Боропластики — Свойства

Кипячение в воде в течение 24 ч не оказывает большого влияния на прочностные свойства полиимидных боропластиков при высокой температуре (260 и 316 °С). С учетом изменений, вызванных старением на воздухе, потери прочности составляют только 4 и 8% при 260 и 316°С соответственно. Следовательно -изменения под влиянием климатических усло вий аналогичны изменениям, происходящим после кипячения в воде. В результате старения на воздухе прочность полиимидных угле- и боропластиков понижается в меньшей степени, чем прочность углепластиков на основе эпоксидных смол. Кроме того, по результатам испытаний одного композита полиимидные боропластики, по-видимому, больше подвержены влиянию рассматриваемых воздействий, чем полиимидные углепластики., [c.284]

Из приведенного на рис. 3 сравнения усталостных кривых титанового сплава и эпоксидного боропластика следует, что по величинам нормализованных напряжений композиционный материал в 3 раза превосходит металл при равных условиях эксплуатации. Применительно к самолету, изготовленному полностью из композиционных материалов, это означало бы (даже при исключении из рассмотрения преимуществ, обусловленных ростом уровня прочности вследствие улучшения свойств материала) снижение опасности усталостных явлений по сравнению с цельнометаллическим. [c.42]

Рис. 16. Свойства композиционных материалов бор-алюминия (а) и полиимидного боропластика (б) при комнатной температуре Г /г/ хсу прочность при одноосном нагружении в продольном направлении - прочность при - о 20 40 60 80 100

Должны быть разработаны и утверждены стандарты на растворы связующих. Например, при испытаниях боропластиков было обнаружено, что для достижения оптимальных механических свойств (при заданной толщине) материала относительное объемное содержание борного волокна и связующего должно укладываться в рекомендованные пределы Низкое содержание сухого остатка связующего вызывает высокую его текучесть в процессе отверждения и, следовательно, плохое распределение по объему материала, высокое — приводит к увеличению пористости. [c.66]

Один из вариантов модели, в котором использован сдвиговый анализ, показан на рис. 2.12. Предполагается, что перемещение Uq, относящееся к области надреза с п волокнами, не зависит от координаты у. К ядру п перерезанных волокон примыкает группа т неповрежденных волокон, имеющих перемещение U и эффективно представляющих область концентрации осредненных по композиту напряжений. Не следует забывать, что целое число т неизвестно и может быть определено на основе различных критериев прочности. Другим моментом, о котором необходимо здесь упомянуть, является то, что числа перерезанных волокон п или неповрежденных т суть целые числа, если слой по толщине состоит из одного волокна, как у боропластиков (рис. 2.13, а). Тогда, если диаметр волокна достаточно велик, разумно использовать двумерную модель разрушения волокна. У углепластиков слой по толщине состоит из нескольких волокон ( i lO), и в качестве расчетной единицы целесообразно рассматривать пучок волокон, а не одно волокно (рис. 2.13,6). Другими словами, углепластик состоит из двух фаз пучок волокон, пропитанных связующим (отличается по свойствам от собственно волокна), и матрица, расположенная между пучками. [c.63]

Рассмотрим, например, напряженное состояние матрицы в одном из слоев боропластика на эпоксидном связующем со схемой армирования [0790°]s после снижения температуры от 177 °С (напряжений в матрице нет) до 24 °G. Свойства компонентов такие же, как и в предыдущем примере. Напряженное состояние в момент начала снижения температуры (/ = 0) показано на рис. 7.5. На рис. 7.10 показано напряженное состояние по истечении 10 и 100 час развития про- [c.271]

СВОЙСТВА БОРАЛЮМИНИЯ И БОРОПЛАСТИКА ПРИ ИСПЫТАНИИ НА РАСТЯЖЕНИЕ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ [c.362]

Охлаждение до низких температур сравнительно слабо влияет на изученные механические свойства. При 76 К модуль упругости и модуль сдвига (оценка по средним значениям) имеют минимальные значения. Однако, оценивая разброс данных, можно полагать, что этот минимум скорее обусловлен статистическим эффектом, чем собственно влия-нием температуры. Значительная температурная зависимость отмечается при тех ориентировках, когда матрица вносит заметный вклад в свойства образца. Так, предел пропорциональности 45 -ных образцов боралюминия с охлаждением несколько вырастает, а боропластика — уменьшается. Удлинение 45°-ных образцов боралюминия [c.367]

Таблица 2. Свойства боропластика при испытании на растяжение

Механические свойства боропластиков подчиняются общим для армированных систем закономерностям и зависят от содержания волокна (рис. [c.292]

Механические свойства боропластиков подчиняются общим для армированных систем закономерностям и зависят от содержания волокна (рис. 13.9 и 13.10). Прочностные свойства в направлении армирования существенно уменьшаются в случае искривления волокон и наличия пор в связующей матрице. Появление пор чаще связано с отклонением режима отверждения связующего вещества от оптимального режима. [c.320]

Это соотношение зависит как от упруговязких свойств полимерного связующего, так и от вида и объемного содержания арматуры. На рис. 3.10 показана зависимость коэффициента т]1 от объемного соотношения компонентов для стекло- и боропластиков на эпоксидном связующем. На рис. 3.11 приведены [c.103]

Для удобства пользования приводимой информацией целесообразно физико-механические характеристики и свойства изучаемых материалов приводить не в сводной таблице, а конкретно по каждому материалу, причем не осредненные для каждой группы материалов, а конкретные данные для вполне определенных материалов, при исследовании обрабатываемости которых и получены все приводимые ниже рекомендации. Что касается применения этих данных при обработке других модификаций исследуемых материалов (различных типов стекло-, боропластиков и др.), то, как показывает опыт, с достаточной для практики точностью они применимы для всей группы материалов, имеющих одинаковый наполнитель, даже без введения поправочных коэффициентов. [c.8]

У боропластиков с перекрестным расположением волокон явно выражена анизотропия их свойств, которая весьма существенно зависит от [c.10]

Тепло- и водостойкость боропластиков определяется главным образом свойствами применяемого связующего. Основным недостатком боропластика как конструкционного материала является его высокая стоимость, что объясняется сложностью изготовления борных волокон и необходимостью применения вольфрама в качестве подложки. Так, в США в 1972 г. 1 кг борного волокна стоил 550—600 долл. Однако расширение производства и улучшение технологии постоянно снижают цену, и в 1978 г. она упала до 155—265 долл. за 1 кг [111]. [c.11]

Материалы, входящие в одну группу обрабатываемости, близки по своему составу, свойствам и агрегатному состоянию, поэтому закономерности их резания одинаковы, а стало быть и близка их обрабатываемость. Это справедливо для всех групп, за исключением пятой группы — пластмасс с волокнистым наполнителем, в которую входя г и материалы, исследованные при обработке резанием и изложенные в настоящей книге. Дело в том, что такие материалы, как высокопрочные стекло-, органо-, боро- и углепластики, имея одинаковую волокнистую структуру, весьма отличаются по своим физико-механическим свойствам (см. п. 1.2), а следовательно, и закономерности их резания не будут, столь близки, как это отмечается для остальных групп обрабатываемости. Поэтому не представляется возможным, исследовав, например, обрабатываемость стеклопластика, перенести результаты, пусть даже с поправочными коэффициентами, на другие материалы этой группы (на боропластик или органопластик). А если учесть еще современную тенденцию создания гибридных материалов, т. е. композиций типа органопластик — боропластик, стеклопластик—углепластик и т. п., [c.16]

Упругие свойства армирующих волокон могут вносить погрешность в результат измерения параметров шероховатости, особенно через некоторое время после механической обработки. В целях выяснения влияния материала после механической обработки на результат измерения параметров щероховатости производили измерение параметра Рг сразу после обработки и в разные промежутки времени после окончания (максимум через 96 ч). Зависимость параметра щероховатости поверхности Рг от времени его измерения приведена на рис. 3.9. Как следует из рисунка, выдержка образца из стеклопластика до начала измерения не влияет на его конечный результат. Подобные результаты получены и при измерении образцов из органо- и боропластиков. Следовательно, влияние упругого восстановления материала на параметры шероховатости несущественно. [c.59]

В процессе экспериментов подлежали измерению шероховатость поверхности и радиальный износ резца. Радиальный износ резца измеряли по следующим соображениям. Поскольку боропластик обладает весьма высокими упругими свойствами (модуль упругости при растяжении 2,3-10 МПа), наблюдаются большие контактные площадки по задней поверхности резца из-за большого упругого восстановления обработанной поверхности. Это определяет, в свою очередь, перераспределение действующих сил. Так, эксперименты показывают, что при обработке боропластика силы на задней поверхности составляют 30—50 % от суммарной силы резания, а порой превосходят силу, действующую на переднюю поверхность. Большие площади контакта по задней поверхности и значительные силы, действующие на нее, приводят в конечном итоге к интенсивному изнашиванию именно задней поверхности, причем износ носит явно выраженный абразивный характер. Износ резца по передней поверхности практически отсутствует. Поскольку изнашивание резца при обработке боропластика происходит весьма интенсивно, то это существенно сказывается и на точности обработки, так как совместно с износом резца по задней поверхности интенсивно развивается и радиальный износ резца. [c.92]

Знание специфики механических свойств армированных пластиков — необходимое условие правильной постановки опыта и обработки полученных данных. Противоречивость и несопоставимость многочисленных экспериментальных данных о свойствах композитных материалов (стекло-, угле-, боропластиков и др.) во многом объясняются некорректной постановкой опыта и неправильным выбором математического аппарата для обработки его результатов. [c.6]

Характерной особенностью ряда высокомодульных композитов является суш ественная анизотропия упругих свойств самих армирующих волокон. Например, для углепластиков в зависимости от исходного материала, параметров карбонизации, усилия вытяжки и последующей термической обработки отношение модулей вдоль ( д) и поперек (Е г) волокон может достигать 40—50. Наряду с хорошо изученными особенностями волокнистых композитов — плохим сопротив.пением межслойному сдвигу и поперечному отрыву — появляется новый фактор — существенная разница упругих свойств вдоль и поперек волокон. Сопоставление углепластиков со стеклопластиками и боропластиками (см. табл. 1) свидетельствует о том, что при практически одинаковой анизотропии прочности у первых намного выше анизотропия упругих свойств. Это порождает ряд принципиальных особенностей при анализе результатов испытаний для материалов на основе анизотропных волокон и оценке пх несущей способности, связанных с повышенной податливостью композита в поперечном направлении. [c.11]

Для того чтобы проиллюстрировать влияние изменений свойств композиционного материала,. вызванных например, разбросом предела прочности или пористостью связующего, на поведение балки при изгибе, рассмотрим балку из эпоксидного боропластика. Этот материал имеет предел прочности при растяжении порядка 140 кгс/мм и предел прочности при сдвиге порядка 7 кгс/мм. При этих значениях Оц и по уравнению (17), в котором следует принять Тд1ах = получаем Ь1Ь, = 10. Если предел прочности при растяжении снинюется на 10% (в результате пористости связующего), то Ык = 18 (рис. 20). [c.137]

Деструкция поверхности раздела и волокна. Разрушение адгезионных связей на поверхности раздела и деструкция волокна в значительной мере зависят от типа смолы и волокна (стекло, графит, бор). Изучая влияние химии поверхности стекла на свойства стеклопластиков, Аутвотер и Келлогг [70] обнаружили, что вода поглощается поверхностью раздела стеклянное волокно — смола в 450 раз быстрее, чем смолой. По-видимому, стеклопластики подвержены большей деструкции, чем угле- и боропластики. Вероятно, поглощенная влага воздействует на стеклопластики независимо от адгезионной прочности. Кроме того, очевидно, что под влиянием воды также меняется прочность стеклянного волокна на растяжение. Вода достигает поверхности раздела волокно—- смола либо путем диффузии через смолу, либо путем проникновения че- [c.287]

На рис. 16, б приведен подобный график, иллюстрирующий свойства при растяжении и сжатии полиимидного боропластика [1]. Многие критические свойства ориентированных слоистых материалов рассмотрены Дюксом [2]. Теоретические разработки аналитических методов даны в работах Цая и соавторов [21, 22] и других источниках. [c.60]

Последовательность этапов изложенного метода схематически показана на рис. 2.32. Рассмотрим в качестве примера процедуру анализа усталостного поведенпя образца из однонаправленного слоистого боропластика с поперечным надрезом длиной 6,4 мм. Допустим, что свойства этого материала с ростом числа циклов нагрул<ения могут измениться по-разному, и обозначим два варианта материала через А и В (рис. 2.33). Для материала Л сдвиговая прочность Ху, модуль сдвига Glt постоянны, а предельные деформации при [c.91]

Рис. 2.36. Рост трещины в направлении нагружения при статическом нагружении однонаправленного боропластика с надрезом длиной 6,35 мм. Образец изготовлен из гипотетических материалов Л и S со свойствами после 1, 10 , 10 циклов усталостного нагружения (см. рис. 2.33) при уровне максимальных напряжений в цикле а = 400 Н/мм . а —длина трещины в направлении нагружения, а (Н/мм )—уровень приложенных напряжений.

Рис. 2.37. Предсказанный рост трещины а в направлении яагруження при усталостном нагружении однонаправленного боропластика с надрезом длиной 6,35 мм. Образец изготовлен из гипотетических материалов А и В со свойствами, сохраняющимися после усталостного нагружения при уровне максимальных нагружений в цикле Отах = 400 Н/мм . /—разрушение 2 —материал А (неустойчивый рост трещины) 3 — материал В (устойчивый рост трещины).

В разд. 7.2 приведены некоторые результаты термоупругого линейного анализа усадочных напряжений в однонаправленном и слоистом боропластике. В разд. 7.3 рассматривается влияние ползучести компонент композита на его свойства. В этом разделе показано, как предложенное уточнение расчетного метода изменяет характер и величину расчетных усадочных напряжений. [c.252]

Типичная сетка конечных элементов показана на рис. 7.3. Она представляет собой квадрант основного повторяющегося сегмента регулярного массива волокон в матрице. Благодаря симметрии внешних воздействий, геометрии рассматриваемого массива волокон и пространственному распределению свойств материала можно исследовать только один квадрант для получения полного представления о системе микронапряжений в компонентах композита. [Применение метода конечных элементов позволяет учесть в расчете микронапряжений-наличие технологического слоя тонкой стеклоткани, разделяющей слои боропластика. Стеклоткань можно рассматривать как отдельный слой композига или ввести ее в расчет как составную часть (однородную ортотропную третью фазу). [c.259]

Подводя итог изложенному, можно сказать, что рассмотренный комбинированный подход, объединяющий метод конечных элементов и анализ слоистой среды, является приемлемым для прогнозирования свойств слоистых композитов при простых температурно-силовых воздействиях, когда материал матрицы нелинейно упругий и чувствителен к ползучести, Применение этого подхода к боропластикам на эпоксидном связующем подтвердило оценки уровней усадочных напряжений в этих материалах, полученные при помощи линейного термоупругого анализа. Усадочные напряжения, определенные с учетом ползучести для типичного цикла отверждения слоистого композита, могут в зависимости от схемы армирования составлять по величине от 80 до 100% усадочных напряжений, рассчитанных при помощи линейного термоупругого анализа. Величина усадочных напряжений, по-В1 димому, не чувствительна к небольшим изменениям скорости охлаждения композита. Однако нагрев выше температуры отверл<дения (повторный) приводит к значительному увеличению усадочных напряжений. [c.283]

Показано, что усадочные напрял<ения фактически не изменяют поведения однонаправленных и ортогонально армированных боропластиков при статическом нагружении в направлении армирования и сдвиге (почти до разрушения). Исключение составляет лишь отсутствие отчетливо выраженной точки начала текучести. Однако этот вывод основывается скорее на теоретическом, чем на экспериментальном изучении свойств слоистых композитов после достижения предела текучести. Значительное изменение поведения однонаправленного композита в результате действия усадочных напряжений обнаружено лишь для случая нагружения в поперечном направлении. Причем от уровня этих напряжений зависят как начальный модуль, так и предел пропорциональности. В общем оказывается, что если комбинация статических нагрузок или схема армирования композита таковы, что его поведение определяется главным образом характеристиками волокна, [c.283]

Фенолоформальдегидные смолы обеспечивают повышенную теплостойкость и электроизоляционные свойства, кремнийорганические смолы — повышенные морозостойкость и химическую стойкость, эпоксидные смолы — высокие механические свойства. Они служат связующим при ттотовленик волокнистыхреактопластов, например боропластиков (ПКМ, упрочненных борными волокнами), углепластиков (ПКМ, упрочненных арамидными волокнами). Детали из полимерных композиционных материалов применяют в авиации, военной технике, судостроении, автомобилестроении. [c.155]

Фрезерование пальцевой фрезой является разновидностью операции резки и может производиться как вручную, так и автоматически. Различие в методах фрезерования для разных высоко-модульиых материалов заключается в использовании тех или иных фрез. Алмазный и твердосплавный режущий инструмент эффективен для углепластиков. Фрезы, шаржированные алмазной крошкой зернистостью 40. .. 50 мкм, хорошо служат при обработке боропластиков, обладающих высокими абразивными свойствами. Фрезы со спиральными канавками применяются для обработки арамидио- ( Кевлар )-эпоксидных пластиков. Частота вращения фрез составляет 13 ООО. .. 21 ООО мин". [c.420]

Эпоксиборопластик был использован фирмой Грумман для изготовления космических каркасных конструкций для НАСА. Система трубопроводов из боропластиков была изготовлена с помощью полиамидной эластичной мембраны, помещенной внутри металлической трубчатой негативной формы. Получена конструкция без складок, позволяющая реализовать свойства плоского материала в круглой детали. Для создания концевых соединяющих элементов конструкций были использованы металлические фитинги, приклеенные к трубчатой конструкции после ее отверждения, Прочность и жесткость эпоксиборопластика обеспечила существенное снижение массы, по сравнению с первоначальной металлической конструкцией. [c.559]

В табл. 1 приведены свойства боралюминия в сравнении со свойствами боропластика, высокопрочного углепластика и высокопрочного титанового сплава Ti — 6% А1—4% V. Эти свойства определены для материалов с однонаправленной укладкой волокон, а также для материалов с псевдоизотропной укладкой. [c.421]

Изменение коэффициента Пуассона однонаправленно-армированного пластика в плоскости изотропии согласно (2.14) в зависимости от объемного содержания и соотношения деформативных свойств компонентов в этой плоскости показано на рис. 2.8. Из рисунка видно, что соотношение модулей упругости полимерного связующего и арматуры существенно влияет на значения У[ . Из рисунка также следует, что коэффициент Пуассона в плоскости изотропии для пластиков с выраженным различием модулей упругости в этой плоскости (стеклопластики, боропластики) не подчиняются закону смеси . В этих случаях значения коэффициента Пуассона для объемных содержаний волокон, применяемых в конструкционных материалах, существенно ниже значений коэффициента Пуассона Увгд. [c.52]

В книге рассмотрены точение, сверление, фрезерование и алмазно-абразивная обработка изделий из высокопрочных композиционных полимерных материалов (ВКПМ) стекло-, органе- и боропластики. Даны основные их свойства, области применения и особенности обработки резанием. Приведены материалы для выбора параметров режуи1.его инстру.мента и режимов резания. [c.2]

Абразивное воздействие наполнителя. Из всех видов пластмасс наибольшие трудности вызывает обработка ВКПМ, так как наполнителем в них являются стеклянные,, борные или угольные волокна, обладающие высокой твердостью и абразивной способностью. Наличие в зоне резания твердых составляющих приводит к абразивному износу инструмента, который при обработке некоторых ВКПМ, например боропластиков, имеет преобладающее значение. Следовательно, обработка резанием ВКПМ определяется во многом свойствами наполнителя. [c.19]

Свойства армирующих волокон сильно влияют на интенсивность абразивного износа. Например, при обработке такого материала, как боропластик, изнашивание столь интенсивно, что применение твердосплавного инструмента нецелесообразно. При этом интенсивно изнашивается и алмазный инструмент. Абразивный износ всегда появляется при обработке резанием ВКПМ, однако он не является единственным видом износа. [c.43]

Анализ экспериментальных данных показывает, что по износостойкости синтетические алмазы АС 15 превосходят,АС6 примерно в три раза при истирании по стеклопластику и в 2,3—2,7 раза при истирании по боро-цластику. При истирании алмазов АС6 имеется начальный (приработочный) износ зерна, который отсутствует у алмазов АС 15, что объясняется отличием внешней структуры зерен алмазов. Наибольшее влияние на интенсивность изнашивания синтетического алмаза при истирании по стеклопластику оказывает скорость скольжения, тогда как при истирании по боропластику наибольшее влияние оказывает нагрузка на зерно. Это может быть объяснено разными свойствами армирующих волокон и в первую очередь их твердостью. [c.115]

В качестве связующих применяются эпоксидные, полиэфирные, фенолфор-мальдегидные и другие смолы. Некоторые физико-механические свойства боропластиков приведены в табл. [c.60]

Как видно из рисунка, параметры анизотропии — отношения типа Е Еу, ЕхЮху, Пд./П и т. д. (характерные области изменения этих параметров заштрихованы) — для боро- и углепластиков могут быть значительно большими, чем для стеклопластиков. Принципиальных различий по прочностной анизотропии между стеклопластиками, боро- и углепластиками практически нет главные особенности связаны с разносонротивляемостью боропластиков при растяжении — сжатии и с низким сопротивлением углепластиков межслойному сдвигу и поперечному отрыву. Вот почему при анализе опубликованных данных по механическим свойствам боро- и углепластиков [106 ] обнаруживается, что приведенные численные оценки в ряде случаев существенно различаются. Это хорошо видно и на рис. 1, на котором приводятся результаты выполненных различными авторами испытаний материалов, близких по структуре и составу. [c.15]

Боропластики являются высокопрочными высокомодульными композитами. В основном они изготавливаются как однонаправленные материалы. Их свойства приведены в табл. 4.5.8. [c.780]

Термостойкость и хемостойкость боропластиков определяются в основном соответствующими показателями связующих. Боропластики являются высокостойкими материалами при действии активных сред и различных эксплуатационных воздействий. Их свойства при действии влаги, смазочных материалов, атмосферных факторов в течение 10-летнего срока снижаются не более чем на 10-15 %. [c.780]

Свойства однонаправленных боропластиков с различными видами связующих [c.780]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...