Резка высокомодульных

Для зачистки и резки высокомодульных композиционных материалов используется много различных методов. Основными факторами при выборе того или иного метода являются следующие прямой или криволинейный рез размеры и форма детали производительность труда и качество реза доступность оборудования и стоимость операции. Наряду о правильным выбором процесса [c.419]

В течение последних лет для нужд аэрокосмической промышленности активно исследовались процессы механической обработки композитов на основе высокомодульных армирующих агентов. Окончательных рекомендаций по методам обработки этих материалов до сих пор не выработано. Большинство работ посвящено борно-, арамидно- и углеродно-эпоксидным материалам. Каждый из этих армированных пластиков имеет свои особенности и требует специальных приемов механической обработки. Практически все основные операции механической обработки (сверление, токарная обработка и отделка) могут проводиться для высокомодульных материалов так же, как для обычных, включая необычные технологические процессы водоструйную резку и ультразвуковую размерную обработку. [c.418]

Анализ кривых ползучести, построенных на ЭВМ для некоторых модельных композитных материалов, выявляет эффект армирования пластичных матриц высокомодульными волокнами (рис. 106). В предположении, что скорость ползучести матрицы при постоянном напряжении постоянна, согласно (5) ползучесть армированных материалов при постоянной нагрузке получается резко затухающей (рис. 106). [c.211]

Принципиальное значение имеет выбор величины шага по времени Дг или по деформации Де . Анализ кривых, приведенных на рис. 106, показывает, что даже введение небольших объемных долей высокомодульных волокон (Уf = 0,05) приводит к резкому уменьшению ползучести композита. При значительных объемных долях волокон (К/ = 0,3) процесс ползучести быстро прекращается и деформации во времени практически не растут. В этом случае перераспределение напряжений между компонентами происходит в результате преобладающего процесса релаксации напряжений в матрице. [c.212]

Способы устранения отрицательных особенностей. Использование высоко-модульных, волокон. В целях увеличения жесткости композиционных. материалов ведутся интенсивные работы по созданию высокомодульных волокон. Наиболее распространенными в настоящее время высокомодульными волокнами, применяемыми в качестве арматуры для изготовления композиционных материалов, являются волокна бора, углерода, карбида кремния, бериллия, модуль упругости которых в 5 раз и более превышает модуль упругости стекловолокон [20, 33, 102]. Большой практический интерес вызывают также органические волокна типа PRD-49 Kevlar [113], удельная прочность и жесткость которых в 2—3 раза выше аналогичных характеристик стекловолокон [59, 113]. Появление волокон Kevlar вызвано стремлением создать легкие высокомодульные и высокопрочные волокна со стабильными свойствами при действии динамических нагрузок, резких изменений температуры и условий эксплуатации. [c.7]

Особенности структурных свойств композиционных материалов на основе углеродных и борных волокон с традиционными схемами армирования исследованы в работах [20, 25, 33, 59, 70]. Анализ и сопоставление полученных данных по угле- и боро-пластикам с аналогичными данными типичных стеклопластиков [39, 71] свидетельствуют о том, что использование высокомодульных волокон при традиционных схемах армирования способствует лишь резкому увеличению жесткости материала в направлениях армирования при этом заметного возрастания других упругих и прочностных характеристик не происходит. Главной отличительной особенностью высокомодульных композиционных материалов является большая по сравнению со стеклопластиками анизотропия упругих свойств [25]. Для углепластиков увеличение анизотропии упругих свойств обусловлено также анизотропией самих армирующих волокон. Существенных различий по прочностной анизотропии между стеклопластиками и высокомодульными материалами нет, но абсолютные значения межслойной сдвиговой прочности и прочности на отрыв в трансверсальном направлении однонаправленных и ортогонально-армированных углепластиков в 1,5—3 раза ниже аналогичных характеристик стеклопластиков. [c.7]

В работе [175] исследовано влияние объемной долп волокон на ударную вязкость различных типов материалов на основе углеродных волокон (рис. 2.64). Показано, что чем выше прочность углеродных волокон, тем выше энергия разрушения материалов на их основе, вероятно вследствие большего увеличения накопленной упругой энергии в результате возрастания разрушающего напряжения, чвлМ вследствие увеличения модуля упругости волокон. Поверхностная обработка высокопрочных и высокомодульных углеродных волокон вызывает резкое понижение энергии разрушения материалов на их основе. [c.128]

Оуэна с сотрудниками в большинстве случаев проводили испытания при растяжении на широких пластинах с надрезами. При сравнении результатов, полученных различными исследователями, возникают определенные трудности, обусловленные тем, что различные методы дают различные результаты и не известно, какой из них даст, так сказать абсолютные результаты . Например, в двух работах [109, 116] было установлено, что для материалов, содержаш,их 40% (об.) высокомодульных углеродных волокон, Кс примерно равен 40 МН/м /а при растяжении пластин с надрезом, независимо от длины надреза. С другой стороны, при испытании аналогичных материалов при четырехточечном изгибе образцов с надрезом найденные значения составляли величину около 16 МН/м 2 при отношении глубины надреза к толщине образца от 0,3 до 0,7 и значительно более низкие значения Л"е при меньших отношениях глубины надреза к толщине. Эллис и Харрис [116] сравнивали параметры вязкости разрушения, определенные различными способами, для материалов на основе эпоксидной смолы и высокомодульных и высокопрочных углеродных волокон. Они определяли общую работу разрушения ур, работу инициирования трещины уг (площадь под кривой нагрузка — деформация до максимальной нагрузки, при которой начинается быстрый рост трещины), а также критическую скорость высвобождения упругой энергии G по методу определения податливости образца с трещиной. Все измерения проводились при низкоскоростном изгибе образцов с надрезом. По данным Кс, полученным при растяжении и изгибе, используя уравнение (2.27), они рассчитали эквивалентные значения G . Для того, чтобы сделать это, необходимо было использовать податливость С, учитывающую ортотропный характер волокнистых композиционных материалов. Зих, Пэрис и Ирвин вывели полную форму уравнения (2.27) [4], в котором С является функцией всех констант в тензоре податливости. Для ортотропных материалов с одной резко выраженной осью анизотропии, таких как однонаправленные композиционные материалы с непрерывными волокнами типа углеродных, их уравнение может быть записано в упрощенной форме [c.134]

Например, данные, приведенные на рис. 2.69 показывают, что при изгибе кривые сг—Л/ для карбоиластиков на основе высокомодульных волокон имеют больший наклон, чем при растяжении. В работе [144] также выявлено резкое падение стойкости к циклическим нагрузкам при относительно высоких сдвиговых напряжениях, параллельных оси волокон. В этой же работе показано, что при испытаниях на изгиб материалов на основе коротких волокон при кратковременном разрушении наблюдается межслоевой сдвиг, а при длительном — разрушение при изгибе. Поэтому указывается па необходимость осторожного подхода к интерпретации результатов усталостных испытаний, так как они сильно зависят от формы образца и типа нагружения. Авторы работы [144] предполагают, что наиболее реальное значение усталостной прочности при изгибе до 10 циклов равно примерно 65% статической прочности при однонаправленном изгибе и снижается до 30% при обратимом циклическом изгибе. [c.138]

В обоих случаях жесткость материала уменьшается до 50— 60% исходного значения после 10 циклов при уровне напряжений, составляющем около 65% прочности при сдвиге. Ими были испытаны образцы на воздухе, в минеральном масле и воде и было найдено, что масло практически не влияет па усталостные свойства испытываемых материалов, тогда как вода резко ухудшает их. Поверхностная обработка волокон практически не влияет на усталостную прочность материалов (рис. 2.71). В работах [145—147] проведены интенсивные исследования усталостной прочности при кручении цилиндрических стержней из материалов на основе высокопрочных и высокомодульных углеродных волокон при ф/ = 0,60. Установлено, что при циклическом закручивании образцов на постоянный угол крутящий момент в начальный момент линейно уменьшается с увеличением числа циклов. В определенный критический момент происходит растрескивание образца, и кривая падает значительно более резко (рис. 2.72), так что за усталостную выносливость можно принять число циклов, при котором происходит растрескивание образца. По графической зависимости этого показателя от угла закручивания образца можно получить прямую линию, характеризующую усталостные свойства материала (рис. 2.73). Уже упоминалось, что локальные повреждения в стеклопластиках появляются при очень низких напряжениях по сравнению со статической прочностью. Мак-Гэрри [148] обнаружил непропорционально большое число повреждений, [c.139]

Из рис. 7,11 видно, что коэффициент теплопроводности однонаправленных эпоксикарбоволокннтов в поперечном направлении k i, также как и k i, возрастает с увеличением объемной доли волокна (рр. Незначительное отклонение от линейности наблюдается только при повышенных значениях для высокопрочных волокон, и более резкое — для высокомодульных волокон при фр- выше 0,5. Поскольку, однако, эта аномалия подтверждается всего лишь одной единственной экспериментальной точкой п, принимая во внимание точность этих результатов (оцененная авторами ошибка составляет 20%), наверно, не стоит придавать слишком большое значение этому обстоятельству. [c.308]

Ваншое преимущество металлов как материала матрицы для высокомодульных композиционных конструкций — сравнительная нечувствительность свойств металла к изменению температуры. Низкое сопротивление тепловым ударам керамических материалов по сравнению с металлами часто ограничивает их использование. Свойства матриц из органических смол крайне чувствительны к изменениям температуры, особенно вблизи критической температуры стеклования полимера. Смолы имеют тенденцию не только разупрочняться при умеренно повышенных температурах, но их сопротивление окислению, коррозии и эрозии резко падает при повышенных температурах. Промышленные сплавы на оспоге алюминия, титана и никеля значительно менее чувствительны к изменениям температуры или теплосменам. [c.17]

Композиционным материалам с однонаправленным и перекрестным расположением волокон, когда необходимая толщина изделия создается последовательной укладкой армирующих слоев,. присущи низкая сдвиговая и низкая трансверсальная прочность. Модуль упругости и предел прочности при межслойном сдвиге и поперечном растяжении— сжатии в таких композициях более чем на порядок отличаются от модуля Юнга и прочности в направлении армирования. В ряде случаев эта особенность может препятствовать реализации высоких прочности и жесткости композиций в конструкциях. Повышение прочности сцепления матриц с волокнами путем их поверхностной обработки способствует увеличению прочности материала при сдвиге и сжатии, но не является эффективным средством повышения упругих характеристик при этих видах нагружения. Существенное возрастание жесткости и прочности при межслойном сдвиге, а также сопротивления материала поперечному отрыву достигается созданием в нем поперечных связей. Материалы с пространственно сшитой арматурой (многослойные ткани), используют при создании стеклопластиков и органоволокнитов. Основной недостаток их — значительное искривление волокон основы, что приводит к резкому снижению характеристик механических свойств композиций в этом направлении. Для высокомодульных углеродных и борных волокон наиболее приемлема схема трехмерного армирования изотропных текстильных материалов ИТМ, при которой волокна сохраняют прямолинейность. В этом случае в разных направлениях могут быть уложены различные волокна, благодаря чему образуется многокомпонентный материал. [c.591]

Стекловолокниты — это композиция, состояищя пз связующего — синтетической смолы и стекловолокнистого наполнителя. Стекловолокно получается продавливанием расплавленной стекломассы через фильеры (отверстия в дне электропечи). В качестве наполнителя применяются непрерывное стекловолокно или короткое волокно. Прочность стекловолокна резко возрастает с уменьшением его диаметра (вследствие влияния неоднородностей и трещин, возникающих в толстых сечениях) (рис. 205). Для практических целей употребляется волокно диаметром 5 — 20 мкм с сТв = 60380 кгс/мм- и s = 2- 3,5%. Высокомодульные волокна (ВМ-1, ВМП, М-11) имеют (7в = 390 ч-470 кгс/мм" и 11000 кгс/мм Однако при дальнейшей текстильной переработке наблюдается значительная потеря прочности. [c.411]

При испытаниях высокомодульных армированных пластиков иногда применяются образцы с более резко выделенной рабочей частью (рис. 3.2.4, в). Образец по ASTM D 695—69 для тонких материалов h <3,2 мм) показан на рис. 3.2.4, г. Образцы этой формы рекомендуются для испытаний в направлениях главных осей материала или под углом 45°. [c.101]

Достоинствами компо.зициопных материалов являются пе только высокие прочность и жесткость. В топкостенных конструкциях современных ЛА часто возникают вибрации высоких амплитуд, а следовательно, высокие напряжения. Сочетание высокопрочного наполнителя с вязкой связкой в материале резко гасит колебания, а применение высокомодульного наполнителя уводит резонансную частоту в область таких значений, которые обычно не встречаются в конструкциях ЛА. По сравнению с гомогенными материалами композиты обладают также принципиально повой возмол-сностью локально изменять жесткость и прочность путем изменения состава, числа слоев и направления ориентации волокон. Это позволяет более рационально использовать прочностные свойства материала в конструкции, что может дать дополнительное снижение массы. [c.222]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...