Kompozitne tehnologije i restauracija industrijskih pumpi. Moderne tehnologije visoke tehnologije Plazma prskanje premaza

Prilikom ove metode koriste se unaprijed pripremljena punila. Zahvaljujući ovoj metodi, zagarantovana je visoka homogenost proizvoda za čvrstoću, a indikatori se kontrolišu. Međutim, kvaliteta rezultirajućeg proizvoda u velikoj mjeri ovisi o vještini i iskustvu radnika.

Proizvodnja ručno oblikovanih proizvoda od stakloplastike podijeljena je u nekoliko faza. Prva faza se zove pripremna, tokom koje se površina matrice očekivanog proizvoda čisti, zatim odmašćuje i na kraju se nanosi sloj voska za oslobađanje. Na kraju prve faze, matrica je prekrivena zaštitnim i dekorativnim slojem - gelcoat-om. Zahvaljujući ovom sloju formira se vanjska površina budućeg proizvoda, postavlja se boja i štiti od utjecaja štetni faktori kao što su voda, ultraljubičasto svjetlo i hemijski reagensi. Za proizvodnju uglavnom koriste negativne matrice gotov proizvod. Nakon što se specijalni gelcoat sloj osuši, možete preći na sljedeću fazu, koja se zove oblikovanje. U ovoj fazi se u matricu stavlja inicijalno rezan stakleni materijal, a može se koristiti i druga vrsta punila. Slijedi proces formiranja “kostura” očekivanog proizvoda. Zatim se smola sa katalizatorom, prethodno izmiješana, nanosi na pripremljeni stakleni materijal. Smola se mora ravnomjerno rasporediti četkama i mekim valjcima po cijeloj matrici. Završna faza može se nazvati kotrljanjem. Koristi se za uklanjanje mjehurića zraka sa laminata koji još nije očvrsnuo. Ako se ne uklone, to će utjecati na kvalitetu gotovog proizvoda, pa se laminat mora valjati tvrdim valjkom. Kada se gotov proizvod stvrdne, uklanja se iz kalupa i podvrgava mašinskoj obradi, koja uključuje bušenje rupa, obrezivanje viška fiberglasa oko ivica itd.

Prednosti ove metode:

• postoji prava prilika dobiti proizvod složenog oblika i značajne veličine uz minimalna ulaganja;
• dizajn proizvoda se može lako mijenjati, jer se u proizvod uvode ugrađeni dijelovi i okovi, a cijena opreme i potrebne opreme je prilično niska;
• Za izradu matrice koristi se bilo koji materijal koji može zadržati svoje proporcije i oblik.

Nedostaci ove metode:

• značajni troškovi ručni rad;
• produktivnost je prilično niska;
• kvaliteta proizvoda ovisit će o kvalifikacijama kalupara;
• Ova metoda je pogodna za proizvodnju malih proizvoda.

2. Prskanje.

Ova metoda je pogodna za malu i srednju proizvodnju. Metoda prskanja ima mnoge prednosti u odnosu na kontaktno oblikovanje, iako postoje određeni troškovi koji su uključeni u kupovinu opreme za ovu metodu.

Posebna instalacija vam omogućava da se prijavite zaštitna obloga i plastike. Zbog toga nema potrebe za prethodnim rezanjem materijala i pripremom veziva, zbog čega je dio ručnog rada naglo smanjen. Specijalne instalacije automatski precizno broje doze smole i učvršćivača, a također režu roving na komade potrebne veličine(0,8 - 5 cm). Nakon procesa rezanja, dijelovi konca moraju pasti u tok veziva i postati zasićeni tokom prijenosa na matricu. Ručnim radom, proces zbijanja stakloplastike u matrici se izvodi pomoću valjka za valjanje.

Niz prednosti u proizvodnji stakloplastike prskanjem:

• vrijeme se štedi i korisne površine zbog činjenice da nema potrebe za rezanjem materijala i pripremanjem veziva;
• moguće je smanjiti broj proizvodnih površina smanjenjem broja posebno pripremljenih mjesta za oblikovanje;
• povećava se brzina oblikovanja proizvoda;
• kontrola kvaliteta proizvoda je pojednostavljena;
• fond plate značajne uštede;
• zbog činjenice da je roving relativno jeftin materijal, tada se trošak rezultirajućeg proizvoda značajno smanjuje.

Kada se vezivo priprema u malim količinama, tada prilikom ručnog oblikovanja do 5% veziva ostaje na alatu i zidovima posude, što je prilično neekonomično. Poznato je da će kvalitet rezultirajućeg proizvoda ovisiti o vještini i iskustvu operatera instalacije. Ova metoda koristi isti alat kao i prilikom ručnog oblikovanja.

3. Pultruzija.

Pultruziona tehnologija se zasniva na kontinuiranoj proizvodnji jednoosno orijentisanih profilnih proizvoda od vlaknaste plastike. Profilirani proizvod konstantnog presjeka od odgovarajući materijal To je upravo ono što se može dobiti pultruzijom.

Zahvaljujući specijalnoj mašini za pultruziju, proizvodi se profil od fiberglasa. Takva mašina se sastoji od sekcije za snabdevanje armaturnog materijala, matrice, sekcije za impregnaciju, vučne jedinice i kontrolne jedinice grijaćih elemenata i iz sekcije za obrezivanje. Bolje je ojačati orijentirani paket vlakana u suhom stanju i impregnirati ga polimernom kompozicijom koja se pumpa kroz suho pakovanje. Zahvaljujući ovoj tehnologiji, zrak neće ući u materijal. Višak smole će se vratiti u posudu i reciklirati. Roving, koji se koristi kao armaturni materijal, odmotava se sa kotura u suhom stanju i skuplja u snop na poseban način. Zatim materijal ulazi u uređaj za impregnaciju - ovo je posebna kupka sa smolom, gdje se potpuno navlaži poliesterom, epoksidom ili drugim vezivom. Zatim se već impregnirani materijal šalje u zagrijanu kalupu, čiji je zadatak formiranje konfiguracije profila. Zatim se sastav stvrdne na navedenoj temperaturi. Rezultat je bio profil od fiberglasa, čija konfiguracija prati oblik matrice.

Dokazano je da proizvodi proizvedeni pultruzijom imaju superiorna svojstva u odnosu na dijelove izrađene klasičnim metodama oblikovanja. Povećanje cijene ove metode posljedica je niza prednosti koje su karakteristične za ovaj proces. Prednosti uključuju strogu kontrolu napetosti i usmjerenosti vlakana, smanjene pore i održavanje konstantnog sadržaja vlakana u kompozitu. Očigledno je da je čak i međuslojno svojstvo smicanja jasno poboljšano. On ovog trenutka Razvijeno je nekoliko varijanti osnovnog procesa pultruzije koje su od interesa za mnoge i znače mnogo za industriju. Njihove prednosti su dobra električna, fizička, hemijska i termička svojstva, visoke performanse i odlična tolerancija dimenzija. Jedna od ovih metoda pultruzije je upravo namijenjena za proizvodnju trajnih pločastih i limenih poluproizvoda.

Međutim, svaka metoda ima svoje nedostatke. Ovu metodu karakterizira takav nedostatak kao što je brzina procesa, koja će ovisiti o temperaturi i brzini stvrdnjavanja veziva. Obično je mali za poliesterske smole otporne na niske temperature. Još jedan nedostatak je što je teško osigurati stalan poprečni presjek proizvoda po njegovoj dužini, s izuzetkom proizvoda koji nisu posebno složenog oblika sekcije - kvadratne, okrugle, I-grede i druge. Da biste dobili proizvod, morate koristiti samo niti ili niti. Međutim, u posljednje vrijeme ovi nedostaci metode za proizvodnju profilnih proizvoda postupno su eliminirani i primjena ovog procesa se primjetno proširila. Kao polimerne matrice koriste se sastavi na bazi polivinil etera i epoksidnih smola. Upotreba ovakvih polimernih matrica na bazi polisulfona, polietersulfona i plastificiranog poliimida omogućava postizanje brzine oblikovanja šipki promjera oko pet mm pri brzini od oko sto i dva m/min.

Za dobivanje složenih proizvoda od armiranog profila potrebno je koristiti metodu crtanja slojevitih materijala koji se sastoje od vlaknastih prostirki ili tkanina. Trenutno su razvijene metode za proizvodnju cijevnih proizvoda koji kombiniraju namotavanje spiralnog sloja i provlačenje. Lopatice vjetroturbina koje imaju složen profil presjek, može se navesti kao primjer upotrebe materijala sa složenim uzorkom armature. Već je razvijena oprema za formiranje poluproizvoda za lim. auto opruge, koji imaju zakrivljenu površinu i promjenjiv poprečni presjek.

4. Namotavanje.

Jedna od najperspektivnijih metoda za oblikovanje proizvoda od stakloplastike je metoda namatanja vlakana, zbog činjenice da stvara potrebnu strukturu punila u proizvodima ovisno o njihovom obliku i radnim karakteristikama. Zahvaljujući upotrebi niti, traka, niti kao punila, osigurava maksimalnu čvrstoću proizvoda. Štoviše, takva punila su najjeftinija.

Proces namotavanja vlakana može se opisati kao relativno jednostavna metoda u kojoj se armaturni materijal u obliku trajnog rovinga (kugla) ili konca (pređe) namotava na rotirajući trn. Posebni mehanizmi prate ugao namotaja i lokaciju armaturnog materijala. Ovi uređaji se kreću brzinom koja odgovara rotaciji trna. Materijal se omotava oko trna u obliku traka koje se dodiruju, ili u nekom posebnom uzorku dok se površina trna potpuno ne pokrije. Uzastopni slojevi se mogu nanositi pod jednim uglom ili pod različitim uglovima namotavanje dok se ne postigne potrebna debljina. Ugao namotaja varira od vrlo malog, koji se naziva uzdužnim, do velikog - obodnog. Ovaj raspored podrazumijeva 90 0 u odnosu na osu trna, pokrivajući sve spiralne uglove ovog intervala.

Termoreaktivna smola služi kao vezivo za armaturni materijal. U procesu mokrog namotavanja, smola se nanosi direktno tokom samog namotavanja. Proces suhog namotavanja temelji se na upotrebi rovinga, koji je prethodno impregniran smolom u B fazi. Stvrdnjavanje se vrši na povišenoj temperaturi bez prekomjernog pritiska. Završna faza procesa zasniva se na uzimanju proizvoda iz trna. Po potrebi se mogu izvesti završne operacije: mehanička obrada ili brušenje. Osnovni proces namotavanja karakteriziraju mnoge opcije koje se razlikuju samo po prirodi namota, kao i dizajnerskim karakteristikama, kombinaciji materijala i vrsti opreme. Konstrukcija mora biti namotana kao na površini rotacije. Međutim, moguće je oblikovati proizvode druge vrste, na primjer, komprimiranjem još neočvrslog dijela rane unutar zatvorenog kalupa.

Dizajn izgleda kao glatki cilindar, cijev ili cijev, čiji se promjer kreće od nekoliko centimetara do nekoliko desetina centimetara. Namotavanje vam omogućava da formirate proizvode konusnih, sfernih i geodetskih oblika. Da bi se dobile posude pod pritiskom i rezervoari za skladištenje, krajnji poklopac se mora umetnuti u namotaj. Moguće je formirati proizvode koji će raditi pod nestandardnim uvjetima opterećenja, na primjer, vanjski ili unutrašnji pritisak, kompresijska opterećenja ili moment. Termoplastične cijevi i metalne posude pod visokim pritiskom ojačavaju se kada se namotaju vanjskim trakama. Dobijeni proizvodi su karakterizirani visok stepen tačnost. Međutim, postoji i druga strana procesa namotavanja; ovaj proces karakteriziraju manje brzine proizvodnje. Prednost je u tome što je za namotavanje prikladan apsolutno svaki materijal za trajno ojačanje.

Za proces namotavanja mogu se koristiti mašine različite vrste: od raznih strugova i mašina sa lančanim pogonom do složenijih kompjuterizovanih jedinica koje karakterišu tri ili četiri ose kretanja. Koriste se i mašine koje kontinuirano proizvode cijevi. Kako bi se olakšalo namotavanje velikih rezervoara, na mjestu ugradnje treba projektirati prijenosnu opremu.

Glavne prednosti metode namotavanja:

• način polaganja materijala koji je isplativ s ekonomske tačke gledišta zbog brzine procesa;
• mogućnost podešavanja omjera smola/staklo;
• mala vlastita težina, ali visoka čvrstoća;
• ova metoda nije sklona koroziji i truljenju;
• relativno jeftin materijal;
• dobra struktura laminata, zbog činjenice da profili imaju usmjerena vlakna, te dobar sadržaj staklenih materijala.

5. Pritiskom.

Proces presovanja se sastoji od direktnog nanošenja željeni oblik proizvod pod uticajem visokog pritiska, koji se formira u kalupu na temperaturi brzog stvrdnjavanja materijala. Zbog vanjskog pritiska u materijalu koji se presuje dolazi do njegovog zbijanja i djelomične destrukture prethodne strukture. Trenje između dodirujućih čestica materijala, koje nastaje prilikom sabijanja, uzrokuje stvaranje toplinske energije, što će svakako dovesti do topljenja veziva. Nakon što materijal uđe u viskoplastično stanje, širi se u kalupu pod pritiskom, formirajući koherentnu i zbijenu strukturu. Proces stvrdnjavanja se zasniva na reakciji umrežavanja makromolekula usled polikondenzacije između slobodnih grupa veziva. Za reakciju je potrebna toplina, tokom koje se oslobađaju isparljive tvari male molekularne težine, poput metanola, vode, formaldehida, amonijaka itd.

Parametri za tehnologiju direktnog presovanja:

• temperatura predgrijavanja;
• pritisak pritiska;
• temperatura presovanja;
• privremeno izlaganje pod pritiskom;
• parametri pripreme za štampu;

Pritisak djeluje direktno na materijal u šupljini kalupa tokom direktnog presovanja, tako da se dijelovi kalupa mogu prerano istrošiti. Ovisno o veličini proizvoda, ciklus prešanja može biti u rasponu od 4 do 7 minuta. Direktno prešanje plastike za armiranje ima dvije vrste, koje zavise od toga kako je vlaknasto punilo impregnirano:

• Presuju se suha, prethodno impregnirana platna i tkanine;
• Presuju se impregnacijom tačno u kalupu.

Prva metoda je popularnija. Za proizvodnju proizvoda relativno jednostavnih oblika koristi se direktno prešanje. Zbog visokih zahtjeva koji se postavljaju na kvalitetu vanjske površine dijela, stvorene su automatske instalacije za doziranje komponenti prilikom pripreme prepreg-zatvaraca. Dizajnirani su specijalni automatski manipulatori koji utovaruju pakete gotovih proizvoda u kalupe za više šupljina. Nova generacija visokopreciznih presa opremljena je modernim upravljačkim sistemima, zahvaljujući kojima je moguće dobiti dijelove s visokokvalitetnim površinama, a njihova cijena je približno jednaka čeličnim dijelovima.

6. SMC tehnologija.

Glavna prepreka širenju kompozitnih materijala je loša prilagodljivost tradicionalne tehnologije njihova proizvodnja za potrebe savremene velike proizvodnje, koja je ujedno i potpuno automatizovana. Danas kompozitni dijelovi i dalje ostaju „roba u komadu“. Skup rad iskusnog osoblja daje veliki doprinos udjelu u troškovima ovih materijala. Uprkos tome, za poslednjih godina Napravili smo značajan napredak u pripremi automatiziranih metoda za proizvodnju kompozita. SMC tehnologija je postala jedan od najpopularnijih razvoja.

Konačni proizvodi koji koriste ovu tehnologiju podliježu procesu u dvije faze. Prvu fazu tehnologije karakteriše činjenica da se prepreg proizvodi na automatskoj transportnoj jedinici, a već u drugoj fazi se prepreg obrađuje u čeličnim kalupima u gotovih delova. Opišimo ove faze detaljnije. Kao osnova za vezivni materijal koristi se nezasićena poliesterska smola. Njegove prednosti uključuju niska cijena i kratko vrijeme sušenja. Ojačavajuća komponenta je sjeckana stakloplastika, koja je nasumično raspoređena po volumenu lima. Sistem očvršćavanja smole obezbeđuje dugotrajno skladištenje nekoliko meseci na sobnoj temperaturi. Hemijski zgušnjivači povećavaju viskoznost veziva nakon impregniranog staklenog vlakna za nekoliko redova veličine, čime se poboljšava proizvodnost preprega i produžava njegov vijek trajanja. Mineralna punila, koja se unose u vezivo u velikim količinama, povećavaju otpornost na vatru gotovih proizvoda, a i kvalitet njihove površine značajno se poboljšava.

Dobijeni prepreg se može obraditi automatskim procesom zahvaljujući prešanju u zagrijanim čeličnim kalupima. Ovi kalupi su po dizajnu slični kalupima za brizganje termoplasta. Zahvaljujući formulaciji veziva, prepreg se stvrdnjava na temperaturi od 150 C i pritisku od 50-80 bara pri brzini od ~30 sec/mm debljine. Vrlo je nisko skupljanje pri otvrdnjavanju važna karakteristika SMC tehnologije. Zbog visokog sadržaja mineralnog punila i specijalnih termoplastičnih aditiva, skupljanje je do 0,05%. Dobiveni proizvodi imaju udarnu čvrstoću od 50-100 kJ/m2 i razornu čvrstoću na savijanje od 120-180 MPa. Ekonomski je izvodljivo koristiti SMC tehnologiju pri proizvodnji visokokvalitetnih kompozitnih proizvoda u velikim količinama od nekoliko hiljada do stotina hiljada mjesečno. Na evropskom tržištu godišnje se proizvede stotine hiljada sličnih materijala. Industrija električne energije, automobilska i željeznička industrija su najveći potrošači ovih materijala.

7. RTM (Resin Transfer Molding) metoda.

RTM metoda se zasniva na impregnaciji i brizganju kompozita, pri čemu se vezivo prenosi u zatvorenu matricu koja već sadrži punila ili predforme. Različite tkanine različitih tkanja mogu djelovati kao ojačavajući materijal, na primjer, multi-aksijalni ili emulzijski materijal, te praškaste staklene prostirke. Vezivo je smola koja gelira za 50-120 minuta i ima niski dinamički viskozitet. GOST 28593-90 određuje viskozitet i vrijeme geliranja smole.

Ova metoda je savršena za standardne količine od 500 -10.000 proizvoda godišnje. Matrični dizajn se sastoji od kompozitnih ili čeličnih oblika koji prate vanjske konture dijela s obje strane. Strukture imaju svojstva visoke temperature koja se održavaju na mjestu preciznim poravnanjem zatvorenih čeličnih okvira koji su poduprti na mjestima stezanja.

Ova metoda je idealna za proizvodnju matrica od 0,2m2 do 100m2. Matrični dizajn se sastoji od kompozitnih ili čeličnih oblika. Matrica kola se sastoji od lakšeg i fleksibilnijeg dizajna. Polovine matrice su međusobno povezane pod uticajem vakuuma.

Prednosti RTM tehnologije:

• automatizovana proizvodnja, koja smanjuje slučajnu prirodu ljudske intervencije;
• dolazi do smanjenja i kontrole količine utrošenih sirovina;
• smanjen je uticaj materijala na životnu sredinu;
• poboljšani su uslovi rada;
• zbog bolje impregnacije nastaju relativno izdržljivi proizvodi;
• relativno jeftina oprema.

T tehnologija kompozita rješava problem dobijanja ojačanih materijala. Riječ tehnologija dolazi od dvije grčke riječi: techne - vještina i logos - riječ, učenje. Obično u nazivima ovog tipa drugi dio “logija” odgovara konceptu “nauke”. Na primjer, zoologija je nauka o životinjama, geologija je nauka o strukturi Zemlje. Po analogiji, tehnologiju treba definisati kao nauku o zanatstvu.

Tehnologija kompozita – dio tehnologije materijala

Ali riječ "nauka" pored riječi "tehnologija" pojavila se relativno nedavno. Tehnologija se obično definira kao skup metoda. Ako mi pričamo o tome O tehnologija materijala, onda je ovo skup metoda za dobijanje i obradu materijala.
Vlakna kao komponente materijala. Prije samo nekoliko decenija moglo se složiti s ovom definicijom. A danas to nesumnjivo zahtijeva pojašnjenje. Danas tehnologija materijala nije samo skup metoda, već i nauka o dobijanju i preradi materijala, koja ima svoju teorijsku osnovu (teorija metalurških procesa, teorija obrade pod pritiskom, teorija termičke obrade itd.) , svoje metode istraživanja, svoje principe. A stvaranje novih materijala je nezamislivo bez korištenja njegovih dostignuća. Ali imajući ovo na umu, ne treba zaboraviti na prvi dio riječi. Uostalom, i tehnologija je vještina. A vještina je slična umjetnosti. Da biste postali dobar tehnolog, osim znanja, morate imati domišljatost i domišljatost. A potreban vam je i talenat. Međutim, ove kvalitete nisu suvišne ni u jednom poslu. U kreiranju materijala učestvuju ljudi različitih specijalnosti. Naučnici teorijskih materijala su fizičari, hemičari i mehaničari koji proučavaju opšte zakone ponašanja materijala. Naučnici i tehnolozi za materijale su stručnjaci koji koriste ove obrasce za stvaranje novih materijala i razvoj metoda za njihovu proizvodnju. Oni su veza između teorije i prakse. A tu su i proizvodni tehnolozi koji rade direktno u fabrikama i bave se razvojem procesa za proizvodnju proizvoda u industrijskim uslovima. Razgovaraćemo o radu naučnika i tehnologa materijala.

Tehnologija kompozita - zadatak stručnjaka

Uzmimo za primjer Specijalista za tehnologiju kompozita. Koje probleme on mora riješiti? Evo jednog od njih. Dato: Borna vlakna namotana na bobine; aluminij (u bilo kojem obliku - listovi, žica, prah, talina) možete odabrati po vlastitom nahođenju. Obavezno: spojiti vlakna i aluminijsku matricu jedno s drugim, čime se dobije bor aluminijum visoke čvrstoće. Tehnolog mora odlučiti kako to učiniti. Da bismo razgovor učinili konkretnijim, razgovarajmo o tome kako dobiti takav kompozit u obliku lima u kojem su sva vlakna ravnomjerno raspoređena po poprečnom presjeku i položena paralelno jedno s drugim. Rešavanje zadatog problema znači davanje odgovora na tri osnovna pitanja:

1. Kako osigurati polaganje vlakana u datom smjeru?
2. Kako uvesti vlakna u matricu da bi se dobio list sa traženom strukturom i svojstvima?
3. Kako spriječiti omekšavanje i uništavanje vlakana tokom procesa proizvodnje materijala, a istovremeno osigurati njihovu čvrstu vezu sa matricom?

Pitanje "kako?" stalno traži tehnologe. I pored njega se uvijek pojavljuje stalni pratilac - "zašto?" Odgovorite na pitanje "zašto?" - znači pronaći razlog koji uzrokuje ovu ili onu pojavu. A odgovor na pitanje "kako?" mora navesti načine za rješavanje problema. Svaki specijalista koji se bavi naukom prisiljen je stalno tražiti odgovore na ova pitanja i nema nade da će ih se riješiti. Čim odgovorite na jedno, pojavljuje se drugo, a ono, zauzvrat, rađa lavinu novih "zašto?" I kako?". A ako prestanu da brinu, on prestaje biti naučnik. Ali ipak, glavna stvar za tehnologa je da odgovori na pitanje "kako?" Ovo je njegov posao. Formulirana su tri glavna pitanja koja treba uzeti u obzir prilikom rješavanja tehnološkog problema. Pokušajmo odgovoriti na njih.

Kako orijentirati vlakna u kompozitu

Počnimo redom. Kako orijentirati vlakna u kompozitu? Da su dovoljno debele, poput čeličnih šipki kojima su ojačane, ne bi bilo posebnih problema. Možete staviti jednu po jednu u posebno pripremljena gnijezda.
Vlakna kao osnova kompozita. Ali moramo imati posla sa tankim vlaknima prečnika oko 100 mikrona. U listu debljine 5 mm i širine 500 mm bit će ih više od 100 tisuća; ručno polaganje svakog vlakna na mjesto koje je za to unaprijed određeno je očito nerealan zadatak. Mašina to može. Treba uzeti u obzir da se vlakna ne smiju međusobno dodirivati, moraju biti postavljena na određenoj udaljenosti jedno od drugog kako bi se osigurala potrebna koncentracija u matrici. Ovdje možete ponuditi nekoliko opcija, ali vjerovatno jedna od najboljih je ona koja se danas široko koristi u praksi - metoda namotavanja. Uzimaju cilindrični bubanj, čiji je obim jednak dužini budućeg lima, postavljaju ga na strug i namotaju vlakna na njega sa zadatom udaljenosti. Ideja je da se zatim iseku sva vlakna duž generatriksa cilindra i razmotaju u ravninu, što rezultira jednim slojem paralelnih vlakana. Dužina ovog sloja jednaka je obimu bubnja. A da biste zadržali relativni položaj vlakana u sloju, morate ih nekako pričvrstiti jedno za drugo prije rezanja. Možete ga, na primjer, premazati ljepilom i rezati duž linije nakon što se osuši. U tom slučaju odaberite ljepilo tako da se, ako je potrebno, može lako ukloniti, recimo, izgorjeti zagrijavanjem.

Kako uvesti vlakna u matriks

Ali bolje je raditi stvari drugačije. Koristite sam materijal matrice kao sredstvo za pričvršćivanje. Tada možete izvršiti dva zadatka odjednom kako biste pravilno održavali kompozitnu tehnologiju: popraviti vlakna u traženom položaju i istovremeno unesite ih u matricu, odnosno odgovoriti na drugo glavno pitanje našeg zadatka. Nije loša ideja. Ali opet se javlja isti mučni problem – kako? Kako uraditi? Ne možete bez znanja fizike i hemije.

Elektrohemijska metoda

Može biti korišteno elektrohemijska metoda, nanošenje galvanskog premaza od matričnog metala na bubanj sa namotanim vlaknima. Ovo u principu nije teško, ali:

1. oduzima puno vremena
2. ne mogu se svi metali primijeniti na ovaj način,
3. Teško je osigurati željeni sastav matrice kada su u pitanju složene legure.

Ali za neke kompozite, na primjer, s matricama od bakra ili nikla, metoda je sasvim prihvatljiva. Iako bi bilo bolje pronaći nešto univerzalnije. Možete smisliti drugi način. Bubanj sa namotanim vlaknima jednostavno umočite u rastopljeni aluminijum i nakon vađenja brzo ohladite do kristalizacije. Čini se jednostavno, ali ova jednostavnost je varljiva. Tečni metal će se isprazniti, te stoga neće biti moguće ravnomjerno pokriti cijeli monosloj matriksom. Osim toga, u nekim slučajevima, rastopljeni metal može aktivno komunicirati sa samim bubnjem, korodirajući njegovu površinu i površinu vlakana, što je krajnje nepoželjno, jer će bubanj izgubiti svoje dimenzije, a vlakna će omekšati i postati lomljiva. .

Plazma prskanje premaza

Ali najviše odgovarajuća opcija. Koristi plazma prskanje premaza. Ovom metodom materijal matrice se topi strujanjem plazme niske temperature (jonizovani gas sa prosječna temperatura oko 10.000 K), raspršuje se istim protokom i prenosi na površinu bubnja, pokrivajući vlakna i popunjavajući praznine između njih. Protok plazme se dobija pomoću posebnog uređaja - plazmatrona, u kojem se radni gas (azot, argon, vodonik, helijum, itd.) ionizira pod dejstvom lučnog pražnjenja. Iako se plazma proizvedena u konvencionalnim plazmatronima naziva niskotemperaturnom, ova „niska“ temperatura (10.000 K) sasvim je dovoljna da se otopi bilo koji od materijala koji postoje u prirodi. Kapljice rastopljenog metala dospijevaju do hladnog bubnja i, odajući mu toplinu, kristaliziraju se, formirajući jednoličnu prevlaku na bubnju ako se ravnomjerno okreće. Materijal koji se prska (u našem slučaju aluminijum) obično se uvodi u mlaz plazme u obliku praha ili žice. Izvana, proces nanošenja plazma premaza nalikuje farbanju pištoljem za prskanje. Samo umjesto pištolja za prskanje postoji plazmatron, a umjesto boje matrična legura. U principu, nije potrebno koristiti plazmu u tu svrhu, možete se snaći plinski gorionik ili neki drugi uređaj, ali plazma raspršivanje je vrlo zgodno i široko se koristi u stvaranju kompozita. Ojačani monosloj koji se dobije nakon prskanja seče duž jedne od generatrisa cilindra i odvija se u ravninu. Čvrstoća premaza je dovoljna da spriječi pomicanje vlakana jedno u odnosu na drugo, ali nije dovoljna da osigura visoku čvrstoću kompozita. Debljina nastalih monoslojeva je obično jedan i pol do dva prečnika vlakana, odnosno oko 200 mikrona, a da vas podsjetim, potreban nam je list debljine 5 mm. Sta da radim? Opet "kako?"

Jednoslojno valjanje

Ovaj put ne morate dugo tražiti odgovor: morate učiniti slojevita torta iz nastalih monoslojeva, odnosno sakupite ih u paket potrebna debljina i nekako ih zapečati, povezujući ih neraskidivo jedno s drugim. To se može uraditi npr. valjanje monoslojeva ili vruće presovanje. U prvom slučaju, paket se zagrijava u pećnici i prolazi između rotirajućih valjaka. Prilikom valjanja, monoslojevi se spajaju u monolitni materijal i matrični materijal u svakom monosloju se zbija, što dovodi do povećanja čvrstoće matrice i jačine njene veze sa vlaknima.

Vruće presovanje monoslojeva

Ponekad je svrsishodnije kompaktirati jednoslojne pakete ne valjanjem, već vruće presovanje. Da bi se to postiglo, stavljaju se u kalup čija dužina i širina radne ravnine odgovaraju dimenzijama monoslojeva i pritiskaju se odozgo udarcem. Kalup se zagrijava tako da se može postići potrebna temperatura procesa. Zagrijana vreća je zbijena, pa otuda i naziv - vruće presovanje. Da bi se stvorila jaka veza između monoslojeva i da bi se sve čestice nanesenog metala matrice zavarile i formirale monolit, potrebno ga je držati pod pritiskom, čime se omogućava difuzijskim procesima da obave svoj posao. Upravo ti procesi, zajedno sa pritiskom, daju visoku vrednost mehanička svojstva našu tortu. Zato se ovaj način proizvodnje kompozita ponekad naziva i difuzijsko zavarivanje.

Kompozitna tehnologija u obliku šipke ili složenog profila

U odnosu na zadatak koji je pred nama, odgovorili smo na drugo pitanje – kako uvesti vlakna u matricu. Ali što ako trebate nabaviti kompozit u obliku štapa ili složen profil? Još jedno "kako". Opet možete pribjeći motanje jednoslojnih vreća, samo ne u glatkim rolnama, već u kalibriranim, odnosno sa posebnim rezovima koji odgovaraju traženoj konfiguraciji. Ili možete koristiti tzv metode tečne faze, kada je matrica u tečnom stanju tokom proizvodnje kompozita. Vlakna, koja se odmotaju od kalema (broj kalema je jednak broju vlakana u kompozitu), prolaze, ne dodirujući jedno drugo, kroz kupku rastopljenog matričnog metala, navlaže se njome i ulaze u kalup, koji formira štap željenog poprečnog preseka. Nakon toga, štap se hladi, metal matrice se stvrdne, formirajući kompozitni materijal s vlaknima. Na ovaj način moguće je dobiti šipke najrazličitijih profila. Proizvodi sa složenim profilima, kao što su lopatice turbine, mogu se praktično proizvesti impregnacijom. Vlakna se stavljaju u kalup za livenje, čija radna šupljina odgovara obliku oštrice (kako to učiniti je posebno pitanje koje sada nećemo razmatrati, ali to se može učiniti, iako ne lako), a zatim tečnost matrični metal se sipa u kalup. Praznine između vlakana su obično male, te ih je rastopljeni metal teško popuniti, ali ih je potrebno popuniti što je prije moguće kako se vlakna ne bi imala vremena otopiti u matrici. Stoga se u većini slučajeva impregnacija vrši pod pritiskom. Kalup za livenje se evakuiše, i tečni metal ulazi u njega pod atmosferskim pritiskom. U pravilu je za brzu i pouzdanu impregnaciju dovoljna razlika tlaka od jedne atmosfere. Ali to je samo slučaj kada su vlakna navlažena rastopljenim metalom matriksa. Ako se to ne dogodi, potrebno je poduzeti mjere. Na primjer, karbonska vlakna nisu kvašena tekućim aluminijem, tako da nije moguće dobiti ugljen-aluminij jednostavnim impregniranjem grafitnih niti aluminijumom. Ali ako prvo premažete ove niti najtanji sloj hrom ili nikl (dovoljno je nanijeti premaz debljine jedan mikrometar), koji su dobro navlaženi aluminijem, osigurat će se impregnacija i dobiti kompozit. Glavno zanimanje tehnologa je da odgovori na pitanje "kako?" Kako uraditi? Na ovo pitanje se mogu dati tačni odgovori ako su poznati odgovori na pitanje „zašto?“. Ako zamislite automehaničara koji zna zategnuti vijke i matice, ali ne poznaje strukturu automobila. On je bezvrijedan. Isto tako, tehnolog koji ne razumije fiziku procesa koji se dešavaju prilikom dobijanja materijala je inferioran specijalista. Na primjer, tehnolog zna da u mnogim slučajevima, nakon zagrijavanja, kompozit omekšava. Odmah se javlja problem – kako se nositi s tim? Ovo pitanje je slično trećem “kako?” postavljenom na početku razgovora. A da biste riješili ovaj problem, morate znati zašto dolazi do omekšavanja kompozita. Odgovor na ova pitanja daje kompozitna tehnologija.

Posvetio sam se istoriji kompozitnih materijala. Nastavljam da provodim svoje slobodno vrijeme na ovu temu i danas želim malo govoriti o terminima i tehnologijama izrade prototipa pomoću polimernih kompozita. Ako nemate šta da radite dugo zimske večeri, tada uvijek možete napraviti snoubord, futrolu za motocikl ili futrolu za pametni telefon od tkanine od karbonskih vlakana. Naravno, proces može biti skuplji od kupovine gotovog proizvoda, ali zanimljivo je napraviti nešto vlastitim rukama.

Ispod reza je pregled metoda za izradu proizvoda od kompozitnih materijala. Bio bih vam zahvalan ako me dodate u komentarima kako bi rezultat bio potpuniji post.

Kompozitni materijal se stvara od najmanje dvije komponente s jasnom granicom između njih. Postoje slojeviti kompozitni materijali - na primjer, šperploča. U svim ostalim kompozitima komponente se mogu podijeliti na matricu, odnosno vezivo, i armaturne elemente – punila. Kompoziti se obično dijele prema vrsti armirajućeg punila ili matričnog materijala. Više o upotrebi kompozita možete pročitati u članku Istorija kompozitnih materijala, a ovaj post se fokusira na metode izrade proizvoda od kompozita.

Ručno oblikovanje

U slučaju proizvodnje pojedinačnih komada, najčešća metoda je ručno oblikovanje. Na pripremljenu matricu se nanosi gelcoat - materijal za postizanje dobrog završnog sloja na vanjskom dijelu ojačanog materijala, što vam također omogućava odabir boje za proizvod. Zatim se u matricu stavlja punilo - na primjer, fiberglas - i impregnira vezivom. Uklonimo mjehuriće zraka, pričekamo da se sve ohladi i završimo turpijom - izrežemo, izbušimo i tako dalje.

Ova metoda se široko koristi za izradu dijelova karoserije za automobile, motocikle i mopede. Odnosno, za podešavanje u slučajevima kada nije ograničeno na lijepljenje filma "karbonskog izgleda".

Prskanje

Za prskanje nije potrebno rezanje staklenog materijala, već je potrebna upotreba posebne opreme. Ova metoda se često koristi za rad velikih objekata, kao što su trupovi čamaca, vozila i tako dalje. Na isti način kao i kod ručnog oblikovanja, prvo se nanosi gelcoat, a zatim stakleni materijal.

RTM (injekcija)

Metoda ubrizgavanja poliesterske smole u zatvoreni kalup koristi opremu iz matrice i kontra kalupa - bušilicu. Stakleni materijal se postavlja između matrice i kalupa za reakciju, a zatim se u kalup pod pritiskom sipa učvršćivač - poliesterska smola. I, naravno, završna obrada turpijom nakon sušenja - po ukusu.

Vakum infuzija

Metoda vakuumske infuzije zahtijeva vrećicu u kojoj se pomoću pumpe stvara vakuum. Sama vreća sadrži ojačavajući materijal, čije se pore, nakon ispumpavanja zraka, pune tekućim vezivom.

Primjer metode je pravljenje skejtborda.

Navijanje

Metoda kompozitnog namotaja omogućava izradu ultralakih cilindara za komprimovani gas, za koje koriste PET košuljicu pumpanu do 2-5 atmosfera, kao i kompozitne cijevi koje se koriste u naftnoj, hemijskoj industriji i javna komunalna preduzeća. Iz naziva je lako razumjeti da se fiberglas namotava oko pokretnog ili nepokretnog predmeta.

Video prikazuje proces namotavanja fiberglasa na cilindar.

Pultruzija

Pultruzija je „provlačenje“. U ovoj metodi postoji kontinuirani proces provlačenja kompozitnog materijala kroz mašinu za izvlačenje. Brzina procesa je do 6 metara u minuti. Vlakna se prolaze kroz polimernu kupku, gdje se impregniraju vezivom, a zatim prolaze kroz uređaj za predformiranje kako bi dobili konačni oblik. Materijal se zatim zagrijava u kalupu kako bi se dobio konačni stvrdnuti proizvod.

Proces proizvodnje šipova pomoću pultruzije.

Direktno pritiskanje

Termoplastični proizvodi se proizvode u kalupima pod pritiskom. U tu svrhu koriste se visokotemperaturne hidraulične prese snage od 12 do 100 tona i maksimalna temperatura oko 650 stepeni. Na primjer, plastične kante se prave na ovaj način.

Autoklavno oblikovanje

Autoklav je neophodan za izvođenje procesa pod toplotom i pritiskom iznad atmosferskog pritiska kako bi se ubrzala reakcija i povećao prinos proizvoda. Kompozitni materijali se stavljaju unutar autoklava na posebne forme.

Kompozitni proizvodi

Kompozitni materijali se široko koriste u proizvodnji aviona. Na primjer, Solar Impulse je izgrađen od njih.

Automobilska industrija

Proteze i ortoze.

Ako imate bilo kakvih dodataka, svakako napišite o njima u komentarima. Hvala ti.

Kompozitni materijali su materijali napravljeni od nekoliko komponenti. Uglavnom se izrađuju od plastične podloge, armaturnog punila i nekih drugih supstanci. Kao rezultat toga, kompozit se odlikuje visokom čvrstoćom, krutošću i mnogim drugim korisnim svojstvima.

Tehnologije polimernih kompozita su metode za stvaranje materijala čija je matrica polimer. Imaju ogroman broj vrsta i vrsta, što je osiguralo njihovu rasprostranjenost i popularnost. Postoje sljedeće vrste keramičkih polimera:

Fiberglass;
Plastika ojačana karbonskim vlaknima;
boroplastika;
organoplastika;
polimeri punjeni prahom;
tekstualne ploče.

Kompozitni keramički materijali se koriste u širokom spektru polja, uključujući sljedeće:

Izgradnja;
elektrotehnika;
hemijska industrija;
izgradnja puteva;
telekomunikacije;
vazduhoplovnu industriju itd.

Prevalencija i popularnost kompozitnih tehnologija povezana je s mnogim prednostima ove metode proizvodnje materijala. Vrijedi obratiti pažnju na sljedeće pozitivne kvalitete:

Poboljšano fizičko-hemijske karakteristike;
prilično nisko specifična gravitacija;
otpornost na koroziju, truljenje ili savijanje;
niska toksičnost pri gorenju;
nezapaljivost ili teška zapaljivost;
jedinstvena hemijska otpornost;
nizak koeficijent linearne ekspanzije zbog djelovanja topline;
prilično širok temperaturni raspon funkcionalnosti;
visoka električna izolacijska svojstva;
povećana čistoća životne sredine.

IN XXI vek Kompozitni materijali na bazi keramičkih polimera postali su jedna od vrlo popularnih supstanci uz pomoć kojih rješavaju različite tehnološke probleme u najrazličitijim oblastima, kao što su građevinarstvo, inženjering ili druge vrste industrije. To je postignuto uz pomoć mnogih prednosti koje izdvajaju kompozite od ostalih vrsta materijala popularnih do sada.

Vraćanje dijagonalnog točka pumpe

Kompozitni materijali se također mogu koristiti za restauraciju dijagonalnog kotača pumpe. MP Angarsky Vodokanal obratio se Cerametu sa sličnim zahtjevom za popravku uređaja za pumpanje otpadnih voda pod nazivom KSB Sewatec.

Tokom tri godine rada, učinak pumpe je pao na 70%, počevši od prvog dana rada. Popravak je uključivao restauraciju metala, primjenu kompozitnog materijala i dinamičko balansiranje. Tako je korištenjem kompozitnih tehnologija bilo moguće produžiti vijek trajanja pumpe i postići uštedu od 4,5 puta.

Karakteristike materijala Ceramet

Keramet kompozitni keramički materijali su dizajnirani da zaštite opremu, produžavaju njen vijek trajanja i produžuju vijek trajanja. Ovo značajno smanjuje vrijeme zastoja i potrebu za kupovinom dodatnih rezervnih dijelova.

Posebnost materijala Ceramet je njegova prilično široka primjena, koja uključuje:

Repair pumpna oprema;
obnova svrdla;
poboljšanje funkcionalnosti izmjenjivača topline;
popravka cjevovoda, oluka itd.

Dakle, Ceramet kompozitni materijal može se koristiti u različite svrhe, što je povoljnije od drugih metoda obnavljanja opreme.

1

Članak predstavlja trenutna drzava tehnologije za proizvodnju proizvoda od kompozitnih materijala, uključujući informacije o korištenim tehnologijama, softver, opremu za izradu matrica, opremu za izradu kompozitnih proizvoda, opremu za kontrolu geometrije proizvoda i ispitivanje bez razaranja.

kompozitnih materijala

softver

oprema za kreiranje matrice

1. Moderni kompozitni materijali / ur. P. Krok i L. Browman; lane sa engleskog – M., 1978.

2. Konstrukcija i čvrstoća trupa od fiberglasa i trupa brodova. Inozemna brodogradnja 1965 – 1973 // Brodogradnja, 1973.

3. Frolov S.E. Metode stvaranja novih makronehomogenih kompozitnih materijala i tehnološka rješenja za izradu trupnih konstrukcija od njih // Brodogradnja br. 3 2003, str. 55-59.

4. CAE – tehnologije u 2012: pregled dostignuća i analiza tržišta. – CAD/CAM/CAE Observer #4 (80) / 2013.

5. Intervju sa V.A. Seredka i A.Yu. Sofronov časopisu CAD/CAM/CAE Observer #2 (78) / 2013.

6. Pametne tehnologije za industriju aviona. Povećanje konkurentnosti domaćih kompanija za proizvodnju aviona na primjeru zajedničkih projekata kompanije Solver i JSC VASO // CAD i grafika, br. 1. 2011. str. 56-62.

7. Lukjanov N.P. Iskustvo u korištenju kompozitnih materijala za izgradnju PMO brodova // Brodogradnja. br. 3. 2007. str. 19-26.

Kompozitni materijal je materijal čija se struktura sastoji od nekoliko komponenti sa različitim fizičkim i mehaničkim svojstvima: metalne ili nemetalne matrice sa datim rasporedom učvršćivača u njima, njihova kombinacija daje kompozitnom materijalu nova svojstva. Prema prirodi strukture, kompozitni materijali se dijele na vlaknaste materijale, ojačane kontinuiranim vlaknima i brkovima, materijale ojačane disperzijom dobivene unošenjem dispergiranih čestica učvršćivača u matricu, slojevite materijale nastale presovanjem ili valjanjem. različiti materijali.

Danas su kompozitni materijali posebno traženi u raznim industrijama. Prvi brodovi od fiberglasa napravljeni su u drugoj polovini 30-ih godina dvadesetog veka. Od 50-ih godina u svijetu je postala raširena brodogradnja od stakloplastike, izgrađen je značajan broj jahti, radnih i spasilačkih čamaca i ribarskih plovila, desantnih plovila itd. Jedna od prvih primjena kompozitnih materijala u avijaciji bila je proizvodnja plastičnih panela ojačanih karbonskim vlaknima na zadnjoj ivici krila aviona F-111A 1967. godine. Posljednjih godina u avio-proizvodima se sve češće mogu naći strukture od troslojnog „sendviča“ sa aluminijskim saćastim jezgrom i koricama od karbonskih vlakana. Trenutno se oko 50% ukupne težine aviona Boeing 787 ili Airbus A350 sastoji od kompozitnih materijala. U automobilskoj industriji kompozitni materijali se koriste dosta dugo, uglavnom je razvijena tehnologija za proizvodnju aerodinamičkih kompleta karoserija. Kompozitni materijali se u ograničenoj mjeri koriste za proizvodnju ovjesa i dijelova motora.

Međutim, do nedavno su poduzeća koristila uglavnom ručno polaganje dijelova od kompozita, a serijska proizvodnja proizvoda nije zahtijevala duboku automatizaciju procesa. Danas, sa razvojem konkurencije na tržištu, nemoguće je bez toga savremenim sredstvima projektovanje i priprema proizvodnje, kao i bez efikasnu opremu za rad sa kompozitima.

Tehnologije za izradu proizvoda od kompozitnih materijala

U većini slučajeva, hemijski očvrsnuta termoreaktivna smola koristi se kao vezivno punilo, a proces očvršćavanja karakteriše egzotermna hemijska reakcija. Koriste se uglavnom poliesterske, epoksidne, fenolne i visokotemperaturne smole. Najčešće se u proizvodnji dijelova složenih konfiguracija koriste tehnologije čija je suština polaganje „suhe“ podloge nakon čega slijedi impregnacija vezivnom kompozicijom („mokro“ oblikovanje, namotavanje, injekcijsko prešanje, kalupljenje za prijenos smole / RTM) ili naizmjenično polaganje „suhe“ podloge s filmskim ljepilom (vakuumska impregnacija, Resin Film Infusion / RFI). Postoji nekoliko osnovnih tehnologija za proizvodnju dijelova od kompozitnih materijala, uključujući ručne i automatizirane metode:

• impregnacija armaturnih vlakana matričnim materijalom;
• formiranje u kalupu armaturnih traka i matrice dobivene namotavanjem;
• hladno prešanje komponenti nakon čega slijedi sinterovanje;
• elektrohemijsko premazivanje vlakana s naknadnim presovanjem;
• taloženje matrice raspršivanjem plazme na učvršćivač nakon čega slijedi kompresija;
• šaržno difuzijsko zavarivanje jednoslojnih traka komponenti;
• spojno valjanje armaturnih elemenata sa matricom itd.

Osim toga, postala je široko rasprostranjena tehnologija izrade dijelova pomoću preprega (poluproizvoda koji se sastoje od osnovnog materijala impregniranog vezivnim sastavom).

Softver

Zadatak dizajniranja proizvoda od kompozitnih materijala je ispravan odabir kompozicije koja osigurava kombinaciju svojstava potrebnih u konkretnom operativnom slučaju. Prilikom projektovanja ojačanih polimernih kompozitnih materijala široko se koristi kompjuterska obrada podataka za koju je razvijen veliki broj različitih softverskih proizvoda. Njihova upotreba omogućava poboljšanje kvaliteta proizvoda, smanjenje trajanja razvoja i organizacije proizvodnje konstrukcija i rješavanje problema njihovog racionalnog projektovanja na sveobuhvatan, kvalitetan i brz način. Uzimajući u obzir neravnomjernost opterećenja, moguće je projektirati konstrukciju trupa od armiranog kompozita diferencirane debljine koja može varirati nekoliko desetina puta.

Savremeni softverski proizvodi mogu se podijeliti u dvije grupe: oni koji vrše analizu serije laminata u “dvodimenzionalnoj” ili “greda/ploča” formulaciji i u trodimenzionalnoj. Prva grupa su programi poput Laminator, VerctorLam Cirrus, itd. „Trodimenzionalno“ rješenje je metoda konačnih elemenata, a među dostupnim softverskim proizvodima postoji veliki izbor. Na tržištu „tehnologije modeliranja kompozita“ postoje različiti softverski proizvodi: FiberSim (Vistagy / Siemens PLM softver), Digimat (e-Xstream / MSC Software Corp.), Helius (Firehole Composites / Autodesk), ANSYS Composite PrepPost, ESAComp (Altair inženjering) i sl.

Gotovo sav specijalizovani softver različitih kompanija ima mogućnost integracije sa CAD sistemima visokog nivoa - Creo Elements/Pro, Siemens NX, CATIA. Općenito, rad je sljedeći: odabire se materijal sloja, određuju se opći parametri paketa slojeva, određuje se metoda formiranja sloja, metoda sloj-po-sloj se koristi za izradu jednostavnih dijelova, a zona ili strukturna metode dizajna se koriste za složene proizvode. Prilikom polaganja slojeva postavlja se njihov redoslijed. Ovisno o načinu proizvodnje proizvoda (ručno polaganje, kalupljenje, polaganje trake, polaganje vlakana), vrši se analiza materijala sloj po sloj na moguće deformacije. Sastav slojeva se prilagođava širini upotrijebljenog materijala.

Nakon što je formiranje slojeva završeno, korisnik dobiva podatke o proizvodu, što im omogućava da se koriste u različite svrhe, na primjer:

• izlaz u obliku projektne dokumentacije;
• koristiti kao početne podatke za rezanje materijala;
• izvorni podaci za laserski projektor koji označavaju konture područja postavljanja uzorka.

Prelazak na moderne tehnologije za projektovanje i pripremu proizvodnje proizvoda omogućava:

• smanjiti potrošnju kompozitnih materijala upotrebom preciznih razvrtača i mašina za sečenje;
• povećati brzinu i poboljšati kvalitetu ručnog polaganja materijala upotrebom preciznih blankova i laserskih projekcija područja njihovog polaganja;
• postići visok nivo ponovljivosti proizvoda;
• smanjenje uticaja ljudskog faktora na kvalitet proizvedenih proizvoda;
• smanjenje kvalifikacijskih zahtjeva za osoblje uključeno u instalaciju.

Oprema za izradu matrica

Izrada master modela od drveta je radno intenzivan i dugotrajan proces, a za smanjenje vremena izrade matrice i povećanje tačnosti koriste se: tro/petoosne CNC glodalice, kontrolno-mjerne mašine ili 3D skeneri.

Portalna petoosna glodalica (slika 1) dostupna je samo velikim proizvođačima. Male kompanije koriste robotske komplekse za glodanje na linearnim robotskim jedinicama (slika 2), ili prave master modele od zalijepljenih radnih komada. U ovom slučaju, kao osnova radnog komada uzima se kruti šuplji okvir, koji je zalijepljen izvana, a zatim potpuno obrađen. Kompanije koje nemaju mogućnost da obrađuju ceo proizvod idu drugim putem: prvo se u CAD sistemu gradi pojednostavljeni 3D model proizvoda pomoću ravni, a na osnovu pojednostavljenog modela se dizajnira kruti model. power frame od šperploče. Onda sve vanjska površina je u CAD sistemu predstavljen kao obloga unutrašnjeg okvira. Dimenzije obloge su odabrane tako da se može glodati na postojećoj CNC glodalici (slika 3). Onda tačno sastavljen okvir pokrivena modelnom oblogom. Ovom metodom tačnost glavnog modela je manja i potrebna je ručna obrada spojeva obloga, ali to vam omogućava da kreirate proizvode čije dimenzije znatno premašuju mogućnosti postojećih CNC mašina.

Rice. 1. Petoosna glodalica MR 125, sposobna za obradu dijelova dimenzija 15x5 m i visine do 2,5 m

Rice. 2. Kompleks robotske glodalice Kuka

Rice. 3. “Mala” petoosna glodalica

Oprema za stvaranje kompozita

Prvi korak u mehanizaciji procesa oblikovanja bila je upotreba mašina za impregnaciju, koje pored impregnacije sakupljaju staklene tkanine ili stakloplastike u višeslojne vreće ukupne debljine 4 - 5 mm. Za mehanizaciju procesa, smanjenje vjerovatnoće greške osoblja i povećanje produktivnosti, na primjer, koristi se metoda prskanja, pomoću koje možete dobiti vanjske obloge, pregradne ploče i druge strukture od fiberglasa. Metoda prskanja omogućava postizanje uglova oblikovanja mehanizacijom i pruža veću produktivnost rada u odnosu na uglove kalupa koji su ručno oblikovani od traka od stakloplastike ili stakloplastike. Sljedeća faza u razvoju proizvodnje kompozitnih proizvoda je uvođenje instalacije za automatsko namotavanje punila od ugljičnog stakla. Prvi "robot" dizajniran za polaganje suhe tkanine tip rolne demonstrirala je američka kompanija Magnum Venus Plastech. Po prvi put u Rusiji takva oprema je uvedena u JSC VASO. Ova oprema omogućava proizvodnju kompozitnih delova dužine do 8 m i prečnika do 3 m (Sl. 4).

Da bi se olakšalo ručno polaganje tkanine i smanjio otpad, za automatsko sečenje tkanine/preprega koriste se mašine za sečenje, laserski projektori LAP i LPT za konturnu projekciju pri postavljanju preprega na proizvodnu opremu. Koristeći laserski projekcijski modul (slika 5), ​​moguće je automatski generirati podatke o projekciji direktno iz 3D modela kompozitni proizvod. Ovakav način rada značajno smanjuje vremenske troškove, povećava efikasnost procesa, smanjuje vjerovatnoću kvarova i grešaka te olakšava upravljanje podacima. Kompleks „softver – mašina za sečenje – projekcijski laser” u poređenju sa tradicionalnim polaganjem smanjuje radni intenzitet rezanja za oko 50%, radni intenzitet polaganja za oko 30% i povećava stepen iskorišćenja materijala, tj. možete uštedjeti od 15 do 30% materijala.

Oblikovanje plastike ojačane karbonskim vlaknima metodom namotavanja omogućava dobivanje proizvoda s najvišim karakteristikama deformacije i čvrstoće. Metode namotavanja dijele se na "suhe" i "mokre". U prvom slučaju za namotavanje se koriste prepregi u obliku niti, niti ili trake. U drugom slučaju, armaturni materijali su impregnirani vezivom direktno tokom procesa namotavanja. Nedavno je razvijena oprema koja koristi kompjuterski sistemi. To omogućava proizvodnju cjevastih proizvoda sa krivinama i nepravilnim oblicima, kao i proizvoda složene geometrije. Oprema za namotavanje korišćenjem fleksibilna tehnologija, prilikom armiranja vlaknasti materijali može se postaviti na trn u bilo kojem smjeru.

Rice. 4 Mašina za automatsko namotavanje i polaganje punila od karbonskih vlakana Viper 1200 FPS iz MAG Cincinnati

Rice. 5. Laserski sistem pozicioniranja (zeleni obris)

Oprema za praćenje geometrije i unutrašnje strukture proizvoda

Konture proizvoda često imaju krivolinijske generatrise, koje nije moguće provjeriti tradicionalnim „plaz“ metodama. Koristeći 3D skeniranje, možete odrediti koliko fizički uzorak odgovara 3D računarskom modelu. Za 3D skeniranje možete koristiti i mašinu za koordinatno mjerenje tipa ruke (CMM) ili beskontaktni optički/laserski sistem za skeniranje. Međutim, kada se koriste, sistemi za beskontaktno skeniranje općenito ne mogu ispravno raditi na zrcalnim površinama i površinama visokog sjaja. Pri korištenju “mjernih krakova” bit će potrebno nekoliko uzastopnih ponovnih instalacija, jer je radni prostor, zbog dizajna mjernih krakova, obično ograničen na sferu polumjera 1,2-3,6 m.

Također, materijali od stakloplastike imaju niz problematičnih područja. Jedna od glavnih je kontrola kvaliteta gotovog proizvoda (bez vazdušnih šupljina) i korozije tokom rada. Za ispitivanje bez razaranja brodskih trupova izrađenih od kompozita, rendgensko zračenje se široko koristi, ali se iz više razloga nastoji smanjiti. Nedavno su se počele pojavljivati ​​publikacije koje opisuju detekciju raslojavanja pomoću infracrvene termografije (termovizije). Istovremeno, i termovizijska i rendgenska NDT metode detekcije delaminacija ne dozvoljavaju mjerenje njihovih veličina i određivanje dubine defekata kako bi se procijenio njihov utjecaj na promjene karakteristika čvrstoće.

Zaključak

Trenutno u Rusiji skoro tek počinje intenzivan razvoj automatizacije montaže kompozitnih proizvoda, uključujući opremu za kreiranje matrica. Najčešće samo nastupaju pojedinačni elementi aerodinamički komplet karoserije za "tuning" automobile. Implementacija sistema FiberSIM u brodogradilištu Srednevsky tokom projektovanja i izgradnje baznog minolovca projekta 12700, kao i u VASO, automatske mašine za polaganje tkanine, je uspješna. Ali to su pojedinačni primjeri, za povećanje konkurentnosti potrebno je sveobuhvatno uvesti nove tehnologije.

Bibliografska veza

Černišov E.A., Romanov A.D. SAVREMENE TEHNOLOGIJE ZA PROIZVODNJU PROIZVODA OD KOMPOZITNIH MATERIJALA // Modern visoke tehnologije. – 2014. – br. 2. – str. 46-51;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=33649 (datum pristupa: 25. novembar 2019.). Predstavljamo Vam časopise koje izdaje izdavačka kuća "Akademija prirodnih nauka"