книги / Композиционные материалы
..pdf(береза, бук, липа) толщиной 0,3-0,8 мм пропитывают водоэмульсионны ми или спирторастворимыми смолами в автоклавах. Иногда на шпон нано сят смолу на вальцах. Затем его подсушивают, собирают в пакеты и прес суют на прессах с обогревом. Древесно-слоистые пластики применяют в качестве конструкционного и антифрикционного материала в авиа- и судо строении, в электротехнике и др. Свойства слоистых материалов даны в
табл. 12.
Таблица 12
Эксплуатационные свойства слоистых КПМ
Показатель
Плотность, кг/м3 Предел прочности, МПа:
при растяжении сжатии перпенди
кулярно слоям поднятии парал
лельно слоям изгибе
Ударная вязкость, кДж/м2 Теплостойкость по Мартенсу, °С Водопоглощение за 24 ч, % Удельное электриче
ское сопротивление: поверхностное, Ом
объемное, Ом-см Электрическая проч ность, кВ/мм
Текстолит |
|
|
|
на основе |
Кожа ис |
|
|
хлопчато |
|
! Древесно |
|
бумажных |
кусствен |
Гетинакс |
|
тканей и |
ная «Тек- |
слоистые |
|
феноло- |
сон-437» |
|
пластики |
формальде- |
(Франция) |
|
|
|
|
||
гидных |
|
|
|
смол |
|
|
|
1300-1400 |
1000-1200 1200-1400 |
1230-1400 |
|
50-100 |
19 |
70-160 |
140280 |
200-250 |
|
|
100-180 |
120-150 |
|
|
|
90-160 |
|
75-150 |
150-280 |
20-35 |
- |
8-20 |
25-80 |
125-140 |
90 |
150 |
90 |
0,3-1,0 |
75 |
- |
5-15 |
Ю101012 |
- |
io 10- i o n |
(2,6- 8,2) 10й |
1091012 |
|
|
(0,7-5,6) 1012 |
2,0- 6,5 |
- |
- |
26-32 |
5. ОБРАБОТКА И СОЕДИНЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
На практике часто возникает необходимость соединения деталей уз лов из композиционных материалов между собой и с конструкциями, вы полненными из металлов и сплавов. В этом случае задача сводится к обес печению равнопрочности соединения с основным материалом. Соединение композиционного материала производится через матрицу, по прочности существенно уступающую волокнам. В месте соединения волокна претер певают разрывы и для обеспечения прочности соединения необходимо ис пользовать большие перекрытия. Отношение длины перекрытия к толщине материала обычно не мечее 20.
К металлическим композиционным материалам применимы методы соединения точечной и диффузионной сваркой, пайкой, с помощью бол тов, заклепок и клеев.
Наиболее надежным и дешевым методом соединения композицион ных материалов является точечная сварка. Высокое качество и надежность соединения обеспечиваются режимами сварки, при которых упрочняющие волокна не подвергаются длительному нагреву и не перерезаются. Режимы сварки реализуются на обычном сварочном оборудовании или на усовер шенствованном, обеспечивающем более плавное регулирование давления и температуры.
Соединение с помощью болтов и заклепок менее эффективно, чем со единение, полученное точечной сваркой. Сверление отверстий неизбежно связано с разрушением волокон, и прочность таких соединений зависит от прочности материала матрицы. Прочность болтовых и заклепочных соеди нений повышают дополнительным перекрестным армированием фольгой из коррозионностойких сталей и сплавов. Во избежание разрыва волокон (например, борных) внешний слой матрицы должен быть не очень тонким. Величина усилия натягивания болтов и заклепок контролируется и уста навливается в зависимости от качества соединяемых материалов.
Прочность клеевых соединений зависит от способа и качества подго товки поверхности. Для очистки поверхностей соединения от посторонних включений используют пескоструйную или механическую обработку вра щающейся стальной щеткой.
Комбинированные клееболтовые и клеезаклепочные соединения более прочны и надежны, чем соединения просто клеевые или механические.
Композиционные материалы, армированные металлическими и угле родными волокнами, удовлетворительно обрабатываются методами меха нической обработки: резкой, фрезерованием, сверлением, шлифованием. Трудности возникают при обработке композиционных материалов, упроч ненных вольфрамовой проволокой диаметром более 0,3 мм. Механическая
обработка материалов, армированных волокнами, методами резания прак тически невозможна. Борные волокна, обладающие высокими абразивны ми свойствами, быстро притупляют режущие кромки инструмента, а сами волокна вблизи линии реза выкрашиваются, разрушаются и удаляются из матрицы. Обрабатывающий инструмент и материал разогреваются, арми рующие волокна теряют прочность, а композиция очень часто расслаива ется. Наилучшие результаты при сверлении отверстия, например, поруче ны при использовании сверл с алмазными покрытиями режущей кромки. Сверление производится при охлаждении инструмента эмульсией.
Абразивная резка обеспечивает высокое качество краев обрабатывае мого материала независимо от направления упрочняющих волокон. Про цесс обеспечивает высокую производительность при хорошей стойкости инструмента.
Одним из названных методов соединения деталей крепят накладки (стопперы) на наиболее нагруженные места конструкции и тем самым по вышают ее несущую способность. Установка накладок в непосредственной близости от концов трещин предотвращает резкое снижение разрушающих напряжений при статических нагрузках с увеличением длины трещины и позволяет затормозить или полностью остановить развитие трещины при циклическом нагружении.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Фетисов Г.П. и др. Материаловедение и технология металлов. М.: Высшая школа, 2000. 637 с.
2.Пинчук Л.С. и др. Материаловедение и конструкционные материа лы / Под ред. В.А. Белого. Минск: Высш. шк., 1989. 461 с.
3.Энциклопедия неорганических материалов. Киев, 1977. Т. 2. 813 с.
4.Ржевская С.В. Материаловедение. М.: Высш. шк., 2000. 637 с.
5.Композиционные материалы: Метод, указания для самостоятельной работы / Сост. В.П. Аликин; Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1991.51 с.
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
1. |
Композиционные материалы. Общая характеристика....................... |
3 |
|
1.1. Схема конструирования композиционного материала................ |
7 |
|
1.2. Виды, свойства и способы получения армирующих материалов |
10 |
|
1.2.1. Нитевидные кристаллы.......................................................... |
10 |
|
1.2.2. Металлические проволоки.................................................... |
14 |
|
1.2.3. Армирующие волокна............................................................ |
17 |
|
1.2.4. Армирующие элементы.......... ............................................. |
19 |
2. Композиционные материалы на металлической матрице (КММ).... |
21 |
|
|
2.1. Способы получения КМ М ............................................................... |
21 |
|
2.2. Дисперсно-упрочненные материалы............................................. |
26 |
|
2.3. Эвтектические композиционные материалы................................ |
29 |
|
2.4. Волокнистые материалы................................................................. |
31 |
3. |
Керамические композиционные материалы........................................ |
33 |
|
3.1. Углерод-углеродные композиционные материалы.................... |
34 |
4. |
Композиционные материалы на полимерной матрице..................... |
35 |
|
4.1. Свойства композиционных материалов с полимерной основой |
37 |
|
4.1.1. Наполненные пластики....................................................... |
37 |
|
4.1.2. Армированные пластики ...................................................... |
45 |
5. |
Обработка и соединение композиционных материалов.................... |
52 |
6. |
Список рекомендуемой литературы..................................................... |
53 |
ГУБАРЕВА Эмилия Михайловна
КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Учебное пособие
Лит. редактор Э.П. Полнякова Техн. редактор Г.Я. Шилоносова Корректор Л.Г. Ксенофонтова
Лицензия ЛР № 020370
Подписано в печать 9.12.02. Формат 60х90Яб. Печать офсетная. Набор компьютерный. Уел. печ. л. 3,5.
Уч.-изд. л. 3,2. Тираж 100. Заказ № 160.
Редакционно-издательский отдел и ротапринт Пермского государств°нного технического университета Адрес: 614600. Пермь, Комсомольский пр., 29а