ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Особенности структуры полимерных композиционных материалов. . — Дефекты структуры композиционных материалов в процессе их переработки в изделия из "Неразрушающий контроль конструкций из композиционных материалов " Композиционные материалы по своей структуре являются гетерогенными неоднородными материалами. Степень неоднородности структуры зависит от дефектов, образующихся в процессе переработки материала в изделия, дефектов исходного сырья и дефектов, возникающих во время эксплуатации изделия. [c.9] Дефектами структуры следует считать такие, которые снижают физико-механические характеристики, установленные соответствующими нормативными документами (ГОСТами, ТУ, нормалями и т. д.). Доминирующее влияние на качество изделия оказывают, как правило, дефекты, связанные с несовершенством технологии изготовления изделий. Каждому способу изготовления изделий свойственны характерные виды дефектов. [c.9] Рассмотрим основные технологические процессы изготовления изделий и возможны дефекты структуры. [c.9] Прессование. Источником образования дефектов при прессовании изделий является несоблюдение режимов подготовки исходного сырья, состояние технологического оборудования, а также нарушение технологических режимов прессования и последующей термообработки деталей. Предварительная подготовка исходного сырья связана с обеспечением соответствующей вязкости связующего, содержанием отвердителей и пластификаторов в нем, определенной влажности армирующего наполнителя и гидрофобно-адгезионной его обработкой. Важным этапом подготовки исходного сырья на основе рубленого волокна является высокое качество приготовления пресс-массы. Для армирующих материалов на основе непрерывного волокна или ткани производится пропитка связующим с последующим высущиванием. [c.9] Качество исходного сырья на основе этих материалов зависит от однородности распределения связующего, содержания летучих и степени желатинизации связующего. [c.10] Значительное влияние на качество прессуемых изделий оказывает несовершенство конструкции и техническое состояние технологического оборудования (прессы, пресс-формы и т. п.), а также контрольно-измерительных приборов (манометры, термометры, реле времени и д. т.). Несовершенство конструкции пресс-форм проявляется в процессе проектирования, изготовления и эксплуатации. При проектировании необходимо предусмотреть возможность равномерного обогрева и охлаждения пресс-формы, так как неравномерность обогрева или охлаждения приводит к образованию в изделии поверхностных вздутий, расслоений, трещин, короблений, избыточной пористости материала. Это особенно важно учитывать при изготовлении крупногабаритных деталей, изделий сложной конфигурации и значительной толщины. Обогрев пресс-формы осуществляется при помощи пара, электрических нагревателей омического сопротивления и индукционных нагревателей. Охлаждают пресс-форму, как правило, водой или обдувом холодным воздухом. [c.10] Существенное значение имеет также соблюдение временного режима нагревания и охлаждения пресс-формы. При проектировании следует также предусмотреть газоотводные каналы для быстрого и полного отвода всех газообразных продуктов и пара, образующихся в процессе формования изделия. [c.10] Технологический процесс прессования изделий включает в себя предварительный подогрев пресс-массы, установление режимов прессования, усилия, температуры, времени выдержки пресс-формы и скорости охлаждения. [c.11] Предварительный подогрев способствует повышению текучести материала в начальный момент ирессоваии.ч, кроме того, облегчает загрузку, улучшает условия заполнения пресс-формы и снижает износ деталей. Значительное влияние на формирование физико-механических характеристик при прессовании изделия оказывают величина и скорость приложения усилия, время выдержки под нагрузкой и скорость разгрузки. [c.11] Нарушение режимов усилия при прессовании приводит к образованию избыточной пористости, снижению адгезии связующего и армирующего материала и уменьшению значений физикомеханических свойств, поэтому выбор оптимальной величины усилия прессования для изделий на основе ориентированного наполнителя является особенно важным. [c.11] Качество отверждения и степень полимеризации полимерных материалов зависят от температурно-временного режима формования изделия. Недостаточные нагрев и время выдержки приводят к неполному отверждению материала, что снижает физико-механические свойства. Нарушение температурно-временного режима при охлаждении изделия вызывает неравномерную усадку, коробление и образование трещин и расслоений, а также внутренних остаточных напряжений. [c.11] Усадочные явления, возникающие в полимерных материалах в результате химических, термических и механических процессов, оказывают существенное влияние на качество изделий, так как они изменяют не только геометрические размеры и форму изделия, но и физико-механические характеристики. Образование дефектов структуры вследствие усадочных явлений обусловлено нарушением условий протекания технологических процессов формирования изделий. [c.11] Для полного отверждения связующего, удаления летучих и конечной усадки материала обычно используют дополнительную термическую обработку прессованных деталей. [c.11] В процессе подготовки армирующего материала и укладки его иногда нарушаются взаимная ориентация стеклонаполнителя, соотношение продольных и поперечных волокон, происходит образование складок в слоях. Это существенно снижает физикомеханические свойства и нарушает структуру материала в изделии. Подобные дефекты могут возникнуть в процессе прессования изделия из-за неравномерного распределения усилия прессования на поверхности изделия. Неравномерность усилий прессования приводит к смещению, повороту и короблению отдельных слоев и волокон в материале, образованию трещин, расслоений, пористости. [c.12] Контактное формование. Переработка композиционных материалов методом контактного формования, применяется в основном при изготовлении крупногабаритных конструкций и изделий сложной конфигурации. Данная технология предусматривает предварительную пропитку связующим армирующего материала, укладку его на модель изделия с последующей выдержкой при нормальной или повышенной температуре для отверждения. В настояшее время отсутствуют механизированные способы укладки армирующего материала. Ручная укладка пропитанных слоев наполнителя создает тяжелые условия труда, трудности текущего контроля за правильностью раскроя материала, равномерностью пропитки его связующим, как правило, не обеспечивает точного взаимного расположения слоев. В процессе пропитки армирующего материала трудно обеспечить постоянную вязкость связующего, вследствие протекающего процесса полимеризации при температуре окружающей среды. Особенно это характерно при формовании изделий из полиэфирных стеклопластиков. [c.12] При формовании изделий сложной конфигурации и профиля в отдельных слоях армирующего материала образуются складки и воздушные включения, а также нарушается ориентация волокна. [c.12] В отличие от метода прессования при данном способе переработки материала в изделия не происходит удаления воздушных и газовых включений, избыточного количества связующего, не обеспечивается высокое качество поверхности изделия. [c.12] При отверждении изделия при нормальной, а также при повышенной температуре на поверхности образуются наплывы и подтеки связующего, оголения армирующего материала, коробление и складки. В связи со сложностью контроля степени отверждения стеклопластика трудно установить время съема изделия с модели. [c.12] Преждевременный съем изделия может привести к неполному отверждению стеклопластика, что повлечет за собой снижение физико-механических свойств и развитие значительной усадки. [c.12] Ручная укладка армирующего материала не обеспечивает точную ориентацию наполнителя, а также не позволяет получить материал с высокой степенью армирования. Это объясняется тем, что при контактном формовании при содержании наполнителя около 50% достигают максимальных значений физико-механических свойств. Дальнейшее увеличение стеклосодержания приводит к снижению физико-механических свойств и образованию мелких пустот и дефектов. В то же время метод горячего прессования позволяет увеличить стеклосодержание до 70—80% с существенным увеличением физико-механических свойств стеклопластика. [c.13] Вернуться к основной статье