos taip, kad atitiktų specifinius vidinių jungčių sistemų reikalavimus, nepaisant vis sudėtingėjančio tiek jų projektavimo, tiek gamybos proceso, šias medžiagas dėl savo savybių verta naudoti. Kompozitų naudojimo kliūtis dažniausiai yra jų kaina. Nors patys gamybos procesai dažnai būna efektyvesni, kai naudojamos kompozitinės medžiagos, tačiau pačios žaliavos yra brangios. Žinoma, kompozitai niekada negalės visiškai pakeisti tradicinių medžiagų, tokių kaip plienas, tačiau dideli kompozitų pranašumai leidžia realiai sutaupyti sąnaudų, sumažinti degalų sąnaudas ir sutaupyti visos sistemos priežiūros, taip padidinant daugelio įrenginių tarnavimo laiką. gynybos ir kosmoso gaminiai. Be jokios abejonės, turėtume žinoti visas galimybes, kurias mums gali suteikti kompozitai.

Remiantis medžiaga iš svetainės www.connectorsupplier.com
Jenny Bieksha, Bishop & Associates Inc.
Vertimas: Vladimiras Rentyukas
Straipsnis publikuotas žurnale “Bulletin of Electronics” Nr.1 ​​2014 m

Kompozitinės medžiagos

Sudėtinė medžiaga (sudėtinis, KM) - nevienalytė kieta medžiaga, susidedanti iš dviejų ar daugiau komponentų, tarp kurių galime išskirti armuojančius elementus, suteikiančius reikiamas mechanines medžiagos charakteristikas, ir matricą (arba rišiklį), užtikrinančią bendrą armatūros elementų veikimą.

Kompozito mechanines savybes lemia ryšys tarp armuojančių elementų ir matricos savybių, taip pat ryšio tarp jų stiprumas. Medžiagos efektyvumas ir našumas priklauso nuo teisingas pasirinkimas originalūs komponentai ir jų derinimo technologija, skirta užtikrinti tvirtą komponentų ryšį, išlaikant originalias jų charakteristikas.

Sujungus armuojančius elementus ir matricą, susidaro kompozito savybių kompleksas, kuris ne tik atspindi pradines jo komponentų charakteristikas, bet ir apima savybes, kurių izoliuoti komponentai neturi. Visų pirma, sąsajų buvimas tarp armatūros elementų ir matricos žymiai padidina medžiagos atsparumą įtrūkimams, o kompozituose, skirtingai nei metaluose, statinio stiprumo padidėjimas nesumažėja, o, kaip taisyklė. lūžimo atsparumo charakteristikų padidėjimas.

Kompozitinių medžiagų privalumai

Verta iš karto nustatyti, kad CM yra sukurti šioms užduotims atlikti ir todėl negali turėti visų įmanomų privalumų, tačiau projektuodamas naują kompozitą inžinierius gali suteikti jam charakteristikas, žymiai pranašesnes už tradicinių medžiagų charakteristikas, įgyvendindamas tam tikrą tikslą. tam tikru mechanizmu, bet prastesnės už juos bet kokiais kitais aspektais. Tai reiškia, kad CM negali būti geresnė už tradicinę medžiagą viskuo, tai yra, kiekvienam gaminiui inžinierius atlieka visus reikiamus skaičiavimus ir tik tada parenka optimalų tarp medžiagų gamybai.

• didelis specifinis stiprumas
• didelis tvirtumas (tamprumo modulis 130…140 GPa)
• didelis atsparumas dilimui
• didelis nuovargio stiprumas
• Iš CM galima pagaminti stabilių matmenų konstrukcijas

Be to, skirtingos kompozitų klasės gali turėti vieną ar daugiau privalumų. Kai kurių privalumų negalima pasiekti vienu metu.

Kompozitinių medžiagų trūkumai

Dauguma kompozitų klasių (bet ne visos) turi trūkumų:

• auksta kaina
• savybių anizotropija
• išaugo gamybos žinių intensyvumas, specialios brangios įrangos ir žaliavų poreikis, todėl vystėsi pramoninės gamybos ir mokslinę šalies bazę

Naudojimo sritys

Vartojimo prekės

Mechaninė inžinerija

Charakteristika

Ši technologija naudojama papildomoms apsauginėms dangoms formuoti ant paviršių plieno-gumos trinties poromis. Technologijų naudojimas leidžia padidinti pramoninės įrangos, veikiančios vandens aplinkoje, tarpiklių ir velenų darbo ciklą.

Kompozitinės medžiagos susideda iš kelių funkcinių puikios medžiagos. Neorganinių medžiagų pagrindas yra magnio, geležies, aliuminio silikatai, modifikuoti įvairiais priedais. Faziniai perėjimai šiose medžiagose vyksta esant gana didelėms vietinėms apkrovoms, artimoms galutiniam metalo stiprumui. Tokiu atveju ant paviršiaus didelių vietinių apkrovų srityje susidaro didelio stiprumo metalo keramikos sluoksnis, dėl kurio galima keisti metalinio paviršiaus struktūrą.

Specifikacijos

Priklausomai nuo kompozicinės medžiagos sudėties, apsauginė danga gali būti apibūdinama šiomis savybėmis:

• storis iki 100 mikronų;
• veleno paviršiaus švarumo klasė (iki 9);
• turėti 1–3 mikronų dydžio poras;
• trinties koeficientas iki 0,01;
• didelis sukibimas su metaliniais ir guminiais paviršiais.

Techniniai ir ekonominiai privalumai

• Didelių vietinių apkrovų srityje ant paviršiaus susidaro didelio stiprumo metalo keramikos sluoksnis
• Politetrafluoretileno paviršiuje suformuotas sluoksnis turi mažą trinties koeficientą ir mažą atsparumą abrazyviniam nusidėvėjimui;
• Metalo-organinės dangos yra minkštos, turi mažą trinties koeficientą, porėtą paviršių, o papildomo sluoksnio storis – keli mikronai.

Technologijos taikymo sritys

• paraiška į darbinis paviršius sandarikliai, siekiant sumažinti trintį ir sukurti atskiriamąjį sluoksnį, kuris neleidžia gumai prilipti prie veleno poilsio metu.
• didelio greičio varikliai vidaus degimas automobilių ir orlaivių gamybai.

Aviacija ir astronautika

Ginklai ir karinė technika

Dėl savo savybių (stiprumo ir lengvumo) kompozitinės medžiagos naudojamos kariniuose reikaluose gamybai. įvairių tipųšarvai:

• šarvai karinei technikai

taip pat žr

• IBFM_(novatoriškos_statybos_ir_apdailos_medžiagos)

Nuorodos

Wikimedia fondas. 2010 m.

• Sudėtinis
• Jūrų enciklopedijos žinynas

Sudėtinės lanksčios jungtys- 1 pav. Trijų sluoksnių sienos schema: 1. Vidinė sienos dalis; 2. Lankstus sujungimas; 3. Izoliacija; 4. oro tarpas; 5. Sienos dalis

IBFM (novatoriškos statybinės ir apdailos medžiagos)- IBFM (trumpinys iš Innovation Buildind and Facing Materials, Innovative Building and Finishing Materials) yra nauja statybos produktų kategorija, apjungianti statybines ir apdailos medžiagas. Dekoravimo medžiagos pagal principą... ... Vikipedija

anglies pluoštu sustiprintas plastikas- Terminas anglies pluoštu sustiprintas plastikas Terminas anglų kalba anglies pluoštu sustiprintas plastikas Sinonimai Santrumpos CFRP Susiję terminai kompozitinės medžiagos, polimerai, anglies nanomedžiagos Apibrėžimas kompozicinės medžiagos, susidedančios iš anglies pluoštų ir... ... Enciklopedinis nanotechnologijų žodynas

PLASTIKAI- (plastikai, plastikai). Didelė klasė polimerinių organinių lengvai formuojamų medžiagų, iš kurių galima pagaminti lengvus, standžius, patvarius, atsparius korozijai gaminius. Šios medžiagos daugiausia susideda iš anglies (C), vandenilio (H),... Collier enciklopedija

Peilis- Šis terminas turi kitas reikšmes, žr. Peilis (reikšmės). Peilis (ikislaviškai *nožь nuo *noziti iki perdurti) pjovimo įrankis, kurio darbinė dalis yra ašmenys - kietos medžiagos (dažniausiai metalo) juostelė su ašmenimis ant ... Wikipedia

Sraigtasparnio Colibri EC120 B skrydžio charakteristikos- Colibri EC120 B yra universalus lengvasis sraigtasparnis, galintis skraidinti iki keturių keleivių. Erdviame krovinių skyriuje telpa penki dideli lagaminai. Malūnsparnio avarija netoli Murmansko Kūrėjas: Prancūzijos, Vokietijos ir Ispanijos grupė... ... Naujienų kūrėjų enciklopedija

Anglies nanovamzdeliai- Šis terminas turi kitas reikšmes, žr. Nanovamzdeliai. Scheminis nanovamzdelio atvaizdavimas... Vikipedija

kompozitinė medžiaga sudlal, kompozitinė medžiaga impex
Sudėtinė medžiaga(km), sudėtinis- dirbtinai sukurta nevienalytė ištisinė medžiaga, susidedanti iš dviejų ar daugiau komponentų su aiškia sąsaja tarp jų. Daugumoje kompozitų (išskyrus sluoksniuotus) komponentus galima suskirstyti į matricą (arba rišiklį) ir sutvirtinančius elementus (arba užpildus). Konstrukcinės paskirties kompozituose armavimo elementai dažniausiai suteikia reikiamas medžiagos mechanines charakteristikas (stiprumą, standumą ir kt.), o matrica užtikrina bendrą armatūros elementų veikimą ir apsaugą nuo mechaninių pažeidimų bei agresyvios cheminės aplinkos.

Mechaninį kompozicijos elgesį lemia armuojančių elementų ir matricos savybių santykis, taip pat ryšių tarp jų stiprumas. Sukurto gaminio charakteristikos ir savybės priklauso nuo pradinių komponentų pasirinkimo ir jų derinimo technologijos.

Sujungus armuojančius elementus ir matricą, susidaro kompozicija, turinti savybių rinkinį, atspindintį ne tik pirmines jos komponentų savybes, bet ir naujas savybes, kurių atskiri komponentai neturi. Pavyzdžiui, sąsajų tarp armatūros elementų ir matricos buvimas žymiai padidina medžiagos atsparumą įtrūkimams, o kompozicijose, skirtingai nuo vienalyčių metalų, statinio stiprumo padidėjimas nesumažėja, o, kaip taisyklė, lūžimo atsparumo charakteristikų padidėjimas.

Kompozicijai sukurti naudojami įvairūs sutvirtinantys užpildai ir matricos. Tai getinaksas ir tekstolitas (laminuotas plastikas iš popieriaus ar audinio, suklijuotas termoreaktyviais klijais), stiklas ir grafito plastikas (audinis arba suvyniotas pluoštas iš stiklo arba grafito, impregnuotas epoksidiniais klijais), fanera. Yra medžiagų, kuriose ploni pluoštai, pagaminti iš didelio stiprumo lydinių, užpildomi aliuminio mase. Bulatas yra viena iš seniausių kompozitinių medžiagų. Jame ploniausi daug anglies turinčio plieno sluoksniai (kartais siūlai) „suklijuojami“ minkšta mažai anglies turinčia geležimi.

Medžiagų mokslininkai eksperimentuoja siekdami sukurti medžiagas, kurios būtų patogesnės gaminti, taigi ir efektyvesnės. pigios medžiagos. Tiriamos savaime augančios kristalinės struktūros, suklijuotos į vientisą masę polimeriniais klijais (cementai, pridedant vandenyje tirpių klijų), termoplastinės kompozicijos su trumpais armuojančiais pluoštais ir kt.

• 1 Kompozitų klasifikacija
• 2 Kompozitinių medžiagų privalumai
• 3 Kompozitinių medžiagų trūkumai
  • 3.1 Didelė kaina
  • 3.2 Savybių anizotropija
  • 3.3 Mažas atsparumas smūgiams
  • 3.4 Didelis specifinis tūris
  • 3.5 Higroskopiškumas
  • 3.6 Toksiškumas
  • 3.7 Mažas tinkamumas naudoti
• 4 Programos
  • 4.1 Vartojimo prekės
  • 4.2 Sporto įranga
  • 4.3 Medicina
  • 4.4 Mechaninė inžinerija
    • 4.4.1 Charakteristikos
    • 4.4.2 Techninės specifikacijos
    • 4.4.3 Techniniai ir ekonominiai pranašumai
    • 4.4.4 Technologijos taikymo sritys
  • 4.5 Aviacija ir astronautika
  • 4.6 Ginklai ir karinė įranga
• 5 Taip pat žr
• 6 Pastabos
• 7 Literatūra
• 8 Nuorodos

Kompozitų klasifikacija

Kompozitai paprastai skirstomi pagal armuojančio užpildo tipą:

• pluoštinis (sustiprinantis komponentas - pluoštinės struktūros);
• sluoksniuotas;
• užpildyti plastikai (armatūros komponentas - dalelės)
  • tūrinis (homogeniškas),
  • skeletas (pradinės struktūros užpildytos rišikliu).

Kompozitai taip pat kartais klasifikuojami pagal matricos medžiagą:

• kompozitai su polimerine matrica,
• kompozitai su keramine matrica,
• metalo matricos kompozitai,
• oksido-oksido kompozitai.

Kompozitinių medžiagų privalumai

Pagrindinis CM privalumas yra tai, kad medžiaga ir struktūra kuriami vienu metu. Išimtis yra prepregai, kurie yra pusgaminiai, skirti konstrukcijoms gaminti.

Verta iš karto nurodyti, kad CM yra sukurti šioms užduotims atlikti ir todėl negali turėti visų galimų pranašumų, tačiau projektuodamas naują kompozitą inžinierius gali suteikti jam charakteristikas, kurios yra žymiai pranašesnės už tradicinių medžiagų charakteristikas. tam tikrame mechanizme, bet prastesnės už juos bet kokiais kitais aspektais. Tai reiškia, kad CM negali būti geresnė už tradicinę medžiagą viskuo, tai yra, kiekvienam gaminiui inžinierius atlieka visus reikiamus skaičiavimus ir tik tada parenka optimalų tarp medžiagų gamybai.

• didelis savitasis stiprumas (stiprumas 3500 MPa)
• didelis tvirtumas (tamprumo modulis 130…140 - 240 GPa)
• didelis atsparumas dilimui
• didelis nuovargio stiprumas
• Iš CM galima pagaminti stabilių matmenų konstrukcijas
• lengvumas

Be to, skirtingos kompozitų klasės gali turėti vieną ar daugiau privalumų. Kai kurių privalumų negalima pasiekti vienu metu.

Kompozitinių medžiagų trūkumai

Kompozitinės medžiagos turi gana daug trūkumų, trukdančių joms plisti.

Auksta kaina

Didelę CM kainą lemia didelis gamybos žinių intensyvumas, būtinybė naudoti specialią brangią įrangą ir žaliavas, todėl išplėtota šalies pramoninė gamyba ir mokslinė bazė. Tačiau tai galioja tik paprastus valcuotus gaminius iš juodųjų metalų pakeičiant kompozitais. Lengvų gaminių atveju laimi sudėtingų formų gaminiai, korozijai atsparūs gaminiai, didelio stiprumo dielektriniai gaminiai, kompozitai. Be to, kompozitinių gaminių kaina dažnai yra mažesnė nei analogų, pagamintų iš spalvotųjų metalų ar nerūdijančio plieno.

Savybių anizotropija

Anizotropija – tai CM savybių priklausomybė nuo matavimo krypties pasirinkimo. Pavyzdžiui, vienkrypčio anglies pluošto tamprumo modulis išilgai pluoštų yra 10-15 kartų didesnis nei skersine kryptimi.

Siekiant kompensuoti anizotropiją, padidinamas saugos koeficientas, kuris gali kompensuoti CM pranašumą specifiniu stiprumu. To pavyzdys yra CM naudojimo patirtis gaminant MiG-29 naikintuvo vertikalią uodegą. Dėl naudojamo CM anizotropijos vertikali uodega buvo suprojektuota naudojant saugos koeficientą, kuris buvo standartinio aviacijos koeficiento 1,5 kartotinis, o tai galiausiai lėmė tai, kad sudėtinė vertikali Mig-29 uodega pasirodė esanti savo svoriu prilygsta klasikinės vertikalios uodegos struktūrai iš duraliuminio .

Tačiau daugeliu atvejų savybių anizotropija yra naudinga. Pavyzdžiui, vamzdžiai, veikiantys esant vidiniam slėgiui, patiria dvigubai didesnį trūkimo įtempį apskritimo kryptimi, palyginti su ašine kryptimi. Todėl vamzdis neturėtų būti vienodo stiprumo visomis kryptimis. Kompozitų atveju ši sąlyga gali būti lengvai pasiekiama dvigubai padidinus armatūrą apskritimo kryptimi, palyginti su ašine.

Mažas smūgio stiprumas

Dėl mažo atsparumo smūgiams taip pat reikia padidinti saugos koeficientą. Be to, mažas smūginis stipris sukelia didelę žalą CM gaminiams ir didelę paslėptų defektų tikimybę, kuriuos galima aptikti tik instrumentiniais tyrimo metodais.

Didelis specifinis tūris

Didelis specifinis tūris yra reikšmingas trūkumas naudojant CM srityse, kuriose griežtai ribojamas užimtas tūris. Tai taikoma, pavyzdžiui, viršgarsinės aviacijos sričiai, kur net nedidelis orlaivio tūrio padidėjimas žymiai padidina bangų aerodinaminį pasipriešinimą.

Higroskopiškumas

Kompozitinės medžiagos yra higroskopinės, tai yra, jos linkusios sugerti drėgmę, o tai yra dėl CM vidinės struktūros nenutrūkstamo. Ilgalaikio veikimo ir pasikartojančių temperatūros perėjimų per 0 Celsijaus metu vanduo, prasiskverbęs į CM struktūrą, sunaikina CM produktą iš vidaus (poveikis savo prigimtimi panašus į greitkelių sunaikinimą ne sezono metu). Teisybės dėlei reikia pažymėti, kad šis trūkumas taikomas pirmosios kartos kompozitams, kurių rišiklio sukibimas su užpildu buvo nepakankamai efektyvus, taip pat didelis tūris rišiklio matricoje. Šiuolaikiniai tipai Kompozitams, pasižymintiems dideliu rišiklio sukibimu su užpildu (pasiekiama naudojant specialius tepalus), gautiems vakuuminio formavimo metodais su minimaliu likutinių dujų ertmių kiekiu, šis trūkumas netaikomas, todėl visų pirma galima statyti kompozitinius laivus, gaminti kompozicinė armatūra ir kompozitines atramas oro linijoms.

Tačiau CM gali sugerti kitus skysčius, turinčius didelę prasiskverbimo savybę, pavyzdžiui, aviacinį žibalą ar kitus naftos produktus.

Toksiškumas

Veikimo metu CM gali išskirti dūmus, kurie dažnai yra toksiški. Jei CM naudojamas gaminant produktus, kurie bus arti žmonių (pavyzdžiui gali būti sudėtinis Boeing 787 Dreamliner fiuzeliažas), tada norint patvirtinti medžiagas reikia atlikti papildomus CM komponentų poveikio žmonėms tyrimus. naudojamas CM gamyboje.

Žemas veiklos efektyvumas

Kompozitinės medžiagos gali būti mažai pagaminamos, mažai prižiūrimos ir didelės eksploatacijos sąnaudos. Taip yra dėl to, kad reikia naudoti specialius daug darbo reikalaujančius metodus (o kartais ir rankų darbą), specialius įrankius objektams iš CM modifikuoti ir taisyti. Dažnai gaminiai, pagaminti iš CM, apskritai nėra modifikuojami ar taisomi.

Naudojimo sritys

Vartojimo prekės

• Gelžbetonis yra viena iš seniausių ir paprasčiausių kompozitinių medžiagų
• Meškerės pagamintos iš stiklo pluošto ir anglies pluošto
• Stiklo pluošto valtys
• Automobilių padangos
• Metalo kompozitai

Sporto įranga

Kompozitai tvirtai įsitvirtino sporte: aukšti pasiekimai reikalauja didelio stiprumo ir mažo svorio, o kaina nevaidina ypatingo vaidmens.

• Dviračiai
• Įranga, skirta slidinėjimas- lazdos ir slidės
• Ledo ritulio lazdos ir pačiūžos
• Jiems baidarės, kanoja ir irklai
• Kėbulo dalys lenktyniniams automobiliams ir motociklams
• Šalmai

Vaistas

Medžiaga dantų plombavimui. Plastikinė matrica užtikrina gerą užpildymą, o stiklo dalelių užpildas padidina atsparumą dilimui.

Mechaninė inžinerija

Mechaninėje inžinerijoje kompozitinės medžiagos plačiai naudojamos kuriant apsauginės dangos ant trinties paviršių, taip pat įvairių vidaus degimo variklių dalių (stūmoklių, švaistiklio) gamybai.

Charakteristika

Ši technologija naudojama papildomoms apsauginėms dangoms formuoti ant paviršių plieno-gumos trinties poromis. Technologijų naudojimas leidžia padidinti pramoninės įrangos, veikiančios vandens aplinkoje, tarpiklių ir velenų darbo ciklą.

Kompozitinės medžiagos yra sudarytos iš kelių funkciškai skirtingų medžiagų. Neorganinių medžiagų pagrindas yra magnio, geležies, aliuminio silikatai, modifikuoti įvairiais priedais. Faziniai perėjimai šiose medžiagose vyksta esant gana didelėms vietinėms apkrovoms, artimoms galutiniam metalo stiprumui. Tokiu atveju ant paviršiaus didelių vietinių apkrovų srityje susidaro didelio stiprumo metalo keramikos sluoksnis, dėl kurio galima keisti metalinio paviršiaus struktūrą.

Polimerinės medžiagos politetrafluoretileno pagrindu modifikuojamos itin smulkiais deimantų-grafito milteliais, gautais iš sprogstamųjų medžiagų, taip pat itin smulkiais minkštųjų metalų milteliais. Medžiagos plastifikavimas atliekamas santykinai žemoje (mažiau nei 300 °C) temperatūroje.

Organometalinėse medžiagose, gautose iš natūralių riebalų rūgščių, yra daug rūgščių funkcinių grupių. Dėl šios priežasties sąveika su paviršiaus metalo atomais gali būti vykdoma ramybės režimu. Trinties energija pagreitina procesą ir skatina kryžminių jungčių atsiradimą.

Specifikacijos

Priklausomai nuo kompozicinės medžiagos sudėties, apsauginė danga gali būti apibūdinama šiomis savybėmis:

• storis iki 100 mikronų;
• veleno paviršiaus švarumo klasė (iki 9);
• turėti 1–3 mikronų dydžio poras;
• trinties koeficientas iki 0,01;
• didelis sukibimas su metaliniais ir guminiais paviršiais.

Techniniai ir ekonominiai privalumai

• Didelių vietinių apkrovų srityje ant paviršiaus susidaro didelio stiprumo metalo keramikos sluoksnis;
• Politetrafluoretileno paviršiuje suformuotas sluoksnis turi mažą trinties koeficientą ir mažą atsparumą abrazyviniam nusidėvėjimui;
• Metalo-organinės dangos yra minkštos, turi mažą trinties koeficientą, porėtą paviršių, o papildomo sluoksnio storis – keli mikronai.

Technologijos taikymo sritys

• Darbinio paviršiaus sandarinimas, siekiant sumažinti trintį ir sukurti atskiriamąjį sluoksnį, kuris neleidžia gumai prilipti prie veleno poilsio metu.
• greitaeigiai vidaus degimo varikliai, skirti automobilių ir lėktuvų statybai.

Aviacija ir astronautika

Aviacijos ir kosmoso sektoriuje nuo 1960-ųjų buvo neatidėliotinas poreikis tvirtoms, lengvoms ir patvarioms konstrukcijoms. Kompozitinės medžiagos naudojamos orlaivių jėgos konstrukcijoms, dirbtiniams palydovams, šaudyklų šilumą izoliuojančioms dangoms, kosminiams zondams gaminti. Vis dažniau kompozitai naudojami oro ir erdvėlaivis, ir labiausiai apkrauti galios elementai.

Ginklai ir karinė technika

Dėl savo savybių (stiprumo ir lengvumo) CM naudojami kariniuose reikaluose įvairių tipų šarvams gaminti:

• kūno šarvai (taip pat žiūrėkite Kevlar)
• šarvai karinei technikai

Iki IV a. pr. Kr e. buvo plačiai naudojami lankuose kaip ginklai.

taip pat žr

• Kompozitinis sutvirtinimas
• Hibridinė medžiaga

Pastabos

1. J. Lubinas. 1.2 Terminai ir apibrėžimai // Kompozitinių medžiagų vadovas: 2 knygos = Handbook of Composites. - M.: Mechanikos inžinerija, 1988. - T. 1. - 448 p. - ISBN 5-217-00225-5.

Literatūra

• Kerber M. L., Polimerinės kompozicinės medžiagos. Struktūra. Savybės. Technologijos. - Sankt Peterburgas: Profesija, 2008. - 560 p.
• Vasiljevas V.V., Kompozitinių medžiagų konstrukcijų mechanika. - M.: Mechanikos inžinerija, 1988. - 272 p.
• Karpinos D.M., Kompozicinės medžiagos. Katalogas. - Kijevas, Naukovos Dūma

Nuorodos

• Kompozitinių medžiagų ir konstrukcijų mechanikos žurnalas
• TV siužetas „Mokslo miesto kompozicijos“.
• „Juodojo sparno technologijos“ televizijos siužetas

kompozicinės medžiagos impex, kompozitinės medžiagos sudlal, kompozitinis materializmas, kompozicinių medžiagų mokslas

Informacija apie sudėtines medžiagas

Šio metodo metu naudojami iš anksto paruošti užpildai. Šio metodo dėka garantuojamas aukštas produkto stiprumo homogeniškumas, kontroliuojami rodikliai. Tačiau gauto produkto kokybė labai priklauso nuo darbuotojų įgūdžių ir patirties.

Rankomis lietų stiklo pluošto gaminių gamyba skirstoma į kelis etapus. Pirmasis etapas vadinamas parengiamuoju, kurio metu nuvalomas laukiamo produkto matricos paviršius, tada nuriebalinamas ir galiausiai užtepamas atpalaiduojančio vaško sluoksnis. Pirmojo etapo pabaigoje matrica padengiama apsauginiu ir dekoratyviniu sluoksniu - gelcoat. Šio sluoksnio dėka formuojamas išorinis būsimo gaminio paviršius, fiksuojama spalva ir užtikrinama apsauga nuo kenksmingų veiksnių, tokių kaip vanduo, ultravioletinė spinduliuotė ir cheminiai reagentai. Neigiamos matricos daugiausia naudojamos galutiniam produktui gaminti. Išdžiūvus specialiam gelcoat sluoksniui, galite pereiti prie kito etapo, kuris vadinamas liejimu. Šio etapo metu į matricą įdedama ir kitokio tipo užpildas. Toliau seka laukiamo produkto „skeleto“ formavimo procesas. Tada derva su katalizatoriumi, iš anksto sumaišyta, užtepama ant paruoštos stiklo medžiagos. Derva turi būti tolygiai paskirstyta šepečiais ir minkštais voleliais visoje matricoje. Paskutinis etapas gali būti vadinamas riedėjimu. Jis naudojamas oro burbuliukams pašalinti iš dar nesukietėjusio laminato. Jei jie nebus pašalinti, tai turės įtakos gatavo produkto kokybei, todėl laminatas turi būti valcuojamas kietu voleliu. Kai gatavas produktas sukietėja, jis išimamas iš formos ir apdorojamas mechaniniu būdu, įskaitant skylių gręžimą, stiklo pluošto pertekliaus apipjaustymą aplink kraštus ir kt.

Šio metodo privalumai:

• yra reali galimybė su minimaliomis investicijomis gauti sudėtingos formos ir nemažo dydžio gaminį;
• gaminio dizainą galima nesunkiai pakeisti, nes į gaminį įdedamos įmontuotos detalės ir furnitūra, o įrangos ir reikalingos įrangos kaina yra gana maža;
• Matricai gaminti naudojama bet kokia medžiaga, kuri gali išlaikyti savo proporcijas ir formą.

Šio metodo trūkumai:

• didelės rankų darbo sąnaudos;
• našumas yra gana žemas;
• gaminio kokybė priklausys nuo lietojo kvalifikacijos;
• Šis metodas tinka mažos apimties gaminiams gaminti.

2. Purškimas.

Šis metodas tinka mažos ir vidutinės apimties gamybai. Purškimo metodas turi daug pranašumų, palyginti su kontaktiniu liejimu, nors šio metodo įrangos įsigijimas reikalauja tam tikrų išlaidų.

Speciali instaliacija leidžia taikyti apsauginė danga ir plastiko. Dėl šios priežasties nereikia iš anksto pjaustyti medžiagos ir paruošti rišiklį, dėl to smarkiai sumažėja rankų darbo dalis. Specialios instaliacijos automatiškai tiksliai skaičiuoja dervos ir kietiklio dozes, taip pat supjausto verpalą į gabalus reikiamų dydžių(0,8 - 5 cm). Po pjovimo sriegio dalys turi patekti į rišiklio srautą ir persisotinti perkeliant į matricą. Naudojant rankinį darbą, stiklo pluošto tankinimas matricoje atliekamas naudojant valcavimo volą.

Keletas privalumų gaminant stiklo pluoštą purškiant:

• taupomas laikas ir naudinga erdvė, nes nereikia pjauti medžiagos ir ruošti rišiklio;
• galima sumažinti gamybinių plotų skaičių sumažinant specialiai paruoštų liejimui vietų skaičių;
• gaminio formavimo greitis didėja;
• supaprastinta gaminio kokybės kontrolė;
• žymiai sutaupomas darbo užmokesčio fondas;
• Dėl to, kad pusverpaliai yra palyginti nebrangi medžiaga, gauto gaminio kaina žymiai sumažėja.

Kai rišiklis ruošiamas nedideliais kiekiais, tai liejant rankiniu būdu iki 5% rišiklio lieka ant įrankių ir konteinerio sienelių, o tai gana neekonomiška. Yra žinoma, kad gauto produkto kokybė priklausys nuo įrengimo operatoriaus įgūdžių ir patirties. Taikant šį metodą naudojami tie patys įrankiai, kaip ir liejant rankomis.

3. Pultrusija.

Pultrusijos technologija paremta nuolatine vienaašiai orientuotų profilinių gaminių gamyba iš pluoštinių plastikų. Pastovaus skerspjūvio profilio gaminį iš tinkamos medžiagos galima gauti pultruzijos būdu.

Specialios pultruzijos mašinos dėka gaminamas stiklo pluošto profilis. Tokią mašiną sudaro sekcijos, skirtos armavimo medžiagoms tiekti, štampas, impregnavimo sekcijos, traukimo blokas ir valdymo blokas šildymo elementai ir iš apipjaustymo skyriaus. Orientuoto pluošto pakuotę geriau sustiprinti sausoje būsenoje ir impregnuoti polimerine kompozicija, pumpuojama per sausą pakuotę. Šios technologijos dėka oras nepateks į medžiagą. Dervos perteklius sutekės atgal į keptuvę ir bus perdirbtas. Roving, kuris naudojamas kaip sutvirtinanti medžiaga, yra išvyniojamas iš ritinių sausoje būsenoje ir surenkamas į ryšulį ypatingu būdu. Tada medžiaga patenka į impregnavimo įrenginį – tai speciali vonia su derva, kur ji visiškai sudrėkinama poliesteriu, epoksidine ar kitokiu rišikliu. Tada jau impregnuota medžiaga siunčiama į šildomą štampą, kurio užduotis yra suformuoti profilio konfigūraciją. Tada kompozicija sukietėja nurodytoje temperatūroje. Rezultatas buvo stiklo pluošto profilis, kurio konfigūracija atitinka štampo formą.

Įrodyta, kad gaminiai, pagaminti pultruzijos būdu, pasižymi pranašesnėmis savybėmis nei detalės, pagamintos klasikiniu liejimo būdu. Šio metodo kaina padidėja dėl daugelio šiam procesui būdingų pranašumų. Privalumai apima griežtą pluošto įtempimo ir kryptingumo kontrolę, sumažėjusias poras ir pastovaus pluošto kiekio kompozite palaikymą. Akivaizdu, kad net tarpsluoksnio šlyties savybė akivaizdžiai pagerėjo. Šiuo metu yra sukurti keli pagrindinio pultruzijos proceso variantai, kurie domina daugelį ir reiškia daug pramonei. Jų pranašumai yra geros elektrinės, fizinės, cheminės ir šiluminės savybės, didelis našumas ir puikus matmenų toleravimas. Vienas iš šių pultruzijos būdų yra būtent skirtas nuolatinių plokščių ir lakštinių pusgaminių gamybai.

Tačiau kiekvienas metodas turi savo trūkumų. Šiam metodui būdingas toks trūkumas kaip proceso greitis, kuris priklausys nuo temperatūros ir rišiklio kietėjimo greičio. Paprastai jis yra mažas mažai karščiui atsparioms poliesterio dervoms. Kitas trūkumas yra tai, kad sunku užtikrinti pastovų gaminio skerspjūvį išilgai jo, išskyrus gaminius, kurių skerspjūvio forma ne itin sudėtinga - kvadratinė, apvali, I-sijos ir kt. Norėdami gauti gaminį, turite naudoti tik siūlus arba sruogas. Tačiau pastaruoju metu šie profilinių gaminių gamybos metodo trūkumai buvo palaipsniui panaikinti ir šio proceso panaudojimas pastebimai išsiplėtė. Kaip polimerų matricos naudojama kompozicija, kurios pagrindą sudaro polivinilo eteriai ir epoksidinės dervos. Naudojant tokias polimerines matricas polisulfono, polietersulfono ir plastifikuoto poliimido pagrindu, galima pasiekti maždaug penkių mm skersmens strypų formavimo greitį maždaug šimto dviejų m/min greičiu.

Norint gauti sudėtingus armuoto profilio gaminius, būtina naudoti sluoksniuotų medžiagų, sudarytų iš pluoštinių kilimėlių ar audinių, piešimo metodą. Šiuo metu yra sukurti vamzdinių gaminių gamybos metodai, kuriuose derinamas spiralinio sluoksnio vyniojimas ir pravėdinimas. Sudėtingo profilio vėjo turbinos mentės skerspjūvis, galima paminėti kaip sudėtingo armavimo rašto medžiagų naudojimo pavyzdį. Jau sukurti įrankiai pusgaminiams, skirtiems automobilinėms lakštinėms spyruoklėms, kurie turi lenktą paviršių ir kintamą skerspjūvį, formuoti.

4. Apvija.

Vienas iš perspektyviausių stiklo pluošto gaminių liejimo būdų yra pluošto vyniojimo būdas, dėl to, kad gaminiuose sukuriama reikiama užpildo struktūra priklausomai nuo jų formos ir eksploatacinių savybių. Dėka sruogų, juostų, siūlų naudojimo kaip užpildų, tai užtikrina maksimalų gaminių stiprumą. Be to, tokie užpildai yra pigiausi.

Pluošto vyniojimo procesą galima apibūdinti kaip gana paprastą metodą, kai ant besisukančio įtvaro suvyniojama armavimo medžiaga nuolatinio pusverpalio (kukučio) arba sriegio (verpalų) pavidalu. Specialūs mechanizmai stebi apvijos kampą ir armuojančios medžiagos vietą. Šie įtaisai juda greičiu, atitinkančiu šerdies sukimąsi. Medžiaga apvyniojama aplink įtvarą juostelėmis, besiliečiančiomis viena su kita, arba tam tikru specialiu raštu, kol įtvaro paviršius visiškai padengiamas. Iš eilės sluoksniai gali būti dedami tuo pačiu kampu arba skirtingais vyniojimo kampais, kol bus pasiektas reikiamas storis. Apvijos kampas svyruoja nuo labai mažo, kuris vadinamas išilginiu, iki didelio – apskritimo. Šis išdėstymas reiškia 90 0 įtvaro ašies atžvilgiu, apimantis visus šio intervalo spiralės kampus.

Termoreaktyvi derva tarnauja kaip sutvirtinančios medžiagos rišiklis. Šlapio vyniojimo procese derva užtepama tiesiogiai paties vyniojimo metu. Sauso vyniojimo procesas pagrįstas pusverpalio naudojimu, kuris B etape yra iš anksto impregnuotas derva. Grūdinimas atliekamas padidintoje temperatūroje be perteklinio slėgio. Paskutinis proceso etapas pagrįstas produkto paėmimu iš įtvaro. Jei reikia, gali būti atliekamos apdailos operacijos: mechaninis apdirbimas arba šlifavimas. Pagrindinis apvijos procesas pasižymi daugybe variantų, kurie skiriasi tik apvijos pobūdžiu, taip pat dizaino ypatybėmis, medžiagų deriniu ir įrangos tipu. Konstrukcija turi būti suvyniota kaip ant besisukančio paviršiaus. Tačiau galima formuoti ir kitokio tipo gaminius, pavyzdžiui, suspaudžiant dar nesukietėjusią suvyniotą dalį uždaros formos viduje.

Konstrukcija atrodo kaip lygus cilindras, vamzdis ar vamzdelis, kurio skersmuo svyruoja nuo kelių centimetrų iki kelių dešimčių centimetrų. Apvija leidžia formuoti kūginės, sferinės ir geodezinės formos gaminius. Norint gauti slėginius indus ir talpyklas, į apviją reikia įkišti galinį dangtelį. Galima formuoti gaminius, kurie veiks nestandartinėmis apkrovos sąlygomis, pavyzdžiui, esant išoriniam ar vidiniam slėgiui, suspaudimo apkrovoms ar sukimo momentui. Termoplastiniai vamzdžiai ir aukšto slėgio metaliniai indai sutvirtinami suvyniojus išorinėmis juostomis. Gauti produktai pasižymi dideliu tikslumu. Tačiau yra ir kita vyniojimo proceso pusė, kuriai būdingas mažesnis gamybos greitis. Privalumas yra tas, kad apvijai tinka absoliučiai bet kokia nuolat sutvirtinanti medžiaga.

Apvijos procesui gali būti naudojamos mašinos skirtingi tipai: nuo įvairių tekinimo staklių ir grandinėmis varomų staklių iki sudėtingesnių kompiuterizuotų agregatų, pasižyminčių trimis ar keturiomis judėjimo ašimis. Taip pat naudojamos mašinos, kurios nuolat gamina vamzdžius. Siekiant palengvinti didelių cisternų apvyniojimą, montavimo vietoje turėtų būti suprojektuota nešiojama įranga.

Pagrindiniai vyniojimo metodo privalumai:

• ekonominiu požiūriu dėl proceso greičio pelningas medžiagos klojimo būdas;
• galimybė reguliuoti dervos/stiklo santykį;
• mažas svoris, bet didelis stiprumas;
• šis metodas nėra linkęs į koroziją ir puvimą;
• santykinai nebrangios medžiagos;
• gera laminatų struktūra, dėl to, kad profiliai turi kryptinį pluoštą, ir geras stiklo medžiagų kiekis.

5. Paspaudimas.

Presavimo procesas susideda iš tiesioginio norimos formos gaminio suteikimo, veikiant aukštam slėgiui, kuris formuojasi formoje esant greito medžiagos kietėjimo temperatūrai. Dėl išorinio slėgio presuojamoje medžiagoje ji sutankinama ir iš dalies suardoma ankstesnė struktūra. Trintis tarp besiliečiančių medžiagos dalelių, kuri susidaro tankinant, generuoja šiluminę energiją, kuri neabejotinai sukels rišiklio išsilydymą. Medžiagai patekus į viskoplastinę būseną, esant slėgiui, ji pasklinda formoje, sudarydama vientisą ir sutankintą struktūrą. Kietėjimo procesas pagrįstas makromolekulių kryžminio susiejimo reakcija dėl polikondensacijos tarp laisvųjų rišiklio grupių. Reakcijai reikalinga šiluma, kurios metu išsiskiria mažos molekulinės masės, lakios medžiagos, tokios kaip metanolis, vanduo, formaldehidas, amoniakas ir kt.

Tiesioginio presavimo technologijos parametrai:

• pakaitinimo temperatūra;
• spaudimo slėgis;
• spaudimo temperatūra;
• laikinas poveikis esant slėgiui;
• paruošimo spaudai parametrai;

Tiesioginio presavimo metu slėgis tiesiogiai veikia pelėsių ertmėje esančią medžiagą, todėl formos dalys gali per anksti susidėvėti. Priklausomai nuo gaminio dydžio, presavimo ciklas gali trukti nuo 4 iki 7 minučių. Tiesioginis plastikų presavimas armatūrai yra dviejų tipų, kurie priklauso nuo to, kaip impregnuojamas pluošto užpildas:

• Sausos, iš anksto impregnuotos drobės ir audiniai presuojami;
• Jie presuojami impregnavimu tiksliai formoje.

Pirmasis metodas yra populiaresnis. Palyginti paprastų formų gaminiams gaminti naudojamas tiesioginis presavimas. Dėl aukštų reikalavimų detalės išorinio paviršiaus kokybei, ruošiant prepreg ruošinius buvo sukurti automatiniai komponentų dozavimo įrenginiai. Sukurti specialūs automatiniai manipuliatoriai, kurie pakrauna ruošinių pakuotes į kelių ertmių presavimo formas. Naujos kartos didelio tikslumo presai aprūpinti modernios sistemos valdymas, kurio dėka galima gauti kokybiško paviršiaus detales, o jų kaina yra maždaug tokia pati kaip plieninių detalių.

6. SMC technologija.

Rimta kliūtis kompozitinėms medžiagoms plisti yra menkas tradicinių jų gamybos technologijų pritaikymas šiuolaikinės stambios gamybos poreikiams, kuri taip pat yra visiškai automatizuota. Šiandien sudėtinės dalys tebėra „vienetinės prekės“. Brangi patyrusio personalo darbo jėga labai prisideda prie šių medžiagų sąnaudų dalies. Nepaisant to, pastaraisiais metais padarėme didelę pažangą kurdami automatizuotus kompozitų gamybos metodus. SMC technologija tapo viena populiariausių naujovių.

Galutiniams gaminiams, naudojantiems šią technologiją, taikomas dviejų etapų procesas. Pirmajam technologijos etapui būdinga tai, kad prepregas gaminamas ant automatinio konvejerio įrenginio, o jau antrajame etape prepregas apdorojamas plieninėse formose. baigtos dalys. Leiskite mums išsamiau apibūdinti šiuos etapus. Kaip rišiklio pagrindas naudojama nesočioji poliesterio derva. Jo pranašumai apima žema kaina ir trumpas kietėjimo laikas. Sutvirtinantis komponentas yra susmulkintas stiklo pluoštas, kuris atsitiktinai paskirstomas visame lakšto tūryje. Ilgą kelių mėnesių laikymą kambario temperatūroje užtikrina dervos kietėjimo sistema. Cheminiai tirštikliai padidina rišiklio klampumą po to, kai stiklo pluoštas buvo impregnuotas keliomis eilėmis, taip pagerindami preprego pagaminamumą ir padidindami jo galiojimo laiką. Mineraliniai užpildai, kurie įvedami į rišiklį dideli kiekiai, padidina gatavų gaminių atsparumą ugniai ir pastebimai pagerėja jų paviršiaus kokybė.

Gautas prepregas gali būti apdorojamas automatiniu būdu, naudojant presavimą įkaitintose plieno formose. Šios formos yra panašios į termoplastiko įpurškimo formas. Dėl rišiklio formulės prepregas sukietėja esant 150 C temperatūrai ir 50-80 barų slėgiui ~30 sek/mm storio greičiu. Labai mažas kietėjimo susitraukimas svarbi savybė SMC technologijos. Dėl didelio mineralinio užpildo ir specialių termoplastinių priedų kiekio susitraukimas yra iki 0,05%. Gautų gaminių atsparumas smūgiams yra 50-100 kJ/m2, o ardomasis lenkimo stiprumas - 120-180 MPa. Ekonomiškai naudinga naudoti SMC technologiją gaminant aukštos kokybės kompozitinius gaminius dideliais kiekiais nuo kelių tūkstančių iki šimtų tūkstančių per mėnesį. Per metus Europos rinkoje pagaminama šimtai tūkstančių panašių medžiagų. Elektros energijos, automobilių ir geležinkelių pramonė yra didžiausi šių medžiagų vartotojai.

7. RTM (Resin Transfer Molding) metodas.

RTM metodas pagrįstas kompozitų impregnavimu ir liejimu liejimu, kurio metu rišiklis perkeliamas į uždarą matricą, kurioje jau yra užpildų ar ruošinių. Įvairūs audiniaiĮvairūs pynimai gali veikti kaip sutvirtinanti medžiaga, pavyzdžiui, daugiaašė arba emulsinė medžiaga ir miltelinio stiklo kilimėliai. Rišiklis yra derva, kuri sustingsta per 50-120 minučių ir pasižymi mažu dinaminiu klampumu. GOST 28593-90 nustato dervos klampumą ir želėjimo laiką.

Šis metodas puikiai tinka standartiniams 500–10 000 produktų kiekiams per metus. Matricos konstrukcija susideda iš kompozitinių arba plieninių formų, kurios iš abiejų pusių atitinka išorinius detalės kontūrus. Konstrukcijos pasižymi aukštomis temperatūrinėmis savybėmis, kurias išlaiko tikslus uždarų plieninių rėmų išlygiavimas, kurie laikomi tvirtinimo vietose.

Šis metodas idealiai tinka matricoms nuo 0,2m2 iki 100m2 gaminti. Matricos dizainą sudaro kompozicinės arba plieno formos. Grandinės matrica sudaryta iš lengvesnės ir lankstesnės konstrukcijos. Matricos pusės yra sujungtos viena su kita veikiant vakuumui.

RTM technologijos pranašumai:

• automatizuota gamyba, kuri sumažina atsitiktinį žmogaus įsikišimo pobūdį;
• sumažinamas ir kontroliuojamas naudojamų žaliavų kiekis;
• sumažinamas medžiagos poveikis aplinkai;
• pagerintos darbo sąlygos;
• santykinai patvarūs gaminiai sukuriami dėl geresnio impregnavimo;
• santykinai pigi įranga.