Технологические процессы формования, намотки и склеивания конструкций - Крысин В.Н.
ISBN 5-217-00533-5
Скачать (прямая ссылка):
Большая работа по исследованию полиамидов проводится в HACA по программе, цель которой — разработка нового поколения полиамидных углепластиков. Рабочая температура углепластиков при полиамидной основе зависит от продолжительности ее воздействия и равна 480...535 °С при -кратковременном воздействии, 260...315 °С при воздействии в течение 100...1000 ч и 230...260 0C при воздействии в течение 50000...70000 ч. ПКМ с углепластиковым армирующим материалом планируется для замены углеэпоксидных ПКМ в изделиях, длительно работающих при температурах 120...175 0C в условиях повышенной влажности [ 19].
Стойкость к окислению углеродного волокна увеличивается с увеличением модуля упругости, значение которого зависит от температуры графитизации и соответственно содержания углерода.
Таблица 1.3
Волокно
высокопрочное
средней прочности
угольное
стеклянное
угольное
стеклянное
1.7 2,4...5.4
2,5 4,9...5,4
1,5 0,2...0,4
2,5 2,3...2,7
190...29O
85...95
30...50
65...75
15
Влияние теплового старения на воздухе на характеристики углепластика селион при использовании в качестве армирующего материала углеродного волокна показано в табл. 1.4.
Таблица 1.4
к Характеристика При температуре 23°С При температуре 315 ° С и выдержке
200 ч 500 ч 1000 ч
Масса испаряющегося ш , т 0,33 0,57 1,08
вещества, %
Предел прочности при 22,0 16,3 21,2 21,1 изгибе, МПа
Модуль упругости при 1,4 1,43 1,42 1,44 изгибе 103, МПа
Предел прочности при 1,13 0,56 0,63 0,70 межслойном сдвиге, МПа
5. Боропластики — это материалы с борными волокнами (волокнами из поликристаллического бора, осажденного на вольфрамовую проволоку) и борными стеклонитями, состоящими из параллельно расположенных борных волокон.
В зависимости от предела прочности при растяжении ов выпускаются борные волокна трех сортов: к 1-му сорту относятся волокна
с ов> 32,5 МПа, ко 2-му сорту — с ов — 27,5,..32,4 МПа и к 3-му сорту с ав = 22,5...27,4 МПа.
На рис. 1.4 приведена схема укладки слоев борных волокон в обшивке стабилизатора самолета F-14A фирмы "Грумман". Применение ПКМ с боропластиковым армирующим материалом взамен алюминиевых сплавов в сочетании с титановыми сплавами обеспечило снижение массы конструкции на 25 %. Этот стабилизатор представляет собой серийный агрегат, изготовленный с использованием ПКМ с боропластиковым армирующим материалом.
На рис, 1.4, а (сечение 1—1) показано шестислойное клеевое соединение боропластика с титаном, выполненное внахлестку. Это соединение характерно для зоны крепления шарнира узла поворота. Соединение рассчитано на нагрузку 267,5 МПа. Максимальное число боропластико-вых слоев в этой зоне равно 56.
При статических испытаниях клеевое соединение нагружали при t = 150 °С до разрушения. Разрушение начиналось в сотовом заполнителе, а затем приводило к локальному разрыву обшивки. Агрегат, подвергнутый испытаниям на усталость при типовых для самолета F-14А условиях нагружения, разрушился после 17000 летных часов. Разрушение произошло при нагрузках, увеличенных на 25 % против эксплуатационных.
16
а
Рис. 1.4. Схемы укладки борных волокон в обшивке стабилизатора самолета F -14 А (а) и конструктивный элемент обшивки (б) :
1 - ось поворота стальная; 2 - кромка передняя со стеклопластиковой обшивкой и сотовым заполнителем; 3 - обшивка со схемой укладки борных волокон О (60 %)/ ± 45° (30 %)/90° (10 %); 4 - законцовка стеклопластиковая; 5 - накладка электропроводящая, соединенная с металлической осью для защиты от грозовых разрядов; 6, 8 - сплав титановый; 7 - соты; 9 - стекловолокно
На самолете F
шарнирной опоре крыла применены усили
ающие накладки из ПКМ с боропластиковым армирующим
лом
ис. 1.5). Такое конструктивное решение уменьшило размеры и массу шарнирного узла.
Фирма "Рокуэлл" применила ПКМ с боропластиковым а] материалом в конструкции агрегатов самолета B-I для силовых лонжеронов фюзеляжа (рис. 1.
Рис. 1.5. Шарнирная опора крыла самолета F-111 F:
1 - накладка из ПКМ с боропластиковым
армирующим материалом
17
Рис. 1.6. Места расположения деталей из ПМК, с боро пластиковым армирующим материалом в конструкции фюзеляжа самолета B-I:
а — сечение фюзеляжа; б — сечение лонжеронов; А - лонжерон верхний; В -лонжерон нижний; С - лонжерон внешний; 1 - сталь; 2 - титан; 3 - UKM с бо-ропластиковым армирующим материалом
ПКМ с боропластиковым армирующим материалом применяется для изготовления направляющих и рабочих лопаток турбин, оболочек компрессора ТТД, подкрепляющих элементов металлического силового набора планера, емкостей, рассчитанных для хранения газа под высоким давлением при температуре 200 °С в течение 1000 ч, а также деталей разового действия. Необходимо иметь в виду, что длительный контакт с бо'ропластиками при температуре нагрева 60...200 °С не вызывает коррозии титанового сплава, но вызывает коррозию стали 30ХГСА. Прочностные храктеристики боропластиков очень чувствительны к изменению технологических режимов изготовления деталей: изменению давления (рис. 1.7) температуры и времени прессования (рис. 1.8).
