Mi CFK helyszínen build-vitorlások
Az elmúlt két évtizedben a rakéta és űrtechnika, repülőgépek és a hajógyártás, hogy hozzon létre egy sor egyedi járművek, mint például a versenyautót, egyre inkább használják az új szálak építési anyagok, mint üvegszál erősítésű műanyag (SP), de mnogom felülmúlja a legfontosabb jellemzőit. matepialy erősítő kialakítva, mátrix fém vagy nemfém nagy szilárdságú és nagy modulusú rostok. Azáltal metallicheskim szálak közé szálak (rostok) bór, rozsdamentes acél és a különböző szuperötvözetek, és a nemfémes -. Szénszál, grafit, szilícium-dioxid és kvarc szál, stb készítmények apmipovannye nemfémes szálak, együttesen ismert - polimer kompozit anyagok (PCM) .
Sami mátrix mogut is lehet egy fém (általában vcego - alumínium) vagy nem fémes - polimer (műgyanta). Metallicheskie mátrix - műanyag, fém - ne műanyag, azaz nincs képlékeny alakváltozás a terhelés alatt akár törés ...
A hajóépítő az összes új polimer kompozitok megkaptuk a legnagyobb pasppostranenie szén kompozitok (UE), m. E. A nem-műanyag kompozitok mátrixok szintetikus gyanta alapú armirovannymi szénszálak (CF). Egyes esetekben szénhidrogéneket használunk kombinációban üvegszálak (ilyen anyag az úgynevezett uglestekloplastikom) vagy szerves szálakból (ugleorganoplastik).
SZÉN erősítő töltőanyagot tartalmaz.
Uglepodnoe rostanyagot 85-99% áll szén nz. Kapott szénszálak hőkezelésével szerves szálak, mint például műselyem szál kábel, poliakrilnitril szálak (PAN - rost), az ásványolaj szurok; ritkán termelnek szénhidrogének kamennoygolnyx helyek, lignin, fenol - formaldehid szálak. Rostok feldolgozására tervezett az SW nem olvad a hőkezelés során meg kell adni a magas kokszosodási érték, vagyis. E. Rate (tömeg%), amely jellemzi a kimenet a nem-illékony maradék (szén) melegítés közben.
Attól függően, hogy a kezelési hőmérséklet és a szén-dioxid-tartalma szénszál van osztva részlegesen karbonizált (legfeljebb 900 0 C 85 - 90% -os C), elszenesedett (900-1500 0 C, 95-99% C) és graphitized (1500-3000 ° C; több 99% C).
A technológiával termelő szénhidrogén lépéssel kezdődik, podgotovki szálak. Így a poliakrilnitril szálak vannak kitéve előfeldolgozás tepmookislitelnoy (összege minden fellépő kémiai reakciókkal a polimer az intézkedés alapján a hő és oxigén) a levegő hőmérséklete körülbelül 220-300 ° C-on egy nap. Alkalmazásakor viszkóz szálak kopdnogo első opganicheskimi oldószereket eltávolítjuk nego kenőanyagok, égésgátlók, és azután adjuk, t. E. Egy anyag redukáló gyúlékonysági.
Az alacsony hőmérsékletű feldolgozási lépés - szenesítése szálak közötti hőmérséklet-tartományban 250-300 0 C okozza részleges lebomlása a szálak és csökkenti azok szilárdságát és rugalmassági modulus: azonban, magasabb hőmérsékleten, mint 450 - 500 0 C indexek ezen tulajdonságok növekedni kezd, és növeli a szálak sűrűsége . Az idő folyamán ezek a folyamatok a különböző szálak is jelentősen változhat; például, a PAN - rostok 0,5 - 4,0 óra, és viszkóz a 3 zsinór - 200 óra.
Vysokotemperaturnaya harmadik szakaszban (akár 3000 ° C) kezelés történik néhány percen belül vcego. Ez növeli a szilárdsági tulajdonságait HC csökken ego fajlagos felülete, ami tovább csökkenti a víz felszívódását.
Részlegesen karbonizált szénhidrogének is szállíthatók a szövet formájú vagy előre elkészített önthető „félkész” - prepregek (szövetből, kötőanyaggal impregnálják); kapbonizirovannye - formájában szálak, szalagok, szövetek, ppeppegov; Grafitizált a szálak formájában, a rostok, szalagok, legalábbis - a szövetek.
Attól függően, hogy a hőkezelési feltételeket HC van egy széles spektrumú elektrofizikai tulajdonságok.
Így a fajlagos térfogati ellenállás ego változhat 2 10 -3 10 4 ohm. cm. Ebben az összefüggésben, HC széles körben használják, mint fűtőelemek fűtőcsőhöz, ruhák, javítása (olaj helyett radiátorok) gyártásához hőelemek, és m. o.
Mivel mátrix (kötőanyag) használt előnyösen N epoxi-poliészter műgyanta a termelési hajót struktúrák. Addig a pillanatig, gyógyítására a kötőanyag viszkózus áramlás folyadék. Bizonyos körülmények között (.. Ahogy a hőmérséklet emelkedik, a reakciót úgy indítjuk meg, anyagok, stb) a folyadék molekulák kölcsönhatásba lépnek egymással alkotnak molekulákat nagy tér, ahol a teljes tömege a kötőanyag kúrák visszafordíthatatlanul - megszilárdul.
Egy viszonylag új osztályát nagy molekulatömegű vegyületek hőstabil poliamid gyanta. A fő különbség a poliészter és epoxi gyanták magasabb mechanikai tulajdonságok, és jobban ellenáll a magas hőmérsékleten lejátszódó oxidációt (kikeményedés után). Azonban az a poliamid gyanták kifejlesztését igényli speciális technológiával nzgotovlennya RMB. Főbb jellemzői felsorolt gyanták táblázatban mutatjuk be. 1.
Külföldön, mintegy 80% -a strukturális FRP alkalmazásával kapott a prepregek alkotó szalagot vagy szövetet uglearmiruyuschego töltőanyag impregnált egy bizonyos mennyiségű kötőanyagot és védett mindkét oldalán filmek könnyen eltávolítható. Prepregek forgalmazott tekercs formájában; uglelenty hossza feltekercselnetek lehet akár 250 m, a szén-dioxid-szövet -. 50 m csomagolt formában, és szigorúan meghatározott tempepatype megelőzésére gyógyítható tekercsben mogut tartjuk elég hosszú.
Munka prepregek ocobenno kényelmes a tömeggyártásban; Ez biztosítja a stabilitást kötőanyag arány - egy töltőanyag; bevezetésével szükségtelen adalékanyagok kikeményedés, mivel a kikeményedés megtörténjen a hőmérséklet emelésével az öntés során; jelentősen csökkent a humán toxicitást.
A fő előnye az MPS, képest fémek, a viszonylag kis sűrűségű magas prochnoetnyh és yppygix jellemzői (táblázat. 2), valamint a korrózióval szembeni ellenállást működése termékek.
Ha összehasonlítjuk az üvegszál fontos megjegyezni, lényegesen nagyobb rugalmassági modulus, t. E. Nagy merevség CFK.
Mint minden PKM, szén kompozitok van pozitív tulajdonsága, hogy azok jellemzői széles mogut már korrigált a tervezési szakaszban tervez, mivel anyagok maguk során előállított ilyen tervek. Valamint egy elegendően magas abszolút értékeinek szilárdsága és rugalmassági modulusa szén kompozitok indexei jelentősen magasabb, mint a többi anyagok, specifikus paraméterek.
Táblázat. 2 különböző PKM és hagyományos szerkezeti anyagok adott szakítószilárdság és modulus, említett a sűrűség. Összefüggő tömege, szilárdsági és rugalmassági jellemzőkkel teszi lehetővé a még teljesebb ítéletet a lehetőségek az új anyag.
Meg kell jegyezni, számos hiányosságot szénszál erősítésű műanyagból. Viszonylag alacsony cdvige erejüket és szívósság. Mivel az UE alapján szintetikus gyanták, a mechanikai jellemzők jelentős mértékben kitettek a külső környezet (nedvesség, hőmérséklet, napsugárzás, stb ...), a szilárdság és merevség az UE a folyamat működését a terméket redukáljuk 10 - 20%.
Lényegében éghető, a szintetikus gyanta, különösen, de kevesebb, mint a JV mértékben ezt a hátrányt át UE. Meg kell figyelembe venni a tulajdonságait a keletkező jelentős anizotpopiyu UP, különösen kifejezett, amikor egy egyirányú elrendezését az erősítő szálak. Mint minden RMB tulajdonságai ennek az anyagnak három egymásra merőleges irányban eltérhetnek egymástól.
Ezek hatása negatív tényezők lehet csökkenteni, figyelembe véve azokat létrehozni RMB, és a tervezési struktúrák készült velük. Így sok esetben a használata FRP-erősítésű szénszálas, csak nem racionális mindkét - a magas költségek, és az - az anizotrópia a fenti tulajdonságokon. Ezért a legtöbb perspektyvnymi RMB, amelyek egyesítik erősítő szálak eltérő természetű.
Vannak különböző technológiai lehetőségek, a létrehozása szálak vagy kötegek különböző szálakból álló alkotnak kétkomponensű szalagok és textíliák és összeszövést öntés során réteg lemezen cikkek töltőanyagok különböző erősítő szálak. Ez lehetővé teszi, hogy kevesebb dorogie anyagok kívánt jellemzőkkel. A legsikeresebb szénszálas kombinált üvegszálas és organovoloknami.
Három alapvető módon termékek gyártása kompozit anyagokból:
Ez biztosítja a megszerzése a legmagasabb szilárdsági tulajdonságokkal és yppygix meterial de mogut lehet „csak a cikkeket, amelyek a forma forgástestek. Közülük nemnogo hajóépítési szerkezetek: .. cső alakú Oszlop rakonca, keels, bóják, csövek, stb Egyes termékek szimmetrikusak a tekercselés egyesítjük, így alkotnak forgástest (2), és a kikeményedés után elválasztjuk.
Ebben az esetben a szilárdsági és rugalmassági tulajdonságait az anyag valamivel alacsonyabb, mivel lehetetlen, hogy egy szigorúan orientált stílus erősítő anyag. A - annak szükségességét, hogy egy pár formák (die és ütés) megnyomásával gyártására nagyméretű szerkezetek nem alkalmazhatók. Ily módon a termék képződik kisméretű, mint például ajtók, burkolatok, kis hajótest galvanizáló egy tányér, meg a terméket, és így tovább. N.
A mátrix határozza blank anyag kívánt vastagságát, toborzott a prepreg vagy rétegeinek erősítő töltőanyag, kötőanyag impregnált közvetlenül a tömörítés előtt. Ezután a tuskó nyomásnak vetjük alá, miközben a hőmérsékletet.
Az értékek a nyomás és a hőmérséklet van hozzárendelve minőségétől függően a felhasznált kötőanyag, mérete és konfigurációja a termék és egyéb tényezők. Azokban az esetekben, a tér formájában „száraz” eiőforma csak erősítő töltőanyagot - kötőanyag nélkül, annak impregnálása nyomás alatt végezzük által létrehozott evakuálása vagy injekcióval a kötőanyag formájában (esetleg egy kombinációja vákuum és nyomás).
3. Kapcsolat öntvény.
Ez a módszer biztosítja a kellően nagy szilárdságú és rugalmas tulajdonságai csak segítségével az erősítő anyag formájában szövet és széles szalagok. A szilárdság és merevség a kapott anyag alacsonyabb tekercselés közben vagy extrudálással, de ez a módszer a leginkább hozzáférhető és sokoldalú kialakítás lehetővé teszi a létrehozását lyubyx méretei és konfigurációja, és a mai napig marad elsősorban a hajógyártásban. Használata a kézi munka, sajnos, vezet jelentős csökkenését a minőségi szintet poluchaemogo anyag.
MODELL építkezéseken.
Tervezésekor a struktúrák az RMB nem tudja másolni a hagyományos megoldások elfogadni a fém a hajógyártás. A legígéretesebb alkalmazása szendvics konstrukció, ahol a csapágy külső réteg tartós PKM coedinyayutsya alkalmazásával legkogo aggregált (sejt, habosított műanyag és így tovább. P.).
Ha egy egyrétegű borítás erősítő gerendák beállítva kell tervezni teljes mértékben megfelel a tulajdonságok a használt anyag. Mivel a magas költségek a CFRP és az ego elégtelen ütőszilárdság, UP ajánlott használni, mint erősítő szerkezeti elemek. Például borítás vagy padló üvegszál, és egy sor UE; mogyt monolitikus csomópontok halmaza (ábra. 4), vagy a komponenseket (ábra. 3 és 5). Lehetőség van számának csökkentése alkotó elemek és vegyületek, így a monolit szerkezet. Ez vezet a súlycsökkenés és megbízhatóságának növelése struktúrák bonyolultságának csökkentése a gyártás.
Mivel ugleplastiki fogékony magas stressz koncentráció, a vegyületek a tervezés a csomópontok és kapcsolatok szüksége izbegat szakaszos stressz koncentrátorok. Az RMB tehet burkolattal és padló nélkül a hirtelen vastag, a szükséges kerekítések és a belső megerősítések. Az ilyen UE előnye a fokozott merevség, lehet gyártásához használt egyes ego leginkább terhelt zlementy struktúrák: .. Egy sor gerendák, merevítő részek, árbocok stb Az ilyen részek például az állvány rakonca és célszerű módja, hogy a gyártás vagy tekercséhez uglezhgutov uglelent. UP nagyon ígéretes, mint anyag gyártásához szárny SEC eszközöket.
Különös figyelmet kell fordítani egységek vegyületek elemei hajó szerkezetek. Leggyakrabban használt vegyületek;
- öntött, amikor a részek (elsősorban az elemek tartószerkezetek) vannak egymáshoz átfedő és priformovochnyh „szögek” ugyanabból az anyagból, a maguk készülnek kotopogo társítható elemek (6. ábra).
- ragasztó, amelyekben a részek (főleg részei „telítési” - rendszerek és berendezések) össze van kötve a szerkezet (7. ábra).
- ragasztó - alakú, amelyben a ragasztott részek és a további priformovyvayutsya rátétek „ygolnikami” PTP (8. ábra).
- ragasztó - mehanicheckie amelyben a ragasztott darabokat járulékosan kapcsolódnak a szerkezethez csavarokkal vagy csavarok (és néhány esetben is a tetején lámpatest lemezek priformovyvayutsya és „gons” PCM).
Néha használják az ilyen hagyományos eljárással hajóépítő mint szegecselés tiszta állapotban. Szegecselő, főleg külföldön, az továbbra is elsősorban a kapcsolat a lap (0,8-5,0 mm) A FRP szerkezetek.
Amikor csatlakozik elemei CFK tervez könnyűfémből is vonatkozik lebilincselő. Használt például a fém (könnyűfém) vagy műanyag szegecsek (például hőre lágyuló műanyagok). Estestvenno szegecseket termikus szilárdság könnyűfém és jelentősen rosszabb, hogy csatlakoztassa a betöltött minták alkalmazzák. A legtökéletesebb kiviteli alak úgynevezett ragasztó - szegecselt kapcsolat (9, ábra.).
Ahhoz, hogy tovább növeli a megbízhatóságot klepanyx „varratok” a szegecs beállítás területeken a vonatkozó egyedi UE erősítő áramkör vagy vezethetnek be további réteg erősítő töltőanyag, amelynek nagy alakíthatóság; Ez jelentősen csökkenti a stresszt koncentráció a szegecs lyuk.
Tovább park a megbízhatóságot tartják lyukak a lapok UE fúrás és átható őket az öntési folyamat. Ez növeli a kötési szilárdság 40 - 50% annak a ténynek köszönhető, hogy az erősítő szálak vágják nem fúrni, és mozgott eltekintve, amikor piercing még nem gyógyítható CFRP.
Alshits L., A. ZILBNRMAN.
Forrás: „csónakok és jachtok», №151.