Mga pinagsama-samang teknolohiya. Mga teknolohiya sa paggawa ng fiberglass. Pag-spray ng plasma ng mga coatings

Sa panahon ng pamamaraang ito, ginagamit ang mga pre-prepared filler. Salamat sa pamamaraang ito, ang mataas na homogeneity ng produkto ay ginagarantiyahan para sa lakas, at ang mga tagapagpahiwatig ay kinokontrol. Gayunpaman, ang kalidad ng resultang produkto ay nakasalalay sa isang mataas na antas sa kasanayan at karanasan ng mga manggagawa.

Ang produksyon ng mga produktong fiberglass na hinulma ng kamay ay nahahati sa ilang yugto. Ang unang yugto ay tinatawag na yugto ng paghahanda, kung saan ang ibabaw ng matrix ng inaasahang produkto ay nalinis, pagkatapos ay degreased at sa wakas ay inilapat ang isang layer ng release wax. Sa pagtatapos ng unang yugto, ang matrix ay natatakpan ng isang proteksiyon at pandekorasyon na layer - gelcoat. Salamat sa layer na ito, ang panlabas na ibabaw ng hinaharap na produkto ay nabuo, ang kulay ay itinakda at ang proteksyon ay ibinigay mula sa nakakapinsalang salik tulad ng tubig, ultraviolet light at chemical reagents. Ang mga negatibong matrice ay pangunahing ginagamit upang makagawa ng tapos na produkto. Matapos matuyo ang espesyal na layer ng gelcoat, maaari kang magpatuloy sa susunod na yugto, na tinatawag na paghubog. Sa yugtong ito, maaari ding gumamit ng isa pang uri ng tagapuno sa simula ng hiwa na materyal na salamin; Susunod ang proseso ng pagbuo ng "skeleton" ng inaasahang produkto. Pagkatapos ang dagta na may katalista, pre-mixed, ay inilapat sa handa na materyal na salamin. Ang dagta ay dapat na pantay na ibinahagi gamit ang mga brush at malambot na roller sa buong matrix. Huling yugto maaaring tawaging rolling. Ito ay ginagamit upang alisin ang mga bula ng hangin mula sa isang nakalamina na hindi pa tumigas. Kung hindi sila tinanggal, makakaapekto ito sa kalidad ng tapos na produkto, kaya ang nakalamina ay dapat na pinagsama sa isang matigas na roller. Kapag tumigas na ang tapos na produkto, aalisin ito sa amag at sasailalim sa machining, na kinabibilangan ng mga butas sa pagbabarena, pag-trim ng labis na fiberglass sa paligid ng mga gilid, atbp.

Mga kalamangan ng pamamaraang ito:

• umiiral tunay na pagkakataon kunin ang produkto kumplikadong hugis at may malaking sukat na may kaunting pamumuhunan;
• ang disenyo ng produkto ay madaling mabago, dahil ang mga naka-embed na bahagi at mga kabit ay ipinakilala sa produkto, at ang presyo ng kagamitan at ang kinakailangang kagamitan ay medyo mababa;
• Upang gawin ang matrix, ginagamit ang anumang materyal na maaaring mapanatili ang mga proporsyon at hugis nito.

Mga kawalan ng pamamaraang ito:

• makabuluhang gastos manu-manong paggawa;
• ang pagiging produktibo ay medyo mababa;
• ang kalidad ng produkto ay depende sa mga kwalipikasyon ng molder;
• Ang pamamaraang ito ay angkop para sa paggawa ng mga maliliit na produkto.

2. Pag-spray.

Ang pamamaraang ito ay angkop para sa maliit at katamtamang laki ng produksyon. Ang paraan ng pag-spray ay may maraming mga pakinabang kaysa sa paghubog ng contact, kahit na may ilang mga gastos na kasangkot sa pagbili ng mga kagamitan para sa pamamaraang ito.

Pinapayagan ka ng isang espesyal na pag-install na mag-aplay proteksiyon na patong at plastik. Dahil dito, hindi na kailangan ang paunang pagputol ng materyal at paghahanda ng binder, bilang isang resulta kung saan ang bahagi ng manu-manong paggawa ay nabawasan nang husto. Awtomatikong tumpak na binibilang ng mga espesyal na pag-install ang mga dosis ng resin at hardener, at pinuputol din nila ang roving sa mga piraso mga kinakailangang sukat(0.8 - 5 cm). Pagkatapos ng proseso ng pagputol, ang mga bahagi ng thread ay dapat mahulog sa stream ng binder at maging puspos sa panahon ng paglipat sa matrix. Sa pamamagitan ng manu-manong paggawa, ang proseso ng compaction para sa fiberglass sa matrix ay isinasagawa gamit ang isang rolling roller.

Ang isang bilang ng mga pakinabang sa paggawa ng fiberglass sa pamamagitan ng pag-spray:

• oras ay nai-save at kapaki-pakinabang na mga lugar dahil sa ang katunayan na hindi na kailangang i-cut ang materyal at ihanda ang panali;
• posible na bawasan ang bilang ng mga lugar ng produksyon sa pamamagitan ng pagbawas sa bilang ng mga espesyal na inihandang lugar para sa paghubog;
• ang bilis ng paghubog ng produkto ay tumataas;
• ang kontrol sa kalidad ng produkto ay pinasimple;
• pondo sahod makabuluhang pagtitipid;
• dahil sa ang katunayan na ang roving ay medyo murang materyal, kung gayon ang halaga ng nagresultang produkto ay makabuluhang nabawasan.

Kapag ang binder ay inihanda sa maliit na dami, pagkatapos ay sa manu-manong paghubog hanggang sa 5% ng binder ay nananatili sa mga tool at dingding ng lalagyan, na medyo hindi matipid. Alam na ang kalidad ng resultang produkto ay depende sa kasanayan at karanasan ng operator ng pag-install. Ang pamamaraang ito ay gumagamit ng parehong tooling tulad ng sa panahon ng paghubog ng kamay.

3. Pultrusion.

Ang teknolohiya ng pultrusion ay batay sa tuluy-tuloy na produksyon ng mga uniaxially oriented na profile na mga produkto mula sa fibrous plastics. Isang naka-profile na produkto na may palaging cross-section na gawa sa angkop na materyal Ito ay eksakto kung ano ang maaaring makuha sa pamamagitan ng pultrusion.

Salamat sa isang espesyal na pultrusion machine, isang fiberglass profile ang ginawa. Ang nasabing makina ay binubuo ng isang seksyon para sa pagbibigay ng mga materyales na nagpapatibay, isang die, isang seksyon para sa impregnation, isang yunit ng paghila, at isang yunit ng kontrol. mga elemento ng pag-init at mula sa seksyon ng trimming. Mas mainam na palakasin ang naka-orient na pakete ng hibla sa isang tuyong estado at i-impregnate ito ng isang komposisyon ng polimer na pumped sa pamamagitan ng dry package. Salamat sa teknolohiyang ito, ang hangin ay hindi makakapasok sa materyal. Ang labis na dagta ay dadaloy pabalik sa kawali at ire-recycle. Ang Roving, na ginagamit bilang isang pampatibay na materyal, ay tinanggal mula sa mga reel sa tuyong estado at kinokolekta sa isang bundle sa isang espesyal na paraan. Pagkatapos ang materyal ay pumasok sa impregnation device - ito ay isang espesyal na paliguan na may dagta, kung saan ito ay ganap na basa ng polyester, epoxy o iba pang panali. Pagkatapos ang na-impregnated na materyal ay ipinadala sa isang pinainit na mamatay, ang gawain kung saan ay upang mabuo ang pagsasaayos ng profile. Pagkatapos ay tumigas ang komposisyon sa tinukoy na temperatura. Ang resulta ay isang fiberglass profile, ang configuration nito ay sumusunod sa hugis ng die.

Napatunayan na ang mga produktong ginawa ng pultrusion ay may higit na mataas na katangian kaysa sa mga bahaging ginawa ng mga klasikal na pamamaraan ng paghubog. Ang pagtaas sa gastos ng pamamaraang ito ay dahil sa isang bilang ng mga pakinabang na katangian ng prosesong ito. Kasama sa mga pakinabang ang mahigpit na kontrol sa pag-igting at direksyon ng hibla, pagbawas ng mga pores, at pagpapanatili ng patuloy na nilalaman ng fiber sa composite. Malinaw na kahit na ang interlayer shear property ay malinaw na napabuti. Naka-on sa ngayon Maraming mga variant ng pangunahing proseso ng pultrusion ang binuo, na kung saan ay interesado sa marami at malaki ang kahulugan sa industriya. Ang kanilang mga bentahe ay mahusay na electrical, physical, chemical at thermal properties, mataas na performance at mahusay na dimensional tolerance. Ang isa sa mga pamamaraan ng pultrusion na ito ay tiyak na inilaan para sa paggawa ng mga permanenteng plate at sheet na semi-tapos na mga produkto.

Gayunpaman, ang bawat pamamaraan ay may mga kakulangan nito. Ang pamamaraang ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang kawalan bilang ang bilis ng proseso, na depende sa temperatura at rate ng hardening ng binder. Ito ay karaniwang maliit para sa mababang init na lumalaban sa polyester resins. Ang isa pang kawalan ay mahirap magbigay ng isang pare-parehong cross-section ng produkto kasama ang haba nito, maliban sa mga produkto na may hindi partikular na kumplikadong cross-sectional na hugis - parisukat, bilog, I-beam at iba pa. Upang makuha ang produkto, dapat mong gamitin lamang ang mga thread o strands. Gayunpaman, kamakailan ang mga kawalan na ito ng pamamaraan para sa paggawa ng mga produkto ng profile ay unti-unting inalis at ang paggamit ng prosesong ito ay lumawak nang malaki. Isang komposisyon batay sa polyvinyl ethers at epoxy resins ah ay ginagamit bilang polymer matrices. Ang paggamit ng naturang mga polymer matrice batay sa polysulfone, polyethersulfone at plasticized polyimide ay ginagawang posible upang makamit ang isang bilis ng paghubog ng mga rod na may diameter na halos limang mm sa bilis na halos isang daan at dalawang m / min.

Upang makakuha ng mga kumplikadong reinforced profile na produkto, kinakailangan na gamitin ang paraan ng pagguhit ng mga layered na materyales na binubuo ng mga fibrous na banig o tela. Sa kasalukuyan, ang mga pamamaraan ay binuo para sa paggawa ng mga pantubo na produkto na pinagsasama ang paikot-ikot ng isang spiral layer at broaching. Mga talim mga wind turbine na mayroon kumplikadong profile cross section, maaaring mabanggit bilang isang halimbawa ng paggamit ng mga materyales na may kumplikadong circuit pampalakas Ang mga kagamitan para sa pagbuo ng mga semi-tapos na produkto para sa sheet metal ay binuo na. mga bukal ng kotse, na may hubog na ibabaw at isang variable na cross-section.

4. Paikot-ikot.

Ang isa sa mga pinaka-maaasahan na pamamaraan para sa paghubog ng mga produktong fiberglass ay ang paraan ng fiber winding, dahil sa ang katunayan na ito ay lumilikha ng kinakailangang istraktura ng filler sa mga produkto depende sa kanilang hugis at mga katangian ng operating. Salamat sa paggamit ng mga strands, tape, thread bilang mga filler, tinitiyak nito ang maximum na lakas ng mga produkto. Bukod dito, ang mga naturang tagapuno ay ang pinakamurang.

Ang proseso ng fiber winding ay maaaring ilarawan bilang isang medyo simpleng paraan kung saan ang reinforcing material sa anyo ng permanenteng roving (tow) o sinulid (yarn) ay ibinabagsak sa isang umiikot na mandrel. Sinusubaybayan ng mga espesyal na mekanismo ang paikot-ikot na anggulo at ang lokasyon ng reinforcing material. Ang mga device na ito ay gumagalaw sa bilis na tumutugma sa pag-ikot ng mandrel. Ang materyal ay nakabalot sa paligid ng mandrel sa anyo ng mga piraso na magkadikit sa isa't isa, o sa ilang espesyal na pattern hanggang sa ganap na natatakpan ang ibabaw ng mandrel. Ang mga sunud-sunod na layer ay maaaring ilapat sa isang anggulo o sa iba't ibang anggulo paikot-ikot hanggang sa maabot ang kinakailangang kapal. Ang paikot-ikot na anggulo ay nag-iiba mula sa napakaliit, na tinatawag na longitudinal, hanggang sa malaki - circumferential. Ang pagsasaayos na ito ay nagpapahiwatig ng 90 0 na may kaugnayan sa axis ng mandrel, na sumasaklaw sa lahat ng mga spiral na anggulo ng agwat na ito.

Ang Thermosetting resin ay nagsisilbing isang binder para sa reinforcing material. Sa proseso ng wet winding, ang dagta ay direktang inilapat sa panahon mismo ng paikot-ikot. Ang proseso ng dry winding ay batay sa paggamit ng roving, na pre-impregnated na may resin sa B-stage. Ang hardening ay isinasagawa sa pagtaas ng temperatura nang walang labis na presyon. Ang huling yugto ng proseso ay batay sa pagkuha ng produkto mula sa mandrel. Kung kinakailangan, ang mga operasyon sa pagtatapos ay maaaring isagawa: mekanikal na pagproseso o paggiling. Ang pangunahing proseso ng paikot-ikot ay nailalarawan sa pamamagitan ng maraming mga pagpipilian, na naiiba lamang sa likas na katangian ng paikot-ikot, pati na rin ang mga tampok ng disenyo, kumbinasyon ng mga materyales at uri ng kagamitan. Ang istraktura ay dapat na sugat tulad ng sa ibabaw ng pag-ikot. Gayunpaman, posibleng maghulma ng mga produkto ng ibang uri, halimbawa, sa pamamagitan ng pag-compress ng hindi pa matigas na bahagi ng sugat sa loob ng saradong amag.

Ang disenyo ay mukhang isang makinis na silindro, tubo o tubing, ang diameter nito ay mula sa ilang sentimetro hanggang ilang sampu-sampung sentimetro. Ang winding ay nagbibigay-daan sa iyo upang bumuo ng mga produkto ng conical, spherical at geodesic na mga hugis. Upang makakuha ng mga sisidlan mataas na presyon at mga tangke ng imbakan, ang isang takip ng dulo ay dapat na maipasok sa paikot-ikot. Posibleng bumuo ng mga produkto na gagana sa ilalim ng hindi karaniwang kondisyon ng paglo-load, halimbawa, panlabas o panloob na presyon, mga compression load o metalikang kuwintas. Ang mga thermoplastic pipe at high-pressure na metal vessel ay lumalakas kapag nasugatan ng mga panlabas na banda. Ang mga nagresultang produkto ay nailalarawan mataas na antas katumpakan. Gayunpaman, may isa pang panig sa proseso ng paikot-ikot; Ang kalamangan ay ang ganap na anumang permanenteng nagpapatibay na materyal ay angkop para sa paikot-ikot.

Maaaring gamitin ang mga makina para sa proseso ng paikot-ikot iba't ibang uri: mula sa iba't ibang lathes at chain-driven na makina hanggang sa mas kumplikadong mga computerized unit na nailalarawan sa pamamagitan ng tatlo o apat na axes ng paggalaw. Ginagamit din ang mga makina na patuloy na gumagawa ng mga tubo. Upang mapadali ang paikot-ikot na mga malalaking tangke, ang mga portable na kagamitan ay dapat na idinisenyo sa lugar ng pag-install.

Ang pangunahing bentahe ng paraan ng paikot-ikot:

• isang paraan ng pagtula ng materyal na kumikita mula sa isang pang-ekonomiyang punto ng view dahil sa bilis ng proseso;
• posibilidad ng pagsasaayos ng ratio ng dagta/salamin;
• mababang patay na timbang, ngunit mataas na lakas;
• ang pamamaraang ito ay hindi madaling kapitan ng kaagnasan at pagkabulok;
• medyo murang mga materyales;
• magandang istraktura ng laminates, dahil sa ang katunayan na ang mga profile ay may itinuro fibers, at magandang nilalaman ng mga materyales na salamin.

5. Pagpindot.

Ang proseso ng pagpindot ay binubuo ng direktang pagbibigay ang nais na hugis produkto sa ilalim ng impluwensya ng mataas na presyon, na nabuo sa amag sa isang temperatura ng mabilis na hardening ng materyal. Salamat sa panlabas na presyon sa materyal na pinindot, ang compaction nito at bahagyang pagkasira ng nakaraang istraktura ay nangyayari. Ang alitan sa pagitan ng pakikipag-ugnay sa mga particle ng materyal, na nabuo sa panahon ng compaction, ay nagiging sanhi ng pagbuo ng thermal energy, na tiyak na hahantong sa pagkatunaw ng binder. Matapos ang materyal ay pumasok sa isang viscoplastic na estado, kumakalat ito sa amag sa ilalim ng presyon, na bumubuo ng isang magkakaugnay at siksik na istraktura. Ang proseso ng hardening ay batay sa cross-linking reaction ng macromolecules dahil sa polycondensation sa pagitan ng mga libreng grupo ng binder. Ang reaksyon ay nangangailangan ng init, kung saan ang mababang molekular na timbang, pabagu-bago ng isip ay inilabas, tulad ng methanol, tubig, formaldehyde, ammonia, atbp.

Mga parameter para sa teknolohiya ng direktang pagpindot:

• temperatura ng preheating;
• pagpindot sa presyon;
• temperatura ng pagpindot;
• pansamantalang pagkakalantad sa ilalim ng presyon;
• mga parameter ng prepress;

Direktang kumikilos ang presyon sa materyal sa lukab ng amag sa panahon ng direktang pagpindot, kaya ang mga bahagi ng amag ay maaaring maubos nang maaga. Depende sa laki ng produkto, ang ikot ng pagpindot ay maaaring mula 4 hanggang 7 minuto. Ang direktang pagpindot ng mga plastik para sa reinforcement ay may dalawang uri, na depende sa kung paano pinapagbinhi ang tagapuno ng hibla:

• Ang mga tuyo, pre-impregnated na mga canvases at tela ay pinindot;
• Ang mga ito ay pinindot ng impregnation nang eksakto sa amag.

Ang unang paraan ay mas popular. Upang makagawa ng mga produkto ng medyo simpleng mga hugis, ginagamit ang direktang pagpindot. Dahil sa mataas na pangangailangan na inilagay sa kalidad ng panlabas na ibabaw ng bahagi, ang mga awtomatikong pag-install ay nilikha para sa mga bahagi ng dosing kapag naghahanda ng mga blangko ng prepreg. Ang mga espesyal na awtomatikong manipulator ay idinisenyo na nag-load ng mga pakete ng mga blangko sa multi-cavity press molds. Ang bagong henerasyon ng mga high precision press ay nilagyan ng makabagong sistema kontrol, salamat sa kung saan posible na makakuha ng mga bahagi na may mataas na kalidad na ibabaw, at ang kanilang gastos ay halos pareho sa mga bahagi ng bakal.

6. SMC teknolohiya.

Ang isang pangunahing hadlang sa pagkalat ng mga composite na materyales ay ang mahinang kakayahang umangkop tradisyonal na teknolohiya kanilang produksyon sa mga pangangailangan ng modernong malakihang produksyon, na ganap ding awtomatiko. Sa ngayon, nananatili pa rin ang mga composite parts na "piece goods". Nag-aambag ang mamahaling paggawa ng mga may karanasang tauhan mataas na kontribusyon sa isang maliit na bahagi ng halaga ng mga materyales na ito. Sa kabila nito, para sa mga nakaraang taon Nakagawa kami ng makabuluhang pag-unlad sa paghahanda ng mga automated na pamamaraan para sa paggawa ng mga composite. Ang teknolohiya ng SMC ay naging isa sa mga pinakasikat na pag-unlad.

Ang mga huling produkto na gumagamit ng teknolohiyang ito ay napapailalim sa dalawang yugto na proseso. Ang unang yugto ng teknolohiya ay nailalarawan sa pamamagitan ng katotohanan na ang prepreg ay ginawa sa isang awtomatikong conveyor unit, at nasa ikalawang yugto na ang prepreg ay naproseso sa mga hulma ng bakal sa natapos na mga bahagi. Ilarawan natin ang mga yugtong ito nang mas detalyado. Ang unsaturated polyester resin ay ginagamit bilang base para sa binder material. Kabilang sa mga pakinabang nito mababang presyo at maikling panahon ng pagpapagaling. Ang reinforcing component ay tinadtad na fiberglass, na random na ibinahagi sa buong dami ng sheet. Pangmatagalang imbakan sa loob ng ilang buwan sa temperatura ng silid na ibinigay ng sistema ng paggamot ng dagta. Ang mga kemikal na pampalapot ay nagpapataas ng lagkit ng binder pagkatapos na ma-impregnated ang glass fiber sa pamamagitan ng ilang mga order ng magnitude, sa gayo'y nagpapabuti sa paggawa ng prepreg at pinatataas din ang buhay ng istante nito. Mga tagapuno ng mineral na idinagdag sa binder sa malalaking dami, dagdagan ang paglaban sa sunog tapos na mga produkto at, at kapansin-pansing bumubuti ang kalidad ng kanilang ibabaw.

Ang resultang prepreg ay maaaring iproseso sa isang awtomatikong proseso salamat sa pagpindot sa pinainit na mga hulma ng bakal. Ang mga amag na ito ay katulad ng disenyo sa mga injection molds para sa thermoplastics. Salamat sa pormulasyon ng binder, tumigas ang prepreg sa temperatura na 150 C at presyon na 50-80 bar sa bilis na ~30 sec/mm ng kapal. Napakababa ng curing shrinkage ay mahalagang katangian Mga teknolohiya ng SMC. Dahil sa mataas na nilalaman ng mineral filler at mga espesyal na thermoplastic additives, ang pag-urong ay hanggang sa 0.05%. Ang mga resultang produkto ay may lakas ng epekto na 50-100 kJ/m2, at isang mapanirang baluktot na lakas ng 120-180 MPa. Matipid na magagawa ang paggamit ng teknolohiya ng SMC kapag kumukuha ng mataas na kalidad pinagsama-samang mga produkto sa malalaking dami mula sa ilang libo hanggang daan-daang libo bawat buwan. Daan-daang libong mga katulad na materyales ang ginawa sa European market bawat taon. Ang mga industriya ng kuryente, sasakyan at riles ang pinakamalaking mamimili ng mga materyales na ito.

7. Paraan ng RTM (Resin Transfer Molding).

Ang paraan ng RTM ay batay sa impregnation at injection molding ng mga composite, kung saan ang binder ay inililipat sa isang closed matrix na naglalaman na ng mga filler o preforms. Ang iba't ibang tela ng iba't ibang mga habi ay maaaring kumilos bilang pampatibay na materyal, halimbawa, multi-axial o emulsion na materyal, at mga powdered glass na banig. Ang binder ay isang resin na nag-gel sa loob ng 50-120 minuto at may mababang dynamic na lagkit. Tinutukoy ng GOST 28593-90 ang lagkit at oras ng gelation ng dagta.

Ang pamamaraang ito ay perpekto para sa karaniwang dami ng 500 -10,000 mga produkto bawat taon. Ang disenyo ng matrix ay binubuo ng mga composite o steel form na sumusunod sa mga panlabas na contours ng bahagi sa magkabilang panig. Ang mga istruktura ay may mga katangian ng mataas na temperatura na pinananatili sa lugar sa pamamagitan ng tumpak na pagkakahanay ng mga nakapaloob na frame ng bakal na sinusuportahan sa mga clamping point.

Ang pamamaraang ito ay perpekto para sa paggawa ng mga matrice mula 0.2m2 hanggang 100m2. Ang disenyo ng matrix ay binubuo ng mga composite o steel form. Ang circuit matrix ay binubuo ng mas magaan at mas nababaluktot na disenyo. Ang mga halves ng matrix ay konektado sa bawat isa sa ilalim ng impluwensya ng vacuum.

Mga kalamangan ng teknolohiya ng RTM:

• awtomatikong produksyon, na binabawasan ang random na kalikasan ng interbensyon ng tao;
• mayroong pagbawas at kontrol sa dami ng mga hilaw na materyales na ginamit;
• ang epekto ng materyal sa kapaligiran ay nabawasan;
• napabuti ang mga kondisyon sa pagtatrabaho;
• medyo matibay na mga produkto ay nilikha dahil sa mas mahusay na impregnation;
• medyo murang kagamitan.

Robotic complex Para sa machining mga produkto mula sa pinagsama-samang materyales idinisenyo para sa mekanisasyon at pag-aautomat ng ilan sa mga pinaka-labor-intensive na operasyon sa teknolohikal na cycle:

• Pag-trim at pag-alis ng teknolohikal na flash
• Milling grooves, recesses at positioner para sa mga naka-embed na elemento
• Pagbabarena at paggiling sa mga butas ng kumplikadong mga hugis
• Paggiling sa mga butas malalaking sukat(mga pagbubukas ng bintana, mga hatches at higit pa)

Robotic complex nagbibigay-daan sa iyo na magbigay ng mga sumusunod na benepisyo:

• Tumaas na bilis ng pagproseso kumpara sa mga manu-manong pamamaraan
• Mataas na repeatability at kalidad ng pagproseso
• Paggiling na may mataas na kalidad ng gilid "sa isang pass"
• Pagpapabuti ng mga kondisyon sa pagtatrabaho
• Paglikha ng karagdagang kaalaman-intensive trabaho

Sa paraan ng pakikipag-ugnayan Sa panahon ng paghubog, ang materyal na salamin ay manu-manong pinapagbinhi ng dagta gamit ang isang brush o roller. Maaaring isagawa ang impregnation nang sabay-sabay sa pag-roll sa amag, o hiwalay. Ang pag-roll ay isinasagawa upang alisin ang hangin mula sa nakalamina at pantay na ipamahagi ang panali.

Ang rocketry, astronautics, pagmamanupaktura ng sasakyang panghimpapawid, nuclear energy, chemical engineering, mga sasakyang de-motor, paggawa ng barko, electronics at marami pang ibang industriya ay nangangailangan ng mga materyales na may mataas na lakas, heat resistance, heat resistance at heat resistance (magandang paglaban sa crack propagation), mababang density, adjustable sa loob isang malawak na hanay ng mga tagapagpahiwatig ng thermal at electrical conductivity, mga espesyal na optical at magnetic na katangian, atbp. Marami sa mga umiiral na pang-industriya na materyales ay hindi na maaari! matugunan ang mga kahilingang ito.

Ang isang materyal na may isang kumplikadong mga naturang katangian ay maaari lamang makuha T batayan ng mga komposisyon. Ang mga composite materials (CM) ay mga materyales na binubuo ng dalawa o higit pang mga bahagi (reinforcing component at ang matrix na nagbubuklod sa kanila) at may mga partikular na katangian na naiiba sa kabuuang katangian ng mga bahaging ito.

Kung ang isa sa mga bahagi ng CM ay tuloy-tuloy sa buong volume, at ang isa ay hindi tuloy-tuloy, hindi nakakonekta sa dami ng komposisyon, kung gayon ang unang bahagi ay tinatawag na matrix, at ang pangalawa ay tinatawag na reinforcement o isang reinforcing elemento. Ang mga sangkap na nagpapatibay ay maaaring iba't ibang mga hibla, pulbos, microsphere, kristal at whisker na gawa sa mga organikong, inorganic, metal o ceramic na materyales. Bilang isang matrix ka tsaa

ginagamit ang mga sintetikong high-molecular substance ng iba't ibang kemikal na komposisyon.

Ang unang lumikha ng mga composite na materyales ay ang kalikasan mismo. Halimbawa, ang kahoy ay isang komposisyon na binubuo ng mga bundle ng high-strength tubular cellulose fibers na magkakaugnay ng isang matrix ng organikong bagay (lignin), na nagbibigay sa wood lateral rigidity.

Ang mga bahagi ng mga composite ay hindi dapat matunaw o kung hindi man ay sumipsip sa isa't isa. Dapat silang magkaroon ng mahusay na pagdirikit at magkatugma. Ang mga katangian ng isang CM ay hindi maaaring matukoy lamang ng mga katangian ng mga bahagi, nang hindi isinasaalang-alang ang kanilang pakikipag-ugnayan. Ang bawat bahagi ay may partikular na function at nag-aambag sa mga katangian ng composite. Isaalang-alang natin ang mga kinakailangan para sa pagpapatibay ng mga tagapuno, halimbawa, mga hibla.

Ang hugis ng thread ng mga elementong nagpapatibay ay may parehong positibo at negatibong aspeto. Ang bentahe ng mga hibla ay ang kanilang mataas na lakas at ang kakayahang lumikha ng reinforcement lamang sa direksyon kung saan ito ay kinakailangan sa istruktura. Ang kawalan ng form na ito ay ang mga hibla ay nakapaglipat lamang ng pagkarga sa direksyon ng kanilang axis, habang walang pagpapalakas sa patayo na direksyon, at sa ilang mga kaso kahit na ang paglambot ay maaaring mangyari.

Ang mga hibla na ginamit bilang pampalakas na mga tagapuno ay dapat magkaroon sumusunod na mga katangian: mataas na punto ng pagkatunaw, mababang density, mataas na lakas sa buong saklaw ng temperatura ng pagpapatakbo, kawalan ng toxicity sa panahon ng paggawa at pagpapatakbo.

Tatlong uri ng mga filler ang pangunahing ginagamit: whisker, metal wire at inorganic polycrystalline fibers.

Ang mga whisker ("whiskers") ay itinuturing na isang promising material para sa pagpapatibay ng mga matrice na gawa sa mga metal, polymer at ceramics. Napakataas na lakas sa isang malawak na hanay ng temperatura sa mababang density, chemical inertness na may kaugnayan sa maraming matrix na materyales. Ang mga rial, mataas na paglaban sa init at paglaban sa kaagnasan ng mga whisker crystal ng aluminum at magnesium oxides, ang silicon carbide ay ginagawa silang hindi maaaring palitan ng mga elemento ng reinforcing. Sa kasamaang palad, mayroon pa ring maraming mga paghihirap na humahadlang sa kanilang praktikal na aplikasyon. Ito ay kinakailangan upang malutas ang mga problema ng pagkuha ng mga ito sa isang pang-industriya na sukat, pagpili ng angkop na "mga balbas", ang kanilang oryentasyon sa matrix, at mga pamamaraan para sa pagbuo ng mga komposisyon na may "mga balbas".

Ang metal wire na gawa sa bakal, tungsten, molybdenum at iba pang mga metal ay hindi gaanong maaasahan kaysa sa "whisker" dahil sa mataas na density at mas mababang lakas nito. Gayunpaman, ito ay medyo mababa ang gastos at malawakang ginagamit bilang pampalakas, lalo na para sa mga metal-based na composite na materyales.

Ang polycrystalline inorganic fibers ay ginawa sa malalaking dami. Ang kawalan ng mga hibla na ito ay ang kanilang napakataas na sensitivity sa pinsala sa makina. Mababang density, mataas na lakas at paglaban sa kemikal ng carbon, boron, salamin, silikon karbid. Ang kuwarts at iba pang mga hibla ay nagpapahintulot sa kanila na malawakang magamit para sa pagpapatibay ng mga plastik,

Ang mga hibla ng carbon ay kabilang sa mga pinaka-promising na elemento ng pagpapatibay. Mayroon silang mababang density (1430 - 1830 kg/m3), mataas na lakas (3.5 GPa) at elastic modulus (250 - 400 GPa).

Karaniwan, ang mga hibla ng carbon ay nahahati sa dalawang pangunahing uri: mga hibla ng mataas na lakas at mga hibla ng mataas na pagkalastiko. Ang produksyon ay pangunahing gumagawa ng mga hibla na may mataas na lakas. Ang lakas ng mga hibla na ito sa paunang yugto ng pag-unlad ay 2.5 GPa. Sa pamamagitan ng mga pagpapahusay sa teknolohiya (pre-treatment, fire-retardant fibers, carbonization at finishing), nadagdagan ang lakas para sa hal. ordinaryong materyal hanggang 3.5 GPa.

Ipinakita ng mga pag-aaral na sa pagtaas ng lakas ng hibla, ang lakas ng pinagsama-samang materyal, bilang panuntunan, ay tumataas nang linearly. , : ;.,

Karaniwan, ang mga high-strength na carbon fiber ay ginagawa sa temperatura ng carbonization na 1000 - 1500 ° C ang mga ito ay may nababanat na modulus na 2250 -2350 N/mm 2. Sa 2000 - 3000°C, ang mga hibla na may mas mataas na elastic modulus ay maaaring makuha sa pamamagitan ng proseso ng graphitization.

Hanggang kamakailan lamang, ang mga carbon fiber at tela na gawa sa kanila ay ginamit upang gumawa ng mga materyales na panlaban sa init. Gayunpaman, pagpapabuti. Ang teknolohiyang ito para sa paggawa ng manipis na mga hibla na pinagsasama ang mataas na lakas at katigasan sa iba pang mga espesyal na katangian (paglaban sa init, kondaktibiti ng kuryente, atbp.) Ay naging posible upang lumikha ng mga metal at plastik na pinalakas ng mga hibla ng carbon, na nailalarawan sa pamamagitan ng mababang higpit at mataas na lakas. Ang ganitong mga komposisyon ay lalong ginagamit sa espasyo, rocket at teknolohiya ng aviation. Ang pinakakaraniwang ginagamit na carbon fibers ay viscose at polyacrylonitrile.

Depende sa nilalaman ng carbon, ang mga hibla ng carbon ay nahahati sa tatlong grupo:

carbonized (hindi hihigit sa 95 wt.% C);

- karbon (91-98 wt.% C);

grapayt (higit sa 98 wt.% C).

Ang matibay na carbon fiber ay nakukuha kung ang teknolohikal na proseso ay idinisenyo sa paraang ang maximum na bilang ng mga base layer ay parallel sa fiber axis. Upang madagdagan ang lakas ng mga hibla ng carbon, ang laki ng mga crystallite na may mas advanced na istraktura ay dapat mabawasan. Ang mga teknolohikal na pamamaraan na nagbibigay sa mga carbon fiber ng karagdagang higpit at lakas ay kinabibilangan ng doping sa kanila ng boron gamit ang pagsasabog mula sa gas phase, pag-iilaw ng mga fibers na may mga neutron sa isang nuclear reactor, pagpapapasok ng borax sa kanila bago ang pyrolysis, pati na rin ang pag-stretch sa mga proseso ng oksihenasyon at graphitization .

Kung mayroong mga microdefect sa manipis na mga hibla na nagdudulot ng mga lokal na konsentrasyon ng stress, kung gayon ang lakas ng mga hibla ng carbon ay bumababa. Ang depekto ng mga hibla ay nagiging sanhi ng isang linear na pag-asa ng kanilang lakas sa haba: sa pagtaas ng haba, ang lakas ay bumababa nang malaki at ang nababanat na modulus ay tumataas nang bahagya. Ayon sa antas ng mga mekanikal na katangian, ang mga carbon fiber ay nahahati sa tatlong grupo: mababa, katamtaman, mataas (Talahanayan 1.5)

Talahanayan 1.5 Mga mekanikal na katangian ng carbon fibers

Lakas ng Densidad ng Grupo Elastic modulus

y, g/cm 3 a, GPa E, GPa

Mababa 18 14 42

Karaniwan 18 14 175

Mataas 18 25 420

Ang mga disadvantages ng mga carbon fiber ay kinabibilangan ng kanilang pagkahilig na mag-oxidize sa hangin, aktibidad ng kemikal kapag nakikipag-ugnayan sa mga metal na matrice, at medyo mahina ang pagdirikit sa mga polymer matrice.

Ang paggamot sa ibabaw ng mga hibla ay isang mahalagang proseso mula sa punto ng view ng pagtaas ng kanilang pagdirikit sa matrix. Karaniwan, ang ibabaw ng carbon fibers ay ginagamot sa pamamagitan ng pag-oxidize sa kanila sa gas phase. Ang mga katangian ng carbon fibers ay apektado ng pagkakaroon ng mga metal at iba pa. Sa partikular, ang nilalaman ng mga alkali metal tulad ng sodium at potassium ay may negatibong epekto sa paglaban sa oksihenasyon kapag pinainit, habang ang posporus at boron ay may positibong epekto.

Ang lahat ng mga composite na materyales ay nahahati sa isotropic at anisotropic. Ang mga isotropic na materyales ay kinabibilangan ng mga materyales na may parehong mga katangian sa lahat ng direksyon, habang ang mga anisotropic na materyales ay may iba't ibang mga katangian.

Ang mga pampalakas na elemento ay maaaring magkaroon ng humigit-kumulang pantay na pangunahing hugis o maging maikli (discrete) na mga particle na hugis karayom, na random na naka-orient sa espasyo. Karaniwang ginagamit ang mga fiber segment o "whiskers" bilang mga particle. Sa kasong ito, lumalabas na quasi-isotropic ang mga CM, i.e. anisotropic sa microvolumes, ngunit isotropic sa volume ng buong produkto.

Kasama sa mga anisotropic CM ang mga materyales na ang mga hibla ay nakatuon sa ilang direksyon - unidirectional, layered at three-dimensionally reinforced. Ang mga imahe ng anisotropic CM ay ibinibigay sa Fig. 1.24, 1.25.

kanin. 1.24. Schematic na representasyon ng istraktura ng CM na may transverse fiber laying

na may paayon

kanin. 1.25. Schematic na representasyon ng istraktura ng isang unidirectional CM (itim na lugar - mga hibla; puti - matrix)

Ang teknolohikal na anisotropy ay nangyayari sa panahon ng plastic deformation ng isotropic na materyales (metal). Ang pisikal na anisotropy ay katangian ng mga kristal dahil sa mga tampok na istruktura ng kanilang kristal na sala-sala.

Sa teknolohiya, karaniwang ginagamit ang mga anisotropic CM na may tiyak na simetrya ng mga katangian.

Ang isang pantay na mahalagang papel sa mga reinforced na komposisyon ay nilalaro ng matrix, na nagbibigay sa produkto ng hugis nito at ginagawang monolitik ang materyal. Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng maraming mga hibla sa isang solong kabuuan, dapat pahintulutan ng matrix ang komposisyon na sumipsip ng iba't ibang uri ng mga panlabas na karga - pag-igting, compression, baluktot, paggugupit, atbp. Kasabay nito, nakikibahagi ito sa paglikha ng kapasidad na nagdadala ng pagkarga ng komposisyon, tinitiyak ang paglipat ng mga puwersa sa mga hibla. Dahil sa plasticity ng matrix, ang mga puwersa mula sa nasira o discrete (maikli) na mga hibla ay inililipat sa kalapit na mga hibla, at ang konsentrasyon ng stress na malapit sa iba't ibang uri ng mga depekto ay bumababa. Ang matrix ay gumaganap din ng papel ng isang proteksiyon na patong na nagpoprotekta sa mga hibla mula sa mekanikal na pinsala at oksihenasyon. Bilang karagdagan, dapat tiyakin ng matrix ang lakas at katigasan ng sistema sa ilalim ng pagkilos ng makunat o compressive load sa direksyon na patayo sa mga elemento ng reinforcing. Kung ang tensile load ay nakadirekta sa kahabaan ng axis ng mga hibla na kahanay sa bawat isa, pagkatapos ay upang makuha ang epekto ng pagpapalakas, ang maximum na kamag-anak na pagpahaba ng matrix ay dapat na hindi bababa sa katumbas ng kamag-anak na pagpahaba ng mga hibla. Kung ang pagkarga ay patayo sa axis ng mga hibla, kung gayon hindi ito sapat. Sa kasong ito, ang pag-load sa mga hibla ay ipinapadala lamang sa pamamagitan ng matrix, at mas malaki ang konsentrasyon ng mga hibla at ang ratio ng nababanat na moduli ng mga materyales sa hibla at matrix, mas malaki ang dapat na maximum na pagpapapangit ng matrix. Pagpapahalaga sa trabaho, na ginawa sa nababanat na mga modelo, ay nagpapakita na upang matiyak ang solidity ng CM sa ilalim ng transverse loading, kailangan ang mga matrice na ang kamag-anak na pagpahaba ay ilang beses na mas mataas kaysa sa average na pagpapapangit ng mga hibla.

Ang pagnanais na makakuha ng maximum na lakas ng komposisyon ay nagiging sanhi ng isang ugali upang madagdagan ang dami ng bahagi ng mga hibla. Gayunpaman, kung ang kamag-anak na pagpahaba ng matrix ay maliit, kung gayon sa kaso malalaking halaga ng fraction na ito, maaaring maputol ang solidity ng CM kahit na sa ilalim ng maliliit na load: lalabas ang delamination at mga bitak. Ito ay naging mas plastic ang matrix, mas maliit ang kapal ng layer ng matrix sa pagitan ng mga hibla ay pinapayagan at mas maraming mga hibla ang maaaring ipasok sa CM.

Depende sa materyal ng matrix, ang lahat ng CM ay maaaring nahahati sa tatlong grupo: mga komposisyon na may metal matrix - metal composite materials (MCM), na may polymer matrix - polymer composite materials (PCM) at may ceramic matrix - ceramic composite materials (CCM). .. Ang mga polymer CM ay karaniwang tinatawag ayon sa materyal ng mga reinforcing fibers: ang mga pinalakas ng mga fiberglass ay tinatawag na fiberglass plastics (fiberglass), mga metal - metal na plastik (metal fibers), organic - organoplastics (organofibers), boron - boron mga plastik (boron fibers), carbon - carbon plastics (carbon fibers), atbp.

Wala pang malinaw na itinatag na mga panuntunan sa pagbibigay ng pangalan para sa mga metal at ceramic na CM. Mas madalas kaysa sa iba, ang materyal ng matrix ay unang nakasulat, pagkatapos ay ang materyal na hibla. Halimbawa, ang pagtatalaga na "copper-tungsten" (Cu-W) ay tumutukoy sa CM na may tansong matrix at tungsten fibers. Ngunit sa panitikan, ang hibla na materyal ay minsan ay ipinahiwatig muna, at pagkatapos ay ang matris.

Ang mga polymer composite na materyales ay pinakalaganap kumpara sa iba dahil sa kanilang kadalian sa paggawa, kakayahang makagawa, mababang gastos, at mababang density. Ang kanilang pangunahing kawalan ay ang limitadong hanay ng temperatura ng operating. Ang mga modernong polymer binders (matrices) ay maaaring matiyak ang pagganap ng mga produkto hanggang sa temperatura na hindi hihigit sa 300 - 400°C.

Batay sa kanilang pag-uugali sa panahon ng pag-init at paglamig, ang mga polymer binder ay karaniwang nahahati sa thermoplastic at thermosetting. Ang mga katangian ng thermoplastic polymer binders ay ginagawang posible na makagawa ng mga produkto mula sa kanila sa pamamagitan ng injection molding, extrusion, pag-spray, at malawakang paggamit ng mga automated na kagamitan sa kanilang produksyon. Ang mga macromolecule ng thermoplastic polymers ay may linear na istraktura at nakuha mula sa mga monomer na may dalawang functional na grupo, na nakakabit sa isa't isa sa pamamagitan ng malakas na covalent bond. Ang mga macromolecular chain ay konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng mahinang puwersa ng van der Waals.

Ang mga thermosetting oligomer sa ilalim ng impluwensya ng init, mga hardener, at mga catalyst ay nagbabago sa isang solidong estado (tumigas). Ang prosesong ito ay hindi maibabalik. Ang mga oligomer ay madaling natutunaw sa ilang mga solvents (alkohol, acetone, atbp.), ngunit pagkatapos ng paggamot ay hindi na sila matutunaw. Ang mga thermosetting resin ay ginawa mula sa mga monomer na mayroong higit sa dalawa mga functional na grupo. Sa panahon ng proseso ng paggamot, ang mga monomer ay lumalaki sa tatlong direksyon, na bumubuo ng mga macromolecule na may isang istraktura ng network, ang lahat ng mga elemento ng istruktura ay konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng malakas na covalent bond.

Ang pangunahing bahagi ng polymer binder ay dagta. Ang paglambot na temperatura, solubility, lagkit at panghuling katangian ng binder ay nakasalalay sa likas na katangian nito, reaktibiti, timbang ng molekular at istraktura ng molekular. Bilang karagdagan sa resin, ang binder ay maaaring kabilang ang: mga catalyst o initiator, na idinagdag sa mga resin sa maliit na dami upang itaguyod ang kanilang hardening; mga plasticizer, na nagbibigay sa polimer ng isang reserba ng plasticity at pagkalastiko; mga tina na nagpapakulay sa materyal sa nais na kulay; mga stabilizer na pumipigil sa agnas ng mga polimer sa ilalim ng impluwensya ng liwanag na radiation at mataas na temperatura.

Sa karamihan ng mga kaso, ang mga thermosetting resin ay ginagamit bilang mga binder para sa mga istrukturang PCM na tumatakbo sa ilalim ng mga karga. Ang pinakamalawak na ginagamit na resins sa paggawa ng structural PCM ay epoxy, polyester, phenolic, organosilicon at polyimide resins.

Ang mga epoxy resin ay bumubuo ng 90% ng mga resin na ginamit bilang mga binder* para sa mga bagong PCM. Depende sa uri ng hardener at dami nito, ang mga epoxy resin ay maaaring gamutin sa parehong silid at mataas na temperatura. Sa unang kaso, pinag-uusapan nila ang tungkol sa mga cold-curing resins, sa pangalawa, tungkol sa hot-curing resins.

Ang mga epoxy resin ay nailalarawan sa pamamagitan ng kanilang mga unibersal na katangian. Mayroon silang mababang pag-urong, mahusay na pagdirikit sa iba't ibang mga filler, mataas na mekanikal na katangian, mababang moisture absorption, at maaaring iproseso sa temperatura ng silid at pag-iiba-iba ng oras ng paggamot at temperatura sa isang malawak na hanay. Maaaring magdagdag ng mga solvent, modifier at plasticizer upang mabago ang lagkit, paglaban sa kemikal at ductility ng hindi na-cured na polimer. Kapag pinainit ang mga ito, walang ilalabas na mga produkto ng pabagu-bago ng reaksyon. Ang mga ito ay medyo mas mahal kaysa sa polyester at phenolic resins, ngunit ito ay nabayaran ng kanilang mas mahusay na teknolohikal at mga katangian ng pagganap.

Karaniwan, ang CM batay sa mga epoxy resin ay ginagamit hanggang sa 150°C. Sa mga nakalipas na taon, ang mga bago, mas lumalaban sa init na epoxy resin ay ginawa, na ginagawang posible na gamitin ang mga ito sa HLM na tumatakbo sa 200°C at mas mataas.

Ang isang napakahalagang kalidad ng mga resin ng epoxy mula sa isang teknolohikal na pananaw ay ang kanilang kakayahang manatili sa isang semi-cured na estado sa loob ng mahabang panahon, na ginagawang posible na gumawa ng mga pre-impregnated at bahagyang gumaling na tela, mga teyp at mga hibla ("prepregs" ) sa kanilang batayan, at pagkatapos ay kumuha ng mga produkto.

Ang mga polyester resin ay mga produkto ng polycondensation ng unsaturated dicarboxylic acids (pangunahin na maleic at methacrylic) na may polyhydric o unsaturated alcohols (diethylene glycol, triethylene glycol, atbp.). Bilang resulta ng polimerisasyon, nabuo ang isang solidong hindi matutunaw na polimer na may tatlong-dimensional na istraktura. Ang mga polyester binder ay binuo nang mas maaga kaysa sa mga epoxy binder, at ang mga unang structural CM ay ginawa batay sa kanilang batayan.

Ang pangunahing bentahe ng polyester binders ay ang kanilang mababang gastos at kadalian ng paghawak. Ngunit ang mga ito ay hindi gaanong malakas, may mas mahinang pagdirikit sa karamihan ng mga hibla, mas malutong, nagpapakita ng mas malaking pag-urong ng curing, at may mas mababang buhay ng palayok kaysa sa epoxy resins.

Ang mga phenolic resin ay nakuha sa pamamagitan ng polycondensation ng phenols (hydroxybenzene, cresol, resorcinol, atbp.) Na may aldehydes (furfural, formaldehyde, atbp.). Madilim ang kulay ng mga resin na ito at tumaas ang resistensya sa mataas na temperatura kumpara sa naunang tinalakay na mga binder.

Ang mga phenolic resin ay sumasailalim sa tatlong yugto sa panahon ng paggamot:

"A" - ang pagbuo ng resol - isang produkto ng paunang paghalay na walang mga cross-link at may kakayahang matunaw sa alkohol, acetone at iba pang mga solvent;

"B" - ang pagbuo ng resitol - isang produkto kung saan nagsimula ang pagbuo ng mga cross-link. Ang Resitol ay kumikilos tulad ng isang thermoplastic resin - lumalambot ito kapag pinainit at nagiging matigas at malutong sa temperatura ng silid;

"C" - pagkuha ng resit - isang ganap na tumigas na thermosetting (hindi matutunaw at hindi natutunaw) na produkto.

Sa yugto ng resitol, kapag ang karamihan sa mga pabagu-bagong sangkap ay naalis na, ang mga prepreg ay ginawa mula sa mga phenolic resin. Ang mga phenolic resin mismo ay napaka-babasagin.

Ang kanilang mga disadvantages ay kinabibilangan ng toxicity at ang pangangailangan na gumamit ng mataas na presyon sa panahon ng paggamot. Ang CM batay sa phenolic resins ay mga materyales na idinisenyo upang gumana sa ilalim mataas na temperatura, ta! kung paano nila kayang tiisin ang mga temperatura na dc 315°C sa mahabang panahon, at higit sa 3000°C sa maikling panahon.

Ang organosilicon, o silicone resins ay mga co6oi synthetic compound na naglalaman, kasama ng mga organikong grupo! silikon at oxygen, na kasama sa pangunahing kadena sa anyo ng mga link

Ang KM batay sa mga ito ay nagpapanatili ng mga katangian sa mga temperatura na higit sa 260°C at nailalarawan sa pamamagitan ng resistensya ng kaagnasan, resistensya ng arko at spark, at tumaas na thermal conductivity. Gayunpaman, sa temperatura ng silid ang mga katangian ng CM n; batay sa silicone resins ay mas mababa kaysa sa batayan ng epoxy, polyester at phenolic resins. Bilang karagdagan, ang mga ito ay mas mahal. Ang mga CM ay ginawa batay sa mga resin ng organosilicon, na ginagamit sa mga istruktura ng mga fairing ng mga makina ng sasakyang panghimpapawid, mga rocket at iba pang mga produkto na tumatakbo sa mataas na temperatura.

Ang mga polyimide resin ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na paglaban sa init at paglaban sa radiation. Ang mga CM na nakabatay sa mga ito ay may kakayahang gumana nang mahabang panahon sa mga temperaturang higit sa 300°C. Sa huling yugto ng pagbuo, ang mga polyimide resin ay nawawala ang kanilang plasticity at solubility] at nagiging polycyclic network polymers. Ang mga prospect para sa paglikha ng mataas na temperatura CM ay nauugnay sa kanila. Mayroong mga umiiral na disadvantages: polyimide resins - ang pangangailangan na gumamit ng mataas na temperatura at presyon kapag ginagamot ang mga ito.

Kasama sa teknolohiya para sa paggawa ng mga produkto mula sa PCM ang mga sumusunod na pangunahing yugto:

1. Preliminary surface treatment ng carbon fiber upang mapabuti ang pagkabasa nito sa mga solusyon o pagkatunaw ng mga binder.

Ang mga carbon fiber ay ibinibigay sa consumer na pinahiran ng isang pampadulas, na kinakailangan bilang isang teknolohikal na additive. Ang pag-alis ng sizing agent mula sa ibabaw ng fibers (desizing) ay isang kinakailangang operasyon. vrx mahal ka namin. Ang mga lalagyan ng hydrocarbon na ito ay ipinapasa sa pamamagitan ng gasolina, mga boron solution ng oleic acid (2 wt.%), triethanolamine (1 wt.%) o iba pang solvents. Ang pampadulas ay maaari ding alisin sa pamamagitan ng pag-calcine sa carbon fiber sa 200 - 450°C. Ang paghuhugas sa tubig gamit ang ultrasound ay nagbibigay ng magandang epekto. Pagkatapos ng desizing, ang ilang mga uri ng mga hibla ay malakas na sumisipsip ng kahalumigmigan, na nagpapahina sa pagdirikit ng binder sa kanila at binabawasan ang mga katangian ng pagganap ng PCM sa kabuuan. Ang paglalagay ng hydrophobic (water-repellent) na mga coatings sa ibabaw, na nagpapataas ng lakas ng bono ng mga hibla sa binder at nagpapababa sa pagsipsip ng tubig ng PCM, ay tinatawag na yugto ng pagtatapos. Ang mga ahente ng pagpapalaki ay naayos sa pamamagitan ng pag-init ng mga hibla sa 80 - 150°C sa loob ng 20 - 60 minuto. Sa mga kaso kung saan ang mga hibla ay dumating sa mga reels na hindi angkop para sa paikot-ikot o impregnation, ang mga ito ay inilalagay sa isang unidirectional strip, ang tinatawag na roving, habang tinitiyak ang pare-parehong pag-igting. Ang operasyong ito ay tinatawag na warping.

2. Paghahanda ng binder.

Bilang karagdagan sa pangunahing bahagi (resin), ang iba't ibang dami ng mga hardener, catalyst, plasticizer, at pigment ay idinagdag sa binder, depende sa likas na katangian nito. Ang mga sumusunod na solvents ay ginagamit: acetone, benzene, toluene, dichloroethane, carbon tetrachloride. Malinaw, kapag nagtatrabaho sa kanila, dapat kang sumunod sa naaangkop na mga kinakailangan sa kaligtasan.

Ang mga thinner ay tumutulong upang makuha ang kinakailangang teknolohikal na lagkit ng binder at manatili dito pagkatapos ng paggamot. Ang mga thinner ay sabay-sabay na kumikilos bilang isang plasticizer, pinatataas ang plasticity ng mga cured binder. Halimbawa, ang mga low-viscosity epoxy resins ng diethylene glycol at triethylene glycol ay ginagamit bilang diluent para sa high-viscosity epoxy resins. Ang pinaghalong lahat ng sangkap na bumubuo sa panali ay tinatawag na isang tambalan.

Ang isang mahalagang teknolohikal na katangian ng isang binder ay ang sigla nito (vitality) - ang kakayahang mapanatili ang teknolohikal na lagkit sa loob ng tinukoy na mga limitasyon para sa isang tiyak na oras (mula sa ilang minuto hanggang ilang araw). Sa paglipas ng panahon, ang mga solvent ay sumingaw mula sa binder, na nagpapataas ng lagkit ng tambalan at nagpapalala sa mga katangian ng impregnation nito. Kung ang solvent ay sumingaw nang dahan-dahan, ang tambalan ay may mataas na posibilidad na mabuhay, ngunit ang oras ng pagpapatayo ng mga produkto ay tumataas nang malaki. Baka lumabas pa sa oras na iyon kumpletong pagtanggal ang solvent ay lalampas sa curing time ng binder. Sa kasong ito, ang cured polymer ay magkakaroon ng maraming pores at gas bubble. Ang paggamit ng mataas na pabagu-bago ng mga solvents ay makabuluhang binabawasan ang sigla ng binder, na hindi rin kanais-nais. Halimbawa, para sa mga epoxy resin, inirerekomenda ang medium-volatile solvent toluene o ang solusyon nito sa ethyl alcohol.

Kapag nagdadala at nag-iimbak ng panali, kung minsan ay pumapasok ang kahalumigmigan dito. Samakatuwid, bago gamitin, ang dagta ay pinainit sa mga espesyal na lalagyan ng metal sa 100 - 140 ° C at, pagkatapos alisin ang tubig, diluted na may mga solvents o thinners.

3. Pagpapabinhi.

Ito ang operasyon ng pagsasama-sama ng tagapuno sa binder sa pamamagitan ng paglalapat ng tambalan sa ibabaw ng carbon fiber at pagpuno ng lakas ng tunog sa pagitan ng mga hibla dito.

Sa kasalukuyan, ang mga produkto mula sa PCM ay pangunahing ginawa sa pamamagitan ng dalawang pamamaraan: "basa" at "tuyo". Gamit ang basa na paraan, ang mga hibla ay pinapagbinhi ng isang likidong panali kaagad bago paikot-ikot, i.e. ang impregnation ay teknolohikal na pinagsama sa paghubog ng produkto. Gamit ang tuyo na paraan, impregnation; nahiwalay sa isang independiyenteng operasyon, bilang isang resulta kung saan mula sa hydrocarbons at isang binder. kumuha ng prepregs. Ang impregnation at pagpapatayo ay isinasagawa sa mga dalubhasang pabrika nang hiwalay mula sa paikot-ikot, na ginagawang posible upang mapalawak ang hanay ng mga polymer binder na ginamit dahil sa paggamit ng iba't ibang mga; solvents. Ang mga binder na may mga solvent ay may mababang teknolohikal na lagkit, at ginagawang posible upang makamit ang mataas na kalidad sa pare-parehong impregnation. Ang mga prepreg ay maaaring nasa isang bahagyang gumaling na estado. mula sa ilang araw hanggang ilang buwan depende sa temperatura ng kapaligiran.

Ang dry winding ay isang mas progresibong paraan kaysa sa wet winding. Ang mga disadvantages ng wet winding ay bumababa sa mga sumusunod:

Ang pagpili ng mga binder para sa wet winding ay limitado sa mga resin na maaaring gamitin sa likidong anyo, halimbawa, epoxy o polyester.

Sa pangkalahatan, hindi kanais-nais na gumamit ng mga solvents, dahil ang mga pabagu-bagong sangkap, kapag inalis sa panahon ng paggamot ng produkto ng sugat, ay humantong sa pagbuo ng mga pores at mga bula, at nakakapinsala sa katigasan at lakas.

Ang paggamit ng mga liquid binder ay nagpapalala sa mga kondisyon ng sanitary sa lugar ng trabaho.

Ang pagiging produktibo ng wet winding ay limitado sa bilis ng binder.

Ang paggamit ng pag-init upang bawasan ang teknolohikal na lagkit ng dagta ay binabawasan ang posibilidad na mabuhay ng binder at pinapabilis ang proseso ng polymation< гризации и ухудшает пропиточные свойства смолы.

6. Kapag basa paikot-ikot, ito ay mahirap na ayusin ang konsentrasyon ng mga bahagi sa produkto. Ang bahagi ng dagta ay nawawala sa pamamagitan ng wet method.

Ang dry winding ng prepregs ay wala sa lahat ng nakalistang disadvantages] Ang winding speed ay hindi limitado ng impregnation speed at ganap na nakadepende* sa mga kakayahan ng winding equipment. Ang paikot-ikot na may mga prepregs ay ginagawang posible na gumamit ng isang malawak na hanay ng mga resin, tiyakin ang pare-parehong pamamahagi ng panali sa buong dami ng produkto, bawasan ang posibilidad ng malagkit na hitsura, na ginagawang posible upang makakuha ng mga produkto ng kumplikadong mga hugis, nadagdagan ang higpit at mababa. porosidad. Kapag hinuhubog ang mga ito, ang natitira lamang ay upang matiyak ang isang mataas na kalidad na koneksyon ng mga layer ng binder sa bawat isa (autohesion) at sa mga reinforcing fibers (adhesion).

Ang mga pangunahing disadvantages ng dry winding ay kinabibilangan ng pangangailangan na gamitin mga espesyal na makina at iba pang kagamitan sa teknolohiya.

Ang mga sumusunod na paraan ng impregnation ay nakikilala: paghila ng reinforcement (mga thread) sa pamamagitan ng isang likidong panali; bathing roller; pag-spray ng sapilitang pagpapabinhi.

Sa paggawa ng HLM na may reinforcement sa anyo ng mga strands, thread at tela, ang pinakakaraniwang paraan ay impregnation sa pamamagitan ng paghila sa kanila sa pamamagitan ng isang likidong binder (Larawan 1.26).

kanin. 1.26. Scheme ng isang vertical impregnation machine; 1 - drum, 2 - fitting, 3 - paliguan na may likidong binder, 4 - bathing roller, 5 - drying shaft, 6 - heater, 7 - kagamitan sa tambutso, 8 - tensioner, 9 - tumatanggap ng drum

Ang reinforcement (2) ay tinanggal mula sa drum (creel) (1) at, dumadaan sa isang sistema ng mga roller (4), pumapasok sa paliguan (3) na may likidong binder. Ang mga impregnated fitting ay pumapasok sa drying shaft (5), kung saan mayroong mga heater (6) at isang exhaust device (7). Dito binabago ng reinforcement ang direksyon ng paggalaw nang maraming beses upang madagdagan ang oras na nananatili ito sa nakataas na temperatura zone. Bilang isang resulta, ang mga pabagu-bago ng isip na mga sangkap ay tinanggal mula sa tambalan at ang puwang sa pagitan ng mga hibla ay puno ng isang panali. Ang pinatuyong prepreg ay sinusugat gamit ang isang drive shaft sa pamamagitan ng isang tension device (8) n; tumatanggap ng tambol.

Para sa GLM na may napakahigpit na reinforcement (high-modulus graphite boron o iba pang fibers), na hindi pinapayagan ang maliit na baluktot na radii, maginhawang gamitin ang soaking roller impregnation na paraan (Fig. 1.27).

kanin. 1.27. Scheme ng impregnation na may bathing roller: 1 - reinforcement, 2 - lalagyan na may likidong binder, 3 - lalagyan, 4 - bathing roller

Kapag umiikot, kinukuha ng roller ang binder sa ibabaw nito at inililipat ito sa reinforcement.

Ang paraan ng pag-spray na may sapilitang pagpapabinhi ay nagpapahintulot sa iyo na kapansin-pansing bawasan ang oras na kinakailangan upang punan ang mga puwang ng interfiber na may isang panali; Ginagamit ang hydraulic, vacuum at mechanical forced impregnation. .

Sa proseso ng hydraulic forced impregnation, likido ev; Ang likido ay pumped sa pamamagitan ng mga kabit.

Ang sapilitang pagpapabinhi ng vacuum ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagsuso ng likido sa isang evacuated chamber kung saan matatagpuan ang mga kabit.

Ang mekanikal na sapilitang impregnation ay mas simple. Maaari itong gamitin; gumanap sa isang espesyal na (wedge) na silid o gamit ang isang lamutak na mukha. Sa wedge chamber (Larawan 1.28), ang tambalan ay dinadala ng gumagalaw na braso; bilog sa wedge cavity. Dito, sa pamamagitan ng pagbabawas ng cross-section ng chamber channel: ang fluid pressure ay tumataas patayo sa gumagalaw na mga kabit. Ito ay sa ilalim ng pagkilos ng presyur na ito na ang puwang sa pagitan ng mga hibla ay napuno.

Kapag impregnating na may isang lamuyot roller (Larawan 1.286), ang presyon na kinakailangan para sa pagpapabinhi at pag-alis ng baradong mga bula mula sa interfiber space ay nangyayari sa anyo ng isang reaksyon ng roller sa tensioned tape.

kanin. 1.28. Mga scheme ng mechanical forced impregnation sa isang wedge chamber (a) at gamit ang isang squeezing roller (b): 1 - reinforcement, 2 - binder, 3 - rollers

4. Paghuhulma.

Ito ang operasyon ng pagbibigay ng isang produkto ng isang tiyak na hugis at sukat. Maaaring isagawa ang paghuhulma gamit ang mga pagpindot, contact, vacuum, mga pamamaraan ng autoclave at paikot-ikot.

Bago ang paghuhulma sa mga pagpindot, ang pre-impregnated na roving o tela ay pinutol nang manu-mano o gumagamit ng mga espesyal na makina sa mga piraso ng kinakailangang haba. Depende sa tinukoy na istraktura ng PCM, ang mga piraso ay inilalagay sa isa o ilang mga alternatibong direksyon. Ang pakete ay inilalagay sa pagitan ng mga plato ng isang hydraulic press at siksik sa ilalim ng presyon mula sa ilang hanggang sampu ng mga atmospheres, depende sa kalikasan at istraktura ng mga bahagi. Kung ang reinforcement ay pinapagbinhi ng isang hot-curing binder, pagkatapos ay ang mga press plate ay pinainit. Ang pamamaraang ito ay karaniwang ginagamit upang makabuo ng mga materyales sa sheet tulad ng PCB.

Ang contact molding ay ang pag-roll ng impregnated tape o tela na may roller. Karaniwan, ang compaction ay isinasagawa sa temperatura ng silid gamit ang mga cold-curing resins. Ang pamamaraang ito ay ginagamit sa maliit na produksyon ng mga malalaking laki at magaan na mga produkto.

Ang vacuum forming ng mga produkto ng PCM ay isinasagawa dahil sa pagkakaiba sa pagitan ng atmospheric at panloob (sa dami kung saan matatagpuan ang produkto) na presyon. Ang vacuum forming ay ginagamit para sa paggawa ng maliliit na batch ng mga produkto, dahil ang pamamaraan ay mababa ang produktibidad at medyo mahal.

Gamit ang paraan ng paghuhulma ng autoclave, hinuhubog ang produkto gamit ang mababang presyon na nilikha ng tubig o gas. Ang pamamaraang ito ay maaaring gamitin upang makagawa ng malalaking serye ng malalaking bahagi na may kumplikadong mga hugis.

Ang isa sa mga pinaka-karaniwang pamamaraan para sa paggawa ng PCM at mga produkto na ginawa mula sa kanila ay ang paikot-ikot na paraan. Sa kasong ito, ang reinforcement na pinapagbinhi ng isang panali ay nasugatan sa isang drum (mandrel) na may pag-igting. Binibigyang-daan ka ng winding na i-automate ang proseso ng paghubog at i-program ang anisotropy ng mga katangian ng panghuling produkto. Ang winding ay pinaka-malawak na ginagamit para sa paggawa ng mga produkto sa hugis ng mga katawan ng rebolusyon (cylinders, spheres, cones, toroids, atbp.).

5. Paggamot.

Sa panahon ng proseso ng paggamot ng binder, ang pangwakas na istraktura ay nilikha; PCM, ang mga katangian nito ay nabuo at ang hugis ng produkto ay naayos. Ang pangunahing teknolohikal na mga parameter ng paggamot ay temperatura at oras. Kinakailangan na mahigpit na sumunod sa mga parameter na binuo para sa bawat kumbinasyon ng binder at reinforcement.

Maaaring gawin ang pagpapagaling sa temperatura ng silid (cold* cure), na may mataas na temperatura(mainit na lunas), elektrikal o induction furnaces na may awtomatikong kontrol sa temperatura, paraan ng radiation.

Sa panahon ng paggamot, dalawang katangian na yugto ang sinusunod kung saan ang thermosetting binder ay sunud-sunod na pumasa: inisyal - ds ng paglitaw polimer mesh at ang pangwakas - sa proseso ng pagbuo ng isang polymer network. Ang dalawang yugto na ito ay pinaghihiwalay sa isa't isa ng tinatawag na punto ng gelation. Ang punto ng gelation ay tumutugma sa sandali kapag ang binder ay nawalan ng kakayahang pumasok sa estado ng likido at matunaw sa mga solvent.

Sa isang tiyak na hanay ng temperatura, ang likidong binder ay nagbabago sa isang malasalamin na estado. Ang lahat ng mga katangian ng binder ay kapansin-pansing nagbabago: ang tiyak na dami ay bumababa, ang katigasan ay tumataas, at lumalabas ang paglaban sa pagpapapangit. Ang temperatura kung saan nangyayari ang phenomenon na ito ay tinatawag na glass transition temperature. Ang temperatura ng paglipat ng salamin ay hindi isang punto, ngunit ang average na temperatura ng agwat. Ang glass transition ay hindi isang phase transition; ang glassy binder ay may amorphous na istraktura at, mula sa isang thermodynamic point of view, ay maaaring ituring bilang isang supercooled na likido.

Ang isa pang katangian na punto ng mga materyales ng polimer ay ang temperatura ng pagkawasak - ang temperatura kung saan nagsisimula ang kapansin-pansing agnas ng polimer, na sinamahan ng pagkasira ng mga molekular na bono. Ang pagkasira, tulad ng paglipat ng salamin, ay nangyayari sa loob ng hanay ng temperatura. Sustainability! ang binder sa pagkawasak ay nailalarawan sa pamamagitan ng init na paglaban nito (thermal stability, heat resistance). Ang konsepto na ito ay dapat na makilala mula sa paglaban sa init, na sumasalamin sa kakayahan ng isang polimer na lumambot.

Hanggang sa ang mga reaktibong grupo ay ganap na maubos, ang reaksyon ng paggamot ay maaari lamang mangyari kung ang temperatura ng paggamot ay higit sa temperatura ng paglipat ng salamin. Kung hindi, hindi makakamit ang kumpletong pagpapagaling. Mayroon pa ring mga reaktibong grupo sa polimer, ngunit ang kanilang rate ng pakikipag-ugnayan sa ibang mga grupo ay napakababa dahil sa napakataas na lagkit ng system. Kung ang ShSM na may hindi pa ganap na pagkagaling na binder ay pinapatakbo sa mataas na temperatura, pagkatapos ay magpapatuloy ang paggamot. Ito ay humahantong sa isang pagbabago sa hugis at sukat ng produkto at ang hitsura ng mga karagdagang panloob na stress.

Kadalasan ang reaksyon ng paggamot ay sinamahan ng paglabas ng init, ang materyal ay nagpapainit sa sarili, at ang binder ay maaaring tumigas nang lubusan. Ang malamig na paggamot ng mga thermosetting binder ay batay sa prinsipyong ito. Gayunpaman, para sa mga kritikal na produkto, sa karamihan ng mga kaso mainit na paggamot ay ginagamit.

Ang reinforcement at binder sa komposisyon ay nasa ilalim ng impluwensya ng mga panloob na stress, na maaaring nahahati sa tatlong uri: structural, shrinkage at thermal.

Ang mga stress sa istruktura ay sanhi ng stress ng proseso sa reinforcement sa panahon ng proseso ng paikot-ikot. Bago ang pag-alis mula sa mandrel, ang mga stress sa istruktura ay kumikilos lamang sa mga hibla;

Ang mga stress sa pag-urong ay nangyayari sa mga hibla at binder dahil sa pagbaba ng volume (pag-urong) ng binder habang ito ay gumagaling. Ang halaga ng pag-urong ay maaaring mag-iba mula 2 hanggang 30 vol.% depende sa likas na katangian ng tambalan.

Ang mga thermal stress ay sanhi ng pagkakaiba sa mga linear expansion coefficient ng reinforcement at binder at ang hindi pantay na pamamahagi ng temperatura sa dami ng produkto. Bilang isang patakaran, ang koepisyent ng linear expansion ng polymers ay makabuluhang mas mataas kaysa sa fibers.

Sa isang tunay na PCM, ang lahat ng isinasaalang-alang na mga stress ay summed up at ang materyal ay nasa ilalim ng pagkilos ng mga nagresultang stress, na nakakarelaks sa paglipas ng panahon. Upang maisulong ang mas kumpletong pagpapahinga sa stress at maiwasan ang pag-warping at pag-crack, inirerekomendang dahan-dahang magpainit at magpalamig ng mga produkto ng PCM.

Ang carbon fiber reinforced plastics na may mababang modulus fibers ay hindi ginagamit bilang mga istrukturang materyales. Ginagamit ang mga ito upang gumawa ng conductive, heat-protection at anti-friction na materyales.

Ang istrukturang carbon fiber reinforced plastic ay naglalaman ng mga high-modulus (E = 342 - 540 GPa) at high-strength (cm - 2.5 GPa) na mga carbon fiber bilang isang filler. Ang istrukturang carbon fiber reinforced plastic ay nailalarawan sa pamamagitan ng mababang density at linear expansion coefficient at mataas na elastic modulus, lakas, paglaban sa init, thermal at electrical conductivity.

Ang mga katangian ng carbon fiber reinforced plastics ay tinutukoy ng binder material, mga katangian, konsentrasyon at oryentasyon ng mga hibla. Ang carbon fiber reinforced plastics batay sa epoxy resins ay may mataas na lakas na katangian sa mga temperaturang mas mababa sa 200°C (Talahanayan 1.6). Ang mga PCM na ito ay kadalasang ginawa mula sa mga prepreg, na ginawa sa anyo ng mga piraso ng iba't ibang lapad. Ang tensile at bending strength para sa unidirectional carbon fiber plastics ay maaaring 1000 - 1600 MPa o higit pa, at ang elastic modulus (1 - 2.5) - 10 MPa o higit pa. Sa mga tuntunin ng tiyak na lakas at katigasan, ang mga plastik na carbon fiber ay malayo sa mga salamin na plastik, bakal, aluminyo at mga haluang metal na titanium.

Talahanayan 1.(

Mga katangian ng high-modulus at high-strength na epoxy carbon fiber reinforced plastics

Mga tagapagpahiwatig	Epoxy carbon fiber!
	lubos na modular	mataas na lakas
Densidad, kg/m 3
Lakas, MPa, sa compression, tension at bending interlayer shear
Modulus ng elasticity sa pag-igting at baluktot, GPa
Lakas ng pagkapagod sa baluktot batay sa 10 7 cycle, GPa

Sa mga plastik na carbon fiber na nilayon para sa pangmatagalang operasyon sa mga temperatura hanggang 250°C, ginagamit ang mga phenolic, at ang mga organosilicon hanggang 300°C. i hanggang 330°C - polyimide binders. Ang mga binder na may operating temperature na hanggang 420°C ay ginagawa. Ang isang mas malinaw na kawalan ng carbon fiber reinforced plastics kaysa sa fiberglass plastic ay ang mababang lakas sa panahon ng interlayer shear. Ito ay dahil sa mahinang pagdirikit ng mga polimer sa mga hibla ng carbon. Upang: dagdagan ang pagdirikit, maraming mga pamamaraan ang ginagamit: pag-ukit sa ibabaw ng mga hibla na may mga ahente ng oxidizing (halimbawa, nitric acid), pagsunog ng pampadulas; pagtatapos - paunang patong ng mga hibla na may manipis na layer ng monomer na binabasa ang mga ito; visceration - lumalaking "whiskers" (lint) sa carbon fibers. Carbon fiber reinforced plastics, kung saan, bilang karagdagan sa oriented na tuloy-tuloy na mga hibla, ang mga whisker ay ginagamit bilang isang tagapuno, tinatawag ko sila! may balbas o vorserized.

Ang anisotropy ng mga katangian ng carbon fiber reinforced plastic ay mas malinaw kaysa sa fiberglass reinforced plastics. Ito ay may kaugnayan dito. na ang ratio ng elastic moduli ng filler at binder para sa carbon fiber plastics (100 o higit pa) ay mas mataas kaysa sa fiberglass plastics (20 - 30). Bilang karagdagan, ang mga plastik na carbon fiber ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang pagkakaiba sa pagitan ng mga nababanat na katangian ng mga hibla mismo sa direksyon kasama ang axis at patayo dito, na humahantong sa karagdagang anisotropy. Karaniwan, ang mga disenyo ay nangangailangan ng mas kaunting anisotropy ng mga mekanikal na katangian. Sa kasong ito, ginagamit ang mga cross-reinforced na materyales. Sa pamamagitan ng pagbabago ng volumetric na nilalaman ng mga hibla at ang texture ng PCM, posible na baguhin ang mga katangian ng mga komposisyon sa loob ng napakalawak na saklaw.

Ang mga plastik na pinatibay ng carbon fiber ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na pagtutol sa mga nakakapagod na load. Sa mga tuntunin ng limitasyon sa pagtitiis bawat yunit ng masa, ang carbon fiber reinforced plastic ay higit na nakahihigit sa fiberglass reinforced plastic at metal. Ang isa sa mga dahilan para dito ay mas mababa (kaysa, halimbawa, fiberglass) pagpapapangit sa parehong antas ng stress, na binabawasan ang pag-crack ng polymer matrix. Bilang karagdagan, ang mataas na thermal conductivity ng carbon fibers ay nakakatulong sa pag-alis ng vibration energy, na nagpapababa ng self-heating ng materyal dahil sa internal friction forces.

Ang isang mahalagang pag-aari ng carbon fiber reinforced plastics ay ang kanilang mataas na kapasidad ng damping at vibration resistance. Sa mga tuntunin ng mga tagapagpahiwatig na ito, ang carbon fiber reinforced plastics ay higit na mataas kaysa sa mga metal at ilang iba pang istrukturang materyales. Ang kapasidad ng pamamasa ay maaaring iakma sa pamamagitan ng pagbabago ng anggulo sa pagitan ng mga direksyon ng reinforcement at load application.

Ginagamit ang carbon fiber reinforced plastics upang gumawa ng mga istrukturang nagpapanatili ng katatagan sa ilalim ng impluwensya ng panlabas na baluktot na sandali, presyon o axial compression: helicopter rotor blades, compressor at fan casings, fan blades, stator at low-pressure compressor rotor disks ng mga aircraft engine. Ang paggamit ng carbon fiber reinforced plastics sa halip na mga metal sa mga bahaging ito ay ginagawang posible na bawasan ang bigat ng engine ng 15 - 20%. Sa teknolohiya ng kalawakan, ginagamit ang mga carbon fiber plastic para sa mga solar panel, high-pressure cylinder, at heat-protection coatings.

Ang koepisyent ng linear expansion ng high-modulus unidirectional carbon fiber reinforced plastics sa longitudinal na direksyon ay malapit sa zero, at sa hanay na 120 - 200 ° C ito ay kahit na negatibo (-0.5-10 "6 1 / ° C). Samakatuwid, ang mga sukat ng mga produktong plastik na carbon fiber ay nagbabago nang kaunti sa panahon ng pag-init at paglamig .

Ang mga carbon fiber plastic ay may medyo mataas na electrical conductivity, na nagpapahintulot sa kanila na magamit bilang antistatic at electrical heating materials. Sa pagtaas ng nilalaman ng CF sa PCM sa isang tiyak na bahagi ng dami (40 - 70%), depende sa uri ng polymers at CF, anyo ng tela ng CF, isang pagtaas sa lakas at nababanat na modulus ay sinusunod. Pagkatapos ang mga tagapagpahiwatig na ito ay nagsisimulang lumala dahil sa hindi sapat na dami ng polimer na kinakailangan upang makakuha ng isang monolitikong composite at ang pagkasira ng malutong na mga hibla ng carbon sa yugto ng pagbuo sa isang mataas na antas ng compaction. Ang pinakamataas na nilalaman ng hydrocarbon sa PCM ay nalilimitahan din ng mahinang pagkabasa ng hydrocarbon binder.

Sa ilang mga kaso, ang paggamit ng mga carbon fibers lamang bilang isang tagapuno ay hindi nagbibigay ng kinakailangang lagkit, paglaban sa pagguho, compressive, tensile at shear strength. Pagkatapos ang mga binder ay sama-samang pinalakas ng carbon at salamin o carbon at boron fibers. Pinapayagan ka ng pinagsamang reinforcement na palawakin ang saklaw! mga halaga ng lakas, tigas at density ng PCM.

Ang paglaban sa kemikal ng mga plastik na carbon fiber ay nagbibigay-daan sa kanila na magamit sa paggawa ng mga bomba at seal na lumalaban sa acid. Ang mga hibla ng carbon ay may mababang koepisyent ng alitan.

Ang pag-unlad ng teknolohiya ay nangangailangan ng mekanikal na malakas at mga materyales na lumalaban sa init. Nakabuo ito ng partikular na interes sa mga carbon-carbon composite material (CCM), na naglalaman ng carbon bilang isang pampalakas na tagapuno at bilang isang materyal na matrix.

Sa CCCM, ang paglaban sa mataas na temperatura ay pinagsama sa mababang density, mataas na lakas at nababanat na modulus, at paglaban sa init; tamaan. Ang mga materyales na ito ay matibay nang mahabang panahon sa mga temperatura hanggang sa 500°C (sa isang kapaligirang nag-o-oxidize at hanggang 3000°C sa isang hindi gumagalaw na kapaligiran at sa isang vacuum.

Ang tagapuno at matrix ng CCCM, depende sa komposisyon at mga kondisyon ng carbonization, ay maaaring magkaroon ng iba't ibang mga pagbabago. Sa tinatanggap na pag-uuri, ang istraktura ng carbon filler ay ipinahiwatig muna, pagkatapos ay ang matrix, halimbawa, carbon-carbon, graphite-carbon, graphite-graphite na materyal.

Sa CCCM, ang carbon filler ay nakapaloob sa anyo ng mga discrete fibers, tuloy-tuloy na thread o tows, felts, tape, tela na may flat at volumetric weaving, at volumetric na istruktura. Ang mga hibla ay random na nakaayos sa isa, dalawa at tatlong direksyon na direksyon. Gumagamit sila ng low-modulus, high-modulus at high-strength carbon fibers na nakuha mula sa viscose, polyacrylonitrile fibers at coal tar pitch.

Ang pyrolytic carbon, gayundin ang coal tar pitch at coking polymers, na gumagawa ng higit sa 50 wt.% coke sa panahon ng thermal destruction process, ay maaaring gamitin bilang isang matrix. Ang mga phenolic resin ay kadalasang ginagamit (coke yield 54 - 60 wt.%). Ito ay kilala sa paggamit ng polyamide (63 - 74 wt.%), organosilicon resins (84 - 87 wt.%), condensation products ng phenol at naphthenes na may formaldehyde (70 wt.%), oligobenzimid.ashes (74 wt.%) , furfuryl resin at iba pang polimer. Kung mas mataas ang ani at lakas ng coke, pati na rin ang lakas ng pagkakadikit nito sa filler, tci, mas mataas ang kalidad ng CCCM.

, .„.„ Upang makakuha ng composite na may tinukoy na mga katangian, kinakailangan upang matukoy ang pinakakapaki-pakinabang na kumbinasyon ng filler at matrix, pati na rin ang: v 6paTb, ang pinaka-kanais-nais na teknolohikal na rehimen para sa pagkuha ng yraepoj matrix.

Depende sa phase state ng mga sangkap na naglalaman ng carbon, ang mga sumusunod na paraan ng pag-compact ng mga carbon fiber fillers (CFF) na may carbon ay nakikilala:

paggamit ng mga hydrocarbon sa mga phase ng gas o singaw (natural gas, propane-butane, benzene, atbp.);

paggamit ng mga likidong hydrocarbon na nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas na nilalaman ng carbon at isang mataas na porsyento ng ani ng coke (mga pitch, resins);

pinagsama, kabilang ang impregnation ng porous frame na may likidong hydrocarbons at carbonization, pagkatapos ay compaction na may pyrolytic carbon na nakuha sa pamamagitan ng pyrolysis ng gas-phase hydrocarbons.

Ang proseso ng pag-compact ng frame ay maaaring gawin sa maraming paraan.

Ang paraan ng isothermal ay nagsasangkot ng pagpasa ng isang carbon-containing gas sa ibabaw ng isang pinainit na frame sa medyo katamtamang presyon. Ang kawalan ay ang tagal ng proseso, ang pagbuo ng isang ibabaw na crust na pumipigil sa gas mula sa pagtagos sa frame. Ang pamamaraang ito ay pinaka-epektibo para sa mga produkto ng maliit na kapal.

Sa isa pang paraan, ang pagkakaiba ng presyon ay itinatag sa buong kapal ng frame, at ang gas na naglalaman ng carbon ay pilit na sinasala sa pamamagitan nito. Pinapabilis ng sapilitang pagsasala ang proseso ng compaction at lubos na pinapataas ang kapal ng impregnation. Gayunpaman, dahil sa isang pagbawas sa konsentrasyon ng carbon-containing gas kasama ang kapal ng layer, ang istraktura ng materyal ay hindi pantay na siksik.

Ang pinaka-kalat na paraan ay ang thermogradient method, kapag ang isang tiyak na pagkakaiba sa temperatura ay itinatag sa buong kapal ng porous frame at ang carbon-containing gas ay pumasa mula sa gilid ng ibabaw na may mababang temperatura. Sa kasong ito, ang pagbuo ng isang crust sa ibabaw ay inalis, na nag-aambag sa paggawa ng mataas na kalidad na materyal. Ang pamamaraang ito ay pinaka-epektibo sa pag-compact ng mga frame ng katamtaman at malaking kapal.

Sa panahon ng thermal decomposition ng hydrocarbons sa gas phase, ang iba't ibang mga kemikal na proseso ay sabay-sabay na nagaganap, na nagreresulta sa pagbuo ng parehong mas magaan at mas mabibigat na hydrocarbons, hydrogen, at iba't ibang mga solidong produkto ng carbon. Ang istraktura at katangian ng mga produktong carbon ay magkakaiba at depende sa mga kondisyon ng proseso. Halimbawa, ang mga produkto ng thermal decomposition, depende sa panlabas na geometric na hugis, ay naglalaman ng:

layered o makintab na carbon, na tinatawag na pyrocarbon (PU);

Fibrous o filamentous na carbon; dispersed carbon o soot.

Ang pagbuo ng PU ay nagaganap sa isang malawak na hanay ng temperatura mula 700 hanggang 3000°C. Tinutukoy ng komposisyon ng mga pinagmumulan ng gas ang ani ng PU at ang rate ng deposition nito. Ang pinakamataas na ani ng PU ay nakuha mula sa methane, na may pinakamababang molekular na timbang. Ang mga hydrocarbon na may mataas na molekular na timbang ay may mas mataas na ani ng soot. Ang presyon ng gas sa reaktor ay napakahalaga.

Mayroong dalawang pangunahing uri ng PU, ang istraktura at mga katangian ng kung saan ay tinutukoy ng temperatura ng pagbuo: mababang temperatura (1000 - 1100 ° C) at mataas na temperatura (1400 - 2200 ° C), na tinatawag na pyrographite.

Ang proseso ng gas-phase deposition ng PU ay isinasagawa sa isang pag-install (Larawan 1.29), na binubuo ng isang water-cooled reactor, isang control station para sa mga natural gas supply system, vacuum creation, cooling at power equipment. Ang workpiece - carbon frame (4) ay naka-install sa mga graphite heaters (3), na nasa pagitan ng mga kasalukuyang lead (2). Pagkatapos ng paglisan, ang kamara ay ipinapasok sa reaktor. natural na gas. Ang pag-init ay isinasagawa sa pamamagitan ng direktang pagpasa ng kasalukuyang sa pamamagitan ng pampainit (3), ang temperatura ay kinokontrol sa pamamagitan ng paglipat ng mga thermocouple ng Chromel-alumel (5) na inilagay sa mga kaso ng quartz Sa simula ng proseso, ang thermocouple ay naka-install sa junction ng ibabaw ng pampainit gamit ang pinagtibay na PU compaction scheme, ang pyrolysis zone ay gumagalaw - gitna ng workpiece patungo sa periphery.

Sa gas-phase deposition ng PU, ang isa sa mga pamantayan ng kalidad ng nagresultang materyal ay ang density nito. Ito ay isang function ng maraming mga parameter at depende sa density ng frame, ang bilis ng pyrolysis front, ang konsentrasyon ng reagent, at ang presyon ng gas sa reactor.

Ang pagkasira ng pyrolytic carbon mula sa gas phase sa ultraviolet hydrocarbons ay pangunahing isinasagawa sa mga temperatura na 1100 - 1500 ° C at pinababang presyon sa isang kapaligiran na naglalaman ng 91 - 93% methane at 7 - 9% argon. Nagaganap ang graphification sa isang inert na kapaligiran.

Ang teknolohikal na proseso para sa paggawa ng CCCM gamit ang liquid-phase method!* ay kinabibilangan ng paggawa ng isang porous na frame, ang impregnation nito na may likidong hydrocarbons, carbonization sa ilalim ng pressure at graphitization. Kapag pumipili ng materyal na impregnation para sa impregnation, isaalang-alang ang mga sumusunod na katangian:

lagkit;

basura ng coke;

microstructure ng coke;

Kristal na istraktura ng coke.

Ang lahat ng mga katangiang ito ay nakasalalay sa presyon at temperatura sa panahon ng proseso ng hardening ng carbon-carbon composites. Ang pinakakaraniwang ginagamit na resins ay phenolic, polyamide, polyvinylsiloxane, polyphenylsiloxane, furfuryl at epoxy novolac. Ang isang progresibo at promising na direksyon ay ang paggamit ng mga pitch ng petrolyo at karbon na pinanggalingan bilang isang impregnating material. Ang mga binder na ito ay may mga sumusunod na pakinabang: mababang gastos, mataas na nilalaman ng carbon habang pinapanatili ang thermoplasticity, at ang kakayahang mag-graphitize ng mga inihandang mesophase pitch. Kabilang sa mga disadvantage ang: toxicity, hindi pantay na kalidad.

Sh

kanin. 1.29. Diagram ng pag-install ng thermogradient na paraan ng gas-phase deposition ng pyrolytic carbon: 1 - water-cooled reactor, 2 - kasalukuyang mga lead, 3 - heater, 4 - carbon frame, 5 - thermocouple sa isang quartz tube, 6 - thermocouple moving mechanism, 7 - dyaket ng tubig; dumadaloy: I - gas, II - mga produktong gaseous pyrolysis, Ш - tubig.

Ang kemikal na komposisyon at mga katangian ng mga pitch ay malawak na nag-iiba depende sa likas na katangian ng feedstock at mga teknolohikal na kondisyon. Sa ilalim ng ilang partikular na kundisyon, ang isang likidong crystalline phase (mesophase) ay maaaring mag-nucleate at lumaki sa mga pitch, na nagsisiguro sa pagbuo ng anisotropic graphitizing coke. Kaugnay nito, sa kasalukuyan, ang mga pitch ay nakikilala sa pagitan ng isotropic (regular, non-mesophase) at anisotropic (mesophase).

Sa panahon ng carbonization na mababa ang temperatura (550 - 650°C), ang mesophase ay lumilipat sa solid char. Ang prosesong ito ay sinamahan ng pamamaga sa ilalim ng impluwensya ng mga inilabas na gas, na humahantong sa pagbuo ng isang pinong buhaghag na istraktura ng coke. Sa panahon ng pamamaga, ang malalim na pagpapapangit ng coke ay nangyayari at ang bilang ng mga may sira na istruktura ay tumataas, na sa panahon ng kasunod na paggamot sa init ay humahantong sa paglitaw ng mga pag-urong na bitak.

Ang pagbuo ng istraktura at mga katangian ng carbon-coke matrix ay nakasalalay sa mga kondisyon ng paggamot sa init, na maaaring nahahati sa maraming yugto:

Carbonation (900 - 1423°C) - agnas ng mga organic compound

pagbuo at pagbuo ng isang molekular na nakaayos na istraktura ng carbon-coke

precrystallization (1400 - 2000°C) - pag-order ng mga atom yi

leroda sa isang mas perpektong istraktura na may pagbuo ng mga tinatawag na lane<

kasalukuyang mga anyo ng carbon;

homogenous graphitization (2000 - 3000°C) - pagbabagong-anyo ng paglipat; mga anyo ng carbon sa crystalline graphite.

Sa Fig. Ipinapakita ng Figure 1.30 ang isang diagram ng pag-install para sa impregnating carbon fabric.

kanin. 1.30. Diagram ng pag-install para sa impregnating carbon fabric: 1 - supply reel, 2 - carbon fabric, 3 - pressure rollers, 4 - electric oven, 5 - device na kinokontrol ang bilis ng fabric feeding, 6 - take-up reel; 7 - electric drive, 8 - paliguan

Ang tela ay inalis mula sa supply reel (1) at dumadaan sa iyong (8), kung saan ang tatlong high-speed mixer ay masinsinang hinahalo ang pitch powder sa tubig, na lumilikha ng isang matatag na water-pitch suspension. IIj karagdagang pagpasa ng tela sa pamamagitan ng pressure rollers (3) at electron 1 (4), ang tubig evaporates at ang pitch, natutunaw, impregnates ang tela Ang resultang prepreg, gamit ang isang electric drive (7) at isang fabric feed bilis control ang aparato (5), ay isinusuot sa isang take-up reel ( 6 Sa labasan ng furnace, ang tape ay pinindot ng baras na pinainit hanggang 100 - 120°C at pinipiga! inihurnong sa dami ng tela.

Ang paunang impregnation ng isang porous carbon frame na may pitch ay maaaring isagawa sa ilalim ng presyon ng 0.5 hanggang 3 MPa, carbonization - sa isang presyon ng 100 - 200 MPa at isang temperatura ng 900 - 1100 ° C.

Ang isang tampok ng CCCM ay ang medyo mataas na porosity ng carbon matrix, pati na rin ang intersection nito na may mga bitak sa direksyon na patayo sa filler. Ang mga bitak sa matrix ay nangyayari kapag ang produkto ay pinalamig mula sa temperatura ng produksyon (3000°C) hanggang sa temperatura ng silid dahil sa mataas na thermal stress. Upang maalis ang porosity, ang pagpapatakbo ng impregnation-carbonization na sinusundan ng graphitization at ang operasyon ng impregnation na may pyrolytic carbon ay paulit-ulit nang maraming beses (Fig. 1.31).

Pagkatapos ng paulit-ulit na pag-uulit ng impregnation-carbonization cycle, ang density ng materyal ay maaaring umabot sa 2000 - 2100 kg / m3. Kung ang temperatura ng pagproseso ay hindi lalampas sa 800 - 1500 ° C, ang carbonization ng binder ay nangyayari, at sa mga temperatura ng 2300 - 3000 ° C, ang graphitized na materyal ay nakuha. Ang carbonization ng carbon fiber plastic ay isinasagawa sa isang daloy ng inert gas o isang pagbabawas ng kapaligiran na may tumaas na presyon na may isothermal, dynamic o "stepwise" na pag-init - sa isang inert na kapaligiran.

Mga hibla ng carbon

Paikot-ikot na Layer 3 \ ^Paggawa

malalaking produkto sa pagniniting\mga tela

istruktura\

Firmware

Pitch impregnation

* Carbonation

Re-impregnation Muling carbonation

Graphitization Fig. 1.31. Scheme para sa pagkuha ng CCCM gamit ang impregnation method

Ang isang pinagsama o kumplikadong paraan para sa pagkuha ng CCCM ay maaaring ipatupad ayon sa mga sumusunod na scheme:

Impregnation ng isang porous frame na may pitch, carbonization sa ilalim ng presyon, karagdagang compaction ng PU mula sa gas phase;

Compaction ng PU frame mula sa gas phase hanggang sa isang partikular na density, impregnation na may pitch, na sinusundan ng carbonization, mechanical processing, at compaction ng PU.

Ang pamamaraang ito ay nagbibigay ng pinakamataas na density, mataas na pisikal at mekanikal na katangian at hindi nangangailangan ng karagdagang kagamitan.

Sa mga kaso kung saan ang carbonization ng CCCM ay isinasagawa nang walang presyon

Ang proseso ay maaaring isagawa sa karaniwang litson (gas chamber) p

chakhs, ang disenyo nito ay tinalakay kanina. Teknolohiya ng produksyon]

CCCM gamit ang liquid-phase method sa mga tuntunin ng carbonization sa ilalim ng pressure siguro<

ipatupad gamit ang mga pagpindot.

Ang graphitization (graphitization) ay isinasagawa sa Acheson furnaces, ang pagtatayo nito ay tinalakay sa mga nakaraang kabanata.

Ang mga katangian ng CCCM ay nag-iiba sa isang malawak na hanay. Ang lakas ng carbonized CCCM ay proporsyonal sa density. Ang graphitation ng carbonaceous carbonaceous carbonate ay nagpapataas ng lakas nito. Ang lakas ng CCCM batay sa mataas: malakas na CF ay mas mataas kaysa sa lakas ng CM batay sa mataas na modulus CF, pagbutihin mo! nykh sa iba't ibang temperatura ng pagproseso. Ang mga natatanging katangian ng CCCM ay kinabibilangan ng mataas na pagtutol sa temperatura sa mga hindi gumagalaw at nakakabawas na kapaligiran. Sa mga tuntunin ng kakayahang mapanatili ang hugis nito at pisikal at mekanikal na mga katangian sa mga kapaligirang ito, ang CCCM ay higit na mataas sa mga kilalang materyales sa istruktura. Ang ilang CCCM, lalo na ang mga nakuha sa pamamagitan ng carbonization ng carbon fiber batay sa mga organikong polimer, ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagtaas ng lakas sa pagtaas ng operating temperature mula 20 hanggang 2700°C. Sa mga temperaturang higit sa 3000°C, ang mga CCCM ay gumagana sa maikling panahon, dahil magsisimula ang matinding sublimation ng graphite. Kung mas perpekto ang mala-kristal na istraktura ng grapayt, mas mataas ang temperatura at mas mababang bilis ang mga prosesong thermodestructive na nagaganap. Properties] Ang mga CCCM ay nagbabago sa hangin na may matagal na pagkakalantad sa medyo mababang temperatura. Kaya, sa 400 - 650°C sa hangin nangyayari ito! oksihenasyon ng CCCM at, bilang isang resulta, isang mabilis na pagbaba ng lakas bilang isang resulta. mga pagtaas sa porosity. Ang matrix oxidation ay nauuna sa hydrocarbon oxidation, e< ли последние имеют более совершенную структуру углерода. Скорость оки>Ang pagtaas sa temperatura ng kanilang produksyon at ang pagbaba sa bilang ng mga depekto ay bumababa sa pagtaas ng temperatura. Epektibong pinipigilan ang oksihenasyon ng CCCM< питка их кремнийорганическими соединениями из-за образования карбида оксида кремния.

Sa Fig. 1.32 ay nagpapakita ng mga lugar ng aplikasyon ng CCCM.

lumalaban sa ation

kanin. 3.32. Mga lugar ng aplikasyon ng CCCM sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na thermal load

Kaya, ang mga CCCM ay ginagamit sa iba't ibang sangay ng teknolohiya sa mga kaso kung saan ang mga tradisyonal na materyales ay hindi epektibo, i.e. sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na thermal load at sa friction unit.

Ang mga composite na materyales ay mga materyales na nilikha mula sa ilang mga bahagi. Ang mga ito ay higit sa lahat ay ginawa mula sa isang plastic base, reinforcing filler, at ilang iba pang mga sangkap. Bilang isang resulta, ang composite ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na lakas, katigasan at maraming iba pang mga kapaki-pakinabang na katangian.

Ang mga polymer composite na teknolohiya ay mga pamamaraan para sa paglikha ng mga materyales na ang matrix ay isang polimer. Mayroon silang isang malaking bilang ng mga uri at species, na natiyak ang kanilang pagkalat at katanyagan. Ang mga sumusunod na uri ng ceramic polymers ay umiiral:

Fiberglass;
carbon fiber reinforced plastic;
boroplasty;
organoplastics;
polimer na puno ng mga pulbos;
mga slab ng teksto.

Ang mga composite ceramic na materyales ay ginagamit sa iba't ibang larangan, kabilang ang mga sumusunod:

Konstruksyon;
electrical engineering;
industriya ng kemikal;
paggawa ng kalsada;
telekomunikasyon;
industriya ng abyasyon, atbp.

Ang pagkalat at katanyagan ng mga pinagsama-samang teknolohiya ay nauugnay sa maraming mga pakinabang ng pamamaraang ito ng mga materyales sa pagmamanupaktura. Ito ay nagkakahalaga ng pagbibigay pansin sa mga sumusunod na positibong katangian:

Pinahusay na pisikal at kemikal na mga katangian;
medyo mababa ang tiyak na gravity;
paglaban sa kaagnasan, nabubulok o warping;
mababang toxicity kapag nasusunog;
non-flammability o mahirap flammability;
natatanging paglaban sa kemikal;
mababang koepisyent ng linear expansion dahil sa pagkilos ng init;
medyo malawak na hanay ng temperatura ng pag-andar;
mataas na electrical insulating properties;
nadagdagan ang kalinisan sa kapaligiran.

Sa ika-21 siglo, ang mga composite na materyales batay sa mga ceramic polymers ay naging isa sa mga pinakasikat na sangkap sa tulong kung saan malulutas nila ang iba't ibang mga teknolohikal na problema sa iba't ibang larangan, tulad ng konstruksiyon, engineering o iba pang uri ng industriya. Nakamit ito sa tulong ng maraming mga pakinabang na nakikilala ang mga composite mula sa iba pang mga uri ng mga materyales na sikat hanggang sa oras na ito.

Pagpapanumbalik ng diagonal pump wheel

Maaari ding gamitin ang mga composite na materyales para ibalik ang diagonal na pump wheel. Ang MP Angarsky Vodokanal ay lumapit sa Ceramet na may katulad na kahilingan upang ayusin ang isang wastewater pumping device na tinatawag na KSB Sewatec.

Sa loob ng tatlong taon ng operasyon, bumaba ang performance ng pump sa 70%, simula sa unang araw ng operasyon nito. Kasama sa pag-aayos ang pagpapanumbalik ng metal, paggamit ng composite material, at dynamic na pagbabalanse. Kaya, dahil sa paggamit ng mga pinagsama-samang teknolohiya, posible na pahabain ang buhay ng bomba at makamit ang pagtitipid sa gastos ng 4.5 beses.

Mga tampok ng materyal na Ceramet

Ang mga ceramet composite ceramic na materyales ay idinisenyo upang protektahan ang kagamitan, pahabain ang buhay ng serbisyo nito at dagdagan ang buhay ng pagpapatakbo nito. Ito ay makabuluhang binabawasan ang downtime at ang pangangailangan na bumili ng karagdagang mga ekstrang bahagi.

Ang kakaiba ng materyal na Ceramet ay ang medyo malawak na hanay ng mga aplikasyon, na kinabibilangan ng:

Pag-aayos ng kagamitan sa pumping;
pag-renew ng mga auger;
pagpapabuti ng pag-andar ng mga heat exchanger;
pagkumpuni ng mga pipeline, kanal, atbp.

Kaya, ang Ceramet composite material ay maaaring gamitin para sa maraming iba't ibang layunin, na mas kapaki-pakinabang kaysa sa iba pang mga pamamaraan ng pag-renew ng kagamitan.

T teknolohiya ng composite nalulutas ang problema sa pagkuha ng mga pinatibay na materyales. Ang salitang teknolohiya ay nagmula sa dalawang salitang Griyego: techne - kasanayan at logos - salita, pagtuturo. Karaniwan sa mga pangalan ng ganitong uri ang pangalawang bahagi na "logy" ay tumutugma sa konsepto ng "agham". Halimbawa, ang zoology ay ang agham ng mga hayop, ang geology ay ang agham ng istraktura ng Earth. Sa pamamagitan ng pagkakatulad, ang teknolohiya ay dapat tukuyin bilang agham ng craftsmanship.

Teknolohiya ng composite - seksyon ng teknolohiya ng mga materyales

Ngunit ang salitang "agham" sa tabi ng salitang "teknolohiya" ay lumitaw kamakailan. Ang teknolohiya ay karaniwang tinukoy bilang isang hanay ng mga pamamaraan. Kung pag-uusapan natin teknolohiya ng materyales, kung gayon ito ay isang hanay ng mga pamamaraan para sa pagkuha at pagproseso ng mga materyales.
Mga hibla bilang mga bahagi ng isang materyal. Ilang dekada lamang ang nakalipas maaaring sumang-ayon ang isa sa kahulugang ito. At ngayon ito ay walang alinlangan na nangangailangan ng paglilinaw. Ngayon, ang teknolohiya ng mga materyales ay hindi lamang isang hanay ng mga pamamaraan, kundi pati na rin ang agham ng pagkuha at pagproseso ng mga materyales, na may sariling teoretikal na batayan (ang teorya ng mga prosesong metalurhiko, ang teorya ng paggamot sa presyon, ang teorya ng paggamot sa init, atbp.) , sarili nitong pamamaraan ng pananaliksik, sariling prinsipyo. At ang paglikha ng mga bagong materyales ay hindi maiisip nang hindi ginagamit ang mga nagawa nito. Ngunit kung isaisip ito, hindi natin dapat kalimutan ang tungkol sa unang bahagi ng salita. Pagkatapos ng lahat, ang teknolohiya ay kasanayan din. At ang kasanayan ay katulad ng sining. Upang maging isang mahusay na technologist, bilang karagdagan sa kaalaman, kailangan mong magkaroon ng talino at talino. At kailangan mo rin ng talento. Gayunpaman, ang mga katangiang ito ay hindi kalabisan sa anumang negosyo. Ang mga tao mula sa iba't ibang specialty ay nakikibahagi sa paglikha ng mga materyales. Ang mga theoretical materials na siyentipiko ay mga physicist, chemist, at mechanics na nag-aaral ng mga pangkalahatang batas ng pag-uugali ng mga materyales. Ang mga material scientist at technologist ay mga espesyalista na gumagamit ng mga pattern na ito upang lumikha ng mga bagong materyales at bumuo ng mga pamamaraan para sa kanilang produksyon. Sila ang link sa pagitan ng teorya at praktika. At mayroon ding mga production technologist na direktang nagtatrabaho sa mga pabrika at nakikibahagi sa pagbuo ng mga proseso para sa paggawa ng mga produkto sa mga kondisyong pang-industriya. Pag-uusapan natin ang gawain ng mga materyales na siyentipiko at technologist.

Composites technology - isang gawain para sa isang espesyalista

Kunin natin halimbawa Dalubhasa sa teknolohiya ng composite. Anong mga problema ang kailangan niyang lutasin? Narito ang isa sa kanila. Ibinigay: boron fibers sugat sa bobbins; aluminyo (sa anumang anyo - mga sheet, wire, pulbos, matunaw) ay maaaring mapili sa iyong paghuhusga. Kinakailangan: ikonekta ang mga fibers at aluminum matrix sa isa't isa, sa gayon ay nakakakuha ng high-strength boron aluminum. Dapat magpasya ang technologist kung paano ito gagawin. Upang gawing mas tiyak ang pag-uusap, pag-usapan natin kung paano makakuha ng naturang composite sa anyo ng isang sheet kung saan ang lahat ng mga hibla ay ipinamamahagi nang pantay-pantay sa cross-section at inilatag parallel sa bawat isa. Ang paglutas ng isang problema ay nangangahulugan ng pagbibigay ng mga sagot sa tatlong pangunahing katanungan:

1. Paano matiyak ang pagtula ng hibla sa isang naibigay na direksyon?
2. Paano ipakilala ang mga hibla sa matrix upang makakuha ng isang sheet na may kinakailangang istraktura at mga katangian?
3. Paano maiwasan ang paglambot at pagkasira ng mga hibla sa panahon ng proseso ng pagmamanupaktura ng materyal, habang tinitiyak ang kanilang malakas na koneksyon sa matrix?

Ang tanong na "paano?" patuloy na hinahabol ang mga technologist. At palaging lumilitaw sa tabi niya ang isang palaging kasama - "bakit?" Sagutin ang tanong na "bakit?" - nangangahulugang hanapin ang dahilan na nagdudulot ng ganito o ganoong kababalaghan. At ang sagot sa tanong na "paano?" dapat magpahiwatig ng mga paraan upang malutas ang problema. Ang bawat espesyalista na kasangkot sa agham ay pinipilit na patuloy na maghanap ng mga sagot sa mga tanong na ito, at wala siyang pag-asa na maalis ang mga ito. Sa sandaling sagutin mo ang isa, isa pang lilitaw, at ito naman, ay nagsilang ng isang avalanche ng bagong "bakit?" at "paano?" At kung huminto sila sa pag-aalala, siya ay tumigil sa pagiging isang siyentipiko. Ngunit gayon pa man, ang pangunahing bagay para sa isang technologist ay sagutin ang tanong na "paano?" Ito ang kanyang trabaho. Tatlong pangunahing tanong ang nabuo na kailangang isaalang-alang kapag nilutas ang isang problema sa teknolohiya. Subukan nating sagutin ang mga ito.

Paano I-orient ang mga Fiber sa isang Composite

Magsimula tayo sa pagkakasunud-sunod. Paano I-orient ang mga Fiber sa isang Composite? Kung ang mga ito ay sapat na makapal, tulad ng mga bakal na baras kung saan sila ay pinalakas, hindi magkakaroon ng anumang mga espesyal na problema. Maaari kang maglagay nang paisa-isa sa mga espesyal na inihandang pugad.
Mga hibla bilang batayan ng mga composite. Ngunit kailangan nating harapin ang mga manipis na hibla na may diameter na halos 100 microns. Sa isang sheet na 5 mm ang kapal at 500 mm ang lapad magkakaroon ng higit sa 100,000 ng mga ito nang manu-mano ang paglalagay ng bawat hibla sa isang lugar na paunang itinalaga para sa ito ay malinaw na isang hindi makatotohanang gawain. Magagawa ito ng isang makina. Dapat itong isaalang-alang na ang mga hibla ay hindi dapat magkadikit sa bawat isa; Dito maaari kang mag-alok ng ilang mga pagpipilian, ngunit marahil ang isa sa mga pinakamahusay ay ang isa na malawakang ginagamit sa pagsasanay ngayon - paraan ng paikot-ikot. Kumuha sila ng isang cylindrical drum, ang circumference kung saan ay katumbas ng haba ng hinaharap na sheet, i-install ito sa isang lathe at wind fibers dito na may isang naibigay na distansya. Ang ideya ay pagkatapos ay putulin ang lahat ng mga hibla sa kahabaan ng generatrix ng silindro at ibuka ang mga ito sa isang eroplano, na nagreresulta sa isang layer ng parallel fibers. Ang haba ng layer na ito ay katumbas ng circumference ng drum. At upang mapanatili ang kamag-anak na posisyon ng mga hibla sa layer, kailangan mong i-fasten ang mga ito sa bawat isa bago i-cut. Maaari mong, halimbawa, balutan ito ng pandikit at gupitin sa linya pagkatapos na matuyo. Sa kasong ito, piliin ang pandikit upang, kung kinakailangan, madali itong maalis, sabihin, masunog sa pamamagitan ng pag-init.

Paano ipasok ang mga hibla sa matris

Ngunit mas mahusay na gawin ang mga bagay na naiiba. Gamitin ang mismong materyal ng matrix bilang isang pangkabit na ahente. Pagkatapos ay maaari kang magsagawa ng dalawang gawain nang sabay-sabay upang maayos na mapanatili ang pinagsama-samang teknolohiya: ayusin ang mga hibla sa kinakailangang posisyon at sa parehong oras ipasok sila sa matrix, iyon ay, upang sagutin ang pangalawang pangunahing tanong ng aming gawain. Hindi isang masamang ideya. Ngunit muli ang parehong mapag-angil bagay arises - paano? Paano ito gawin? Hindi ka makakalampas nang walang kaalaman sa pisika at kimika.

Paraan ng electrochemical

Maaaring gamitin pamamaraan ng electrochemical, paglalagay ng galvanic coating ng matrix metal sa drum na may mga hibla na sugat dito. Ito ay hindi napakahirap sa prinsipyo, ngunit:

1. tumatagal ng maraming oras
2. hindi lahat ng metal ay maaaring ilapat sa ganitong paraan,
3. Mahirap tiyakin ang nais na komposisyon ng matrix pagdating sa mga kumplikadong haluang metal.

Ngunit para sa ilang mga composite, halimbawa, na may mga matrice na gawa sa tanso o nikel, ang pamamaraan ay lubos na katanggap-tanggap. Bagaman mas mahusay na makahanap ng isang bagay na mas unibersal. Makakaisip ka ng ibang paraan. Isawsaw lamang ang drum na may mga hibla ng sugat sa tinunaw na aluminyo at, pagkatapos tanggalin, mabilis na palamig hanggang sa pagkikristal. Mukhang simple, ngunit ang pagiging simple na ito ay mapanlinlang. Ang likidong metal ay maubos, at samakatuwid ay hindi posible na pantay na takpan ang buong monolayer sa matrix. Bilang karagdagan, sa ilang mga kaso, ang tinunaw na metal ay maaaring aktibong makipag-ugnayan sa drum mismo, na nakakasira sa ibabaw nito at sa ibabaw ng mga hibla, at ito ay lubhang hindi kanais-nais, dahil ang drum ay mawawala ang mga sukat nito, at ang mga hibla ay lalambot at magiging malutong. .

Pag-spray ng plasma ng mga coatings

Narito ang pinaka-angkop na opsyon. Gamitin pag-spray ng plasma ng mga coatings. Sa pamamaraang ito, ang materyal ng matrix ay natutunaw sa pamamagitan ng isang stream ng mababang temperatura ng plasma (ionized gas na may average na temperatura na humigit-kumulang 10,000 K), at sa pamamagitan ng parehong stream ito ay na-spray at inilipat sa ibabaw ng drum, na sumasaklaw sa mga hibla. at pinupunan ang mga puwang sa pagitan nila. Ang daloy ng plasma ay nakuha gamit ang isang espesyal na aparato - isang plasmatron, kung saan ang gumaganang gas (nitrogen, argon, hydrogen, helium, atbp.) Ay ionized sa ilalim ng pagkilos ng isang arc discharge. Bagama't ang plasma na ginawa sa mga kumbensyonal na plasmatron ay tinatawag na mababang temperatura, ang "mababang" temperatura na ito (10,000 K) ay sapat na upang matunaw ang alinman sa mga materyal na umiiral sa kalikasan. Ang mga patak ng tunaw na metal ay umaabot sa malamig na drum at, naglalabas ng init dito, nag-kristal, na bumubuo ng isang pare-parehong patong sa drum kung ito ay paikutin nang pantay-pantay. Ang materyal na i-spray (sa aming kaso, aluminyo) ay karaniwang ipinapasok sa plasma jet sa anyo ng isang pulbos o kawad. Sa panlabas, ang proseso ng paglalapat ng mga coatings ng plasma ay kahawig ng pagpipinta na may spray gun. Tanging sa halip na isang spray gun ay mayroong isang plasmatron, at sa halip na pintura mayroong isang matrix alloy. Sa prinsipyo, hindi kinakailangang gumamit ng plasma para sa layuning ito; maaari kang makakuha ng isang gas torch o iba pang aparato, ngunit ang pag-spray ng plasma ay napaka-maginhawa at malawakang ginagamit sa paglikha ng mga composite. Ang reinforced monolayer na nakuha pagkatapos ng pag-spray ay pinutol kasama ang isa sa mga generatrice ng silindro at inilalahad sa isang eroplano. Ang lakas ng patong ay sapat upang maiwasan ang mga hibla mula sa paglipat ng kamag-anak sa isa't isa, ngunit hindi sapat upang matiyak ang mataas na lakas ng composite. Ang kapal ng mga nagresultang monolayer ay karaniwang isa at kalahati hanggang dalawang diameter ng hibla, iyon ay, mga 200 microns, at hayaan mo akong ipaalala sa iyo, kailangan namin ng isang sheet na 5 mm ang kapal. Ano ang dapat kong gawin? Muli "paano?"

Monolayer rolling

Sa oras na ito, hindi mo na kailangang maghanap ng sagot nang matagal: kailangan mong gumawa ng isang layer ng cake mula sa mga nagresultang monolayer, iyon ay, kolektahin ang mga ito sa isang bag ng kinakailangang kapal at kahit papaano ay i-compact ang mga ito, na ikonekta ang mga ito nang hindi mapaghihiwalay sa bawat isa. iba pa. Magagawa ito, halimbawa, rolling monolayers o mainit na pagpindot. Sa unang kaso, ang pakete ay pinainit sa isang oven at ipinapasa sa pagitan ng mga umiikot na roller. Sa panahon ng pag-roll, ang mga monolayer ay konektado sa isang monolithic na materyal at ang matrix na materyal sa bawat monolayer ay siksik, na humahantong sa pagtaas ng lakas ng matrix at ang lakas ng bono nito sa mga hibla.

Mainit na pagpindot ng mga monolayer

Minsan ito ay mas kapaki-pakinabang sa mga compact na pakete ng mga monolayer hindi sa pamamagitan ng pag-roll, ngunit mainit na pagpindot. Upang gawin ito, inilalagay sila sa isang amag, ang haba at lapad ng gumaganang eroplano na tumutugma sa mga sukat ng mga monolayer, at pinindot mula sa itaas ng isang suntok. Ang amag ay pinainit upang ang kinakailangang temperatura ng proseso ay maaaring makamit. Ang pinainit na bag ay siksik, kaya ang pangalan ay mainit na pagpindot. Upang mabuo ang isang malakas na bono sa pagitan ng mga monolayer at para sa lahat ng mga particle ng idinepositong matrix na metal upang mag-weld nang magkasama upang bumuo ng isang monolith, kinakailangan na hawakan ito sa ilalim ng presyon, sa gayon ay nagpapahintulot sa mga proseso ng pagsasabog na gawin ang kanilang trabaho. Ang mga prosesong ito, kasama ang presyon, ang nagbibigay ng mataas na mekanikal na katangian ng aming layer cake. Iyon ang dahilan kung bakit ang pamamaraang ito ng paggawa ng mga composite ay kung minsan ay tinatawag na diffusion welding.

Composite na teknolohiya sa anyo ng isang baras o kumplikadong profile

Kaugnay ng gawain sa kamay, sinagot namin ang pangalawang tanong - kung paano ipakilala ang mga hibla sa matrix. Ngunit paano kung kailangan mong makakuha ng isang composite sa anyo ng isang baras o isang kumplikadong profile? Isa pang "paano". Maaari kang muling mag-resort sa pag-ikot ng mga monolayer na bag, hindi lamang sa makinis na mga rolyo, ngunit sa mga naka-calibrate, iyon ay, pagkakaroon ng mga espesyal na pagbawas na tumutugma sa kinakailangang pagsasaayos. O maaari mong gamitin ang tinatawag na mga pamamaraan ng likidong yugto , kapag ang matrix ay nasa isang likidong estado sa panahon ng paggawa ng composite. Ang mga hibla, na nag-unwinding mula sa mga spool (ang bilang ng mga spool ay katumbas ng bilang ng mga hibla sa composite), pumasa, nang hindi hawakan ang isa't isa, sa pamamagitan ng isang paliguan ng tinunaw na matrix metal, ay nabasa nito at pumasok sa isang die, na bumubuo. isang baras ng nais na cross-section. Pagkatapos nito, ang baras ay pinalamig, ang matrix na metal ay tumigas, na bumubuo ng isang pinagsama-samang materyal na may mga hibla. Sa ganitong paraan, maaaring makuha ang mga rod ng iba't ibang uri ng profile. Ang mga produkto na may kumplikadong mga profile, tulad ng mga blades ng turbine, ay maaaring maginhawang gawin sa pamamagitan ng impregnation. Ang mga hibla ay inilalagay sa isang hulma ng paghahagis, ang gumaganang lukab na tumutugma sa hugis ng talim (kung paano ito gagawin ay isang hiwalay na isyu na hindi natin isasaalang-alang ngayon, ngunit maaari itong gawin, bagaman hindi madali), at pagkatapos ay likido. ang matrix metal ay ibinubuhos sa amag. Ang mga puwang sa pagitan ng mga hibla ay kadalasang maliit, at mahirap para sa tinunaw na metal na punan ang mga ito, ngunit kailangan nilang punan nang mabilis hangga't maaari upang ang mga hibla ay walang oras na matunaw sa matris. Samakatuwid, sa karamihan ng mga kaso, ang impregnation ay isinasagawa sa ilalim ng presyon. Ang paghahagis ng amag ay inilikas, at ang likidong metal ay pumapasok dito sa ilalim ng presyon ng atmospera. Bilang isang patakaran, ang isang pagkakaiba sa presyon ng isang kapaligiran ay sapat para sa mabilis at maaasahang pagpapabinhi. Ngunit ito ay nangyayari lamang kapag ang mga hibla ay nabasa ng tinunaw na matrix na metal. Kung hindi ito mangyayari, dapat na gumawa ng aksyon. Halimbawa, ang mga carbon fiber ay hindi nabasa ng likidong aluminyo, kaya hindi posible na makakuha ng carbon-aluminum sa pamamagitan lamang ng pagpapabinhi ng mga graphite na sinulid na may aluminyo. Ngunit kung pinahiran mo muna ang mga thread na ito ng pinakamanipis na layer ng chromium o nickel (sapat na mag-apply ng coating na isang micrometer ang kapal), na mahusay na nabasa ng aluminyo, masisiguro ang impregnation at maaaring makuha ang isang composite. Ang pangunahing trabaho ng isang technologist ay ang pagsagot sa tanong na "paano?" Paano ito gagawin? Ang mga tamang sagot sa tanong na ito ay maaaring ibigay kung ang mga sagot sa tanong na "bakit?" Kung naisip mo ang isang mekaniko ng kotse na nakakaalam kung paano higpitan ang mga bolts at nuts, ngunit hindi alam ang istraktura ng kotse. Wala siyang kwenta. Gayundin, ang isang technologist na hindi nakakaunawa sa pisika ng mga prosesong nagaganap kapag nakakuha ng materyal ay isang mababang espesyalista. Halimbawa, alam ng isang technologist na sa maraming mga kaso, pagkatapos ng pag-init, ang composite ay lumambot. Ang problema ay agad na lumitaw - kung paano haharapin ito? Ang tanong na ito ay katulad ng pangatlong "paano?" At upang malutas ang problemang ito, kailangan mong malaman kung bakit nangyayari ang paglambot ng composite. Ang sagot sa mga tanong na ito ay ibinigay ng composite technology.