ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Композиты с металлической матрицей (В. Ф. Мануйлов) из "Композиционные материалы " Наиболее перспективным видом армирования углерод-углеродных композитов конструкционного назначения является многонаправленное, пространственное армирование, когда армирующие компоненты располагаются в трех, четырех и более направлениях. Такие образования называют пространственными армирующими структурами (ПАС), а составляющие их компоненты — элементами пространственных армирующих структур (ЭПАС). [c.65] Кроме того, имеются еще модификации основного ортогонального ЗД-плетения — это структуры 4Д-Л, 5Д-Л и 4Д-плетения — это структура 5Д. [c.65] Самая простая ПАС — ортогональная (рис. 3.6, г), т. е. ориентированная по трем взаимно перпендикулярным направлениям (х, у, г). В случае, когда ЭПАС по всем направлениям одинаковы по качеству и количеству волокон, ЗД структура хорошо уравновешена, компактна и проста в изготовлении. В сбалансированной ЗД структуре ЭПАС имеют квадратное сечение и расположены по типу квадратной сетки. ЭПАС занимают /4 объема. [c.66] В ЗД структурах имеются два недостатка пустоты между пересекающимися пучками волокон изолированы и образуют закрытые поры, что препятствует уплотнению композиции, прочность сцепления между параллельными слоями двух ЭПАС обеспечивается только одним ЭПАС в перпендикулярном направлении, что не дает необходимого сопротивления расслоению и разрыву. [c.66] В 6Д структуре все ЭПАС расположены в направлении малых диагоналей куба. [c.66] Основные характеристики некоторых рассмотренных ПАС приведены в табл. 3.19. [c.66] Среди модифицированных ПАС следует обратить внимание на 4Д-Л структуру (рис. 3.6, е), у которых в одной плоскости размещаются три группы волокон, смещенные относительно друг друга под углом 60°, и на 5Д-Л структуру. У которой в одной плоскости в дополнение к волокнам О—90° укладываются волокна под 45° (рис. 3.6, ж). [c.66] Для такого случая, когда нагрузка действует в одном направлении, но без риска расслоения, разработана 5Д структура, в которой пять направлений в параллелепипеде определяются четырьмя длинными диагоналями и одним из трех ребер. Практически, это основной пучок волокон, заключенный в 4Д структуру. [c.66] У 5Д структуры имеются те же преимущества, что и 4Д она проста в изготовлении и не дороже сбалансированной 4Д структуры. Как и ЗД структура, она имеет осевую симметрию четвертого порядка относительно основного направления, что упрощает теоретические расчеты механических и теплофизических свойств изделий из таких усиленных в одном направлении 5Д структур (рис. 3.6, а). [c.66] Армирующие структуры тел вращения основаны на тех же переменных, что у тканей и блоков с прямолинейными волокнами (размер пучка волокон, число волокон в пучке по каждому направлению), но отличаются ориентацией пучков волокон. Так, в случав применения структур с трехнаправленной схемой армирования, получившей наиболее широкое распространение, вместо трех направлений х—у—г фигурируют направления А— Я С, т. е. аксиальное, радиальное и окружное направления. [c.67] Рассмотренные структуры армирующих элементов обладают теми же достоинствами и недостатками, что и прямолинейные ЗД и 4Д-Л структуры. Кроме того, они характеризуются переменной компактностью, уменьшающейся в радиальном направлении (от внутренней поверхности к наружной). [c.67] Изготовление армирующих элементов с 2Д структурой осуществляется в полном соответствии с процессом получения фенольных углепластиков. Перед насыщением углеродом пластмассовые заготовки подвергаются дополнительной термообработке при 1100—1300 К. [c.68] Применение стержней снижает разрушение волокон в процессе изготовления полуфабриката, способствует хорошему выравниванию армирующих волокон в нужном направлении, позволяет применять волокна независимо от их способности к текстильной переработке. [c.69] Изготовление ПАС в виде блоков осуществляется по нескольким схемам. В одной из них в вертикальном или горизонтальном направлении с заданным шагом устанавливаются г-волокна. Волокна двух других направлений с помощью системы рапир при их возвратно-поступательном перемещении размещаются послойно между г-волокнами (рис. 3.7, а). Образующиеся при этом петли на выходе из формуемого изделия фиксируются кромочной нитью. После набора пакета заданной высоты осуществляется его отрезка в специальной фиксирующей оснастке и продолжается дальнейшая наработка материала. [c.69] Изготовление 4Д структур осуществляется преимущественно из стержней. Принцип сборки 4Д структуры показан на рис. 3.7, б. Показанный на рис. 3.7, б процесс обеспечивает возможность производства ПАС 4Д в непрерывном режиме машинным способом. [c.69] К достоинствам первой схемы относятся возможность сборки структур по форме, близкой к форме изделия, и зависимость плотности упаковки слоев трех групп стержней от фактического диаметра стержней, прямо связанного с линейной плотностью применяемого волокна. Ее основной недостаток — прерывность процесса. [c.69] Основные недостатки второй схемы состоят в том, что сборка каркаса только прямоугольного поперечного сечения с постоянным шагом укладки стержней независимо от возможных колебаний диаметра стержней, обусловленных применением волокон с различной линейной плотностью. [c.69] Достоинство ее — непрерывность процесса. [c.69] Способ дает 50%-ную экономию материалов и 15-кратный выигрыш времени по сравнению с ручным способом. Автоматизация обеспечивает высокое качество структур. [c.70] Вернуться к основной статье