Технологические процессы формования, намотки и склеивания конструкций - Крысин В.Н.
ISBN 5-217-00533-5
Скачать (прямая ссылка):
12
тикам. В зарубежных конструкциях широко используется органопластик кевлар различных модификаций. Волокна кевлара часто называют арамидными. К арамидным волокнам относятся фениленизофталамиды номекс, конекс, фенилон; амидгидразиды, кевлар, а также аренка. Характеристики арамидных волокон приведены в табл. 1.3.
Таблица 1.1
Марка Объем полимера, Плотно сть. Предел проч- Модуль
входящего в во- кг/м3 ности на раз- упругости.
локна, % рыв, МПа МПа
Кевлар 2,3...2,4 0,0143...0,145 27,5...3O 1240...1340
Х-500 3...4 0,147 20...22 860...1060
Аренка 2 0.143 23 1260
Номекс 20...25 0,173 6,5 90...120
При сжатии характеристики органопластиков меняются, в результате чего создаются новые материалы.
Органопластики обладают хорошими теплоизоляционными свойствами — их тепло- и температуропроводности в два раза ниже, а удельная теплоемкость на 50...70 % выше, чем у стеклопластиков. Механические характеристики органопластиков приведены в табл. 1.2.
Органопластики легкие и характеризуются высокой удельной прочностью, хорошими показателями прочности при сжатии, изгибе и сдвиге. Они являются хорошими диэлектриками. Эти материалы устойчивы к действию ударных и знакопеременных нагрузок, они плохо воспламеняются и их характеристики достаточно стабильны при высокой влажности. Органопластики технологичны и легко перерабатываются.
Органопластики благодаря своим физико-механичеким показателям рекомендуются как армирующие элементы в ПКМ, применяемых:
в конструкциях, испытывающих предельные растягивающие напряжения, например в сосудах высокого давления;
Таблица 1.2
Объем волокон, % Предел прочности при сжатии Модуль
упругости
10" 3
углеродных органических МПа
100 10,5 1,87
76 23 9,8 1,75
68 32 8.2 1,65
- 100 10,3 0,53
13
в деталях и узлах монолитных и слоистых панелей с легкими заполнителями различных типов, испытывающих умеренные нагрузки, например в зализах, обтекателях, панелях;
в деталях и узлах декоративных элементов интерьеров самолетов, вертолетов, судов и т.п.;
в деталях и узлах электро- и радиотехнического назначения, например в обтекателях для укрытия антенн и т.п.
Применение органопластиков вместо стеклопластиков позволяет:
на 20...5O % снизить массу элементов конструкций;
в 5...10 раз увеличить ресурс и повысить надежность работы конструкций, испытывающих воздействие значительных знакопеременных и ударных нагрузок;
в 1,5...2 раза повысить тепло-, звуко- и электроизоляционные свойства конструкций;
в 3...5 раз снизить трудоемкость изготовления деталей.
4. Углепластики — это материалы с углеродными нитями, волокнами, лентами, тканями. Волокна изготавливаются из полиакрилонит-ратных заготовок либо из смолы — остатка, образующегося при высокотемпературном расщеплении в процессе переработки нефти.
К основным преимуществам углепластиков следует отнести сравнительно малую плотность, высокие статическое сопротивление усталости, жесткость, сопротивляемость коррозии, износо- и абразивостойкость, малые коэффициент линейного расширения и электрическую проводимость. Наиболее широко применяются волокна из полиакрилонитриль-ного сырья, имеющего модуль упругости 2,45 • 103 МПа и предел прочности от 32,0 до 39,0 МПа. ПКМ получается путем связывания углеродных волокон с основой, состоящей из некоторых эпоксидных, феноль-ных, полиэфирных, полисульфонных смол или полифениленового сульфида.
Углеродные волокна можно разделять на три основных класса: высокомодульные, высокопрочные и средней прочности (табл. 1.3).
Прочность волокна определяется делением разрушающей нагрузки на площадь его поперечного сечения. Углеродные волокна обеспечивают высокую жесткость контрукции, которая является мерой сопротивляе-
Параметр
высокомодульное
угольное
стеклянное
Плотность, кг/м3 Предел прочности при растяжении. МПа Модуль упругости. МПа
390...500
1,9 1.8...2,0
100...120
2,6 2.4... 3,1
14
мости материала. Использование углеродных волокон и лент позволяет
создавать ПКМ для определенных условий работы. На характеристики проектируемого ПКМ влияют: соотношение объемов основы и армирующего материала; число слоев армирующего материала, его марка и его вид (волокно
или лента);
направление укладки волокон и лент армирующего материала относительно главных действующих нагрузок;
технология пропитки армирующего материала основой;
технологические процессы изготовления деталей, узлов и агрегатов (формование, намотка и др.).
Углепластики используются с эпоксидной основой. Фенольные смолы не используются для изготовления конструкционных ПКМ, а используются главным образом для получения ПКМ для изготовления деталей оборудования и интерьера пассажирских кабин из-за негорючести. Наибольший интерес в настоящее время представляют бисталеи-миды и полиамиды. Бисталеимиды и их различные модификации по стоимости ниже других основ, а посравнению с эпоксидными полимерами имеют более высокие теплоскойкость и вязкость. Они легко перерабатываются и представляются весьма перспективными при получении ПКМ для изготовления силовых конструкций.
