Отверстия в композиционных материалах

Отверстия в композиционных материалах 101 [c.506]

В конструкциях деталей следует избегать выступов, пазов и отверстий, расположенных перпендикулярно к оси прессования (рнс. 8.11, а). Их следует заменять соответствующими элементами, расположенными в направлении прессования. Процесс формообразования деталей из композиционных материалов сопровождается значительной усадкой, поэтому в их конструкциях нельзя допускать значительной разностенности, которая вызывает коробление и образование трещин (рис. 8.11,6—г). Разностенность не должна превышать 1 3. В зависимости от габаритных размеров детали, используемого материала и других факторов оптимальной толщиной стенок считается 0,5—5 мм, а минимальными радиусами сопряжений — 0,5—2 мм. [c.439]

При механическом соединении композиционных материалов коэффициент концентрации напряжений в окрестности нагруженных и свободных отверстий может быть определен методами, приведенными, например, в книге Лехницкого [45] или в работе [77]. Они описаны также в гл. 1 настоящего тома. [c.132]

Второй используемый тип соединений — косой замок , в котором слои композиционного материала накладываются на металлический элемент, имеющий вид клина. Болтовые отверстия делаются в металле, усилия передаются композиционному материалу через клей, работающий на срез. [c.101]

Выбор конструкции определялся необходимостью обеспечения высоких летных качеств. Конструкция из композиционных материалов должна была удовлетворять всем конструктивным и функциональным требованиям, предъявляемым к основной конструкции крыла. Внутренняя секция крыла является одновременно неразборным топливным баком, требуюш,им принятия мер по герметизации. В верхней и нижней обшивках по мере надобности предусматривались технологические отверстия. Для летных испытаний передняя и задние кромки и законцовки крыла были выполнены из металла. [c.153]

Качество композиционного материала оказывало существенное влияние на характер сварки и качество соединения. Основной дефект композиционных материалов — расслоение. Если в материале имеется расслоение вблизи электрода, это вызывает сильный прожог материала, вплоть до сквозных отверстий. Расслоение во внутренних слоях и связанное с этим увеличение электросопротивления вызывает увеличение количества выделяемой теплоты, выжимание жидкого алюминия из сварочного ядра и продавливание и поломку волокон. [c.194]

Механические способы соединения деталей из улучшенных композиционных материалов обычно применяются при наличии больших расслаивающих напряжений, когда требуются особые критерии надежности и в случае обязательной периодической разборки конструкции. Например, внутреннее давление топлива приводит к развитию больших расслаивающих напряжений (или растягивающих усилий, перпендикулярных ориентации слоев) внутри клеевых соединений в крыльевом встроенном топливном баке. В этом случае требуется механическое крепление. Однако использование механических крепежных деталей приводит к значительным концентрациям напряжений. Два способа их снижения основаны на замене соседних с отверстиями листов с ориентацией 0° на прокладочные полоски металла или на смягчающие полоски из стекловолокна или армированной углеродным волокном эпоксидной смолы ( 45°). [c.274]

Композиционные материалы на основе термопластов могут подвергаться вырубке, пробивке отверстий, термической резке, обработке развертками, галтовке, хонингованию и полированию. Вырубка чаще всего осуществляется с использованием стальных ножевых штампов и вырубных прессов. Пробивка отверстий и резка ножницами в холодном и нагретом состоянии производится на стандартном металлообрабатывающем оборудовании. Термическая резка осуществляется с помощью раскаленной проволоки или пламени, расплавляющих заготовку по заданной линии. Скорость этого типа резки определяется параметрами, характеризующими скорость плавления материала. Хонингование и полирование должны проводиться с большой осторожностью, чтобы избежать плавления термопластичной матрицы. Технология и оборудование, используемые для полирования композитов на основе термореактивных связующих, пригодны и для термопластичных материалов. [c.418]

Сопротивление металлических композиционных материалов коррозии, эрозии или износу в значительной степени определяется свойствами поверхностного слоя, за исключением случая гальванической коррозии между покрытием и основным металлом, когда незащищенные кромки, отверстия или дефекты плакированного слоя подвергаются воздействию коррозионной среды. Это может значительно снизить коррозионную стойкость поверхности [c.78]

Рис. 5.77. Виды разрушения при растяжении болтовых и заклепочных соединений деталей из композиционных материалов а — разрыв по ослабленному сечению б— срез по двум площадкам в направлении от отверстия к свободной кромке детали в — прорыв головкой отверстия в детали г — раскалывание на части д — смятие стенок отверстия е — разрушение крепежного элемента

Рассматриваемое соединение, которое можно назвать соединением с помощью винтов (или шпилек) и вставки с несоосным резьбовым отверстием, нашло преимущественное применение при стыковке оболочек (обечаек) из композиционных материалов [163]. Для облегчения монтажных работ в отверстиях стыкуемых кромок вместо винтов целесообразно использовать шпильки. [c.300]

В конструкциях режущих инструментов следует выделить в первую очередь быстро развивающуюся группу монолитных твердосплавных инструментов. Создание этих инструментов позволило применять твердые сплавы в той области металлообработки, где они раньше вообще не использовались, а именно — при обработке отверстий и пазов мелких размеров (диаметром менее 10 мм), т. е. наиболее часто встречающихся элементов деталей машин. Если принять во внимание расширяющееся распространение труднообрабатываемых и композиционных материалов, для которых использование инструментов из быстрорежущих сталей малоэффективно, то можно предвидеть широкое использование монолитных твердосплавных инструментов для большинства таких операций, как сверление, развертывание, фрезерование пазов и уступов, резьбонарезание, зубонарезание, растачивание и др. Конструкции этих инструментов укладываются в рассмотренные четыре класса систематики, а технология их производства в корне отличается от блок-схемы, приведенной на рис. 2. [c.223]

Рассмотрим влияние пористости на коэффициент температурного расширения стеклопластиков. Известно, что отверстия и полости в однородном теле при нагреве его в свободном ненагруженном состоянии не вызывают термических напряжений, и в этом случае имеют место только температурные деформации. Иначе обстоит дело с композиционными материалами, в которых при повышении температуры возникают термические напряжения. В таких материалах образование и развитие пористости в связующем, например при термодеструкции, приводит к изменению модуля упругости связующего, что, в свою очередь, как видно из формул (1.72) и (1.80), вызывает изменение коэффициентов температурного расширения. Для качественной оценки влияния пористости на коэффициент температурного расширения положим, что зависимость модуля упругости связующего от относительного объемного содержания пор имеет вид [c.44]

По всей видимости, неразумно проектировать композиционный материал с высокой прочностью на растяжение, обладающий одновременно малой пластичностью. В настоящее время мы еще не в состоянии спроектировать и создать керамический ротор, способный протавостоять удару и эрозии. Хрупкие композиционные материалы также обладают чувствительностью к отверстиям, царапинам и трещинам, особенно при действии ударных нагрузок. Условием создания надежной конструкции является обеспечение большей пластичности на мини- и микроуровне по сравнению с той, которую можно достичь в статистически однородной хрупкой керамике (без примесей) или в композиционном материале из хрупких прочных волокон в хрупкой матрице. Это значит, что обеспечение надежности конструкции за счет некоторого снижения ее прочности не только желательно, но и необходимо. [c.17]

К исследованию упругопластических материалов впервые прямой метод жесткостей применили Галлагер с соавторами [13], одновременно использовавшие метод начальных деформаций. Хронологический перечень более поздних работ по применению прямого метода хлесткостей с одновременным применением метода начальных деформаций или же метода касательного модуля можно найти в труде Маркала [22]. В большинстве этих работ исследуется распределение напряжений около отверстий, вырезов и прочих разрывов в плоских пластинах, на которые действуют нагрузки, лежащие в плоскости пластины. Предполол<ив, что на месте такого разрыва находится включение той же формы (например, волокно), отличное по своим свойствам от исходного материала, приходим к рассмотрению композиционных материалов. Современное состояние метода конечных элементов описано в очень многих работах, в частности в работе Зенкевича [41]. [c.225]

Результаты предыдущих исследований показали, что использование композиционных материалов, армированных борными волокнами, в обшивках крыла позволило обеспечить экономию массы 23—40 % в зависимости от сложности конструкции и других условий. Однако подобный успех не был достигнут в части снижения массы элементов набора. Полагают, что при устранении конструктивных ограничений, расширении круга используемых композиционных материалов и применении новых подходов к проектированию должна быть достигнута экономия массы коробчатых конструкций порядка 30—35 %. С этой целью в 1971 г. был начат второй этап программы ПКККМ. Главные усилия были направлены на устранение конструктивных ограничений и издержек, встреченных в предыдущей работе. Увеличение массы вследствие концентрации напряжений у технологических или крепежных отверстий, а также вследствие широкого использования металла было коренным образом уменьшено или полностью исключено. [c.150]

Стабилизатор самолета Р-14 представляет собой первую серийную деталь из боропластика, использованную в основной конструкции самолета. Выбор материала обшивок определялся массой и стоимостью. Алюминий был исключен из рассмотрения ввиду того, что рабочая температура не превышала 150° С. В конечном итоге был выбран эпоксидный боропластик, а не титан, исходя из обеспечиваемой экономии массы 20% ( 82,5 кг на самолет) и запланированной конкурирующей стоимости материала. Хотя стоимость промышленного титана составляет И—22 дол-лар/кг, значительные потери при механической обработке, достигающие 90%, приводят к увеличению стоимости до уровня —220 доллар/кг. Отходы в производстве деталей из композиционных материалов составляют 7—10%. Конструкция стабилизатора показана на рис. 18. Обшивки выполнены из эпоксидного боропластика, передний и задний лонжероны — из эпоксидного стеклотекстолита. В качестве заполнителя использованы алюминиевые соты. Чтобы избежать снижения прошюсти общивок вследствие концентрации напряжений у болтовых отверстий, весь крепеж на них производился через периферийные титановые элементы. [c.157]

Схема установки для получения композиционных материалов методом пропитки в инертной атмосфере показана на рис 43 [143]. Установка состоит из плавильного тигля I и заливочной камеры 5, выполненных из графита, заключенных в контейнер 10. Снаружи контейнера расположен нихромовый нагреватель 9 мощностью 5 кВт, изолированный от контейнера термоизоляционным цементом. Нижняя часть плавильного тигля имеет коническую форму, соответствующую форме запорного плунжера 2. Между плавильным тиглем и заливочной камерой установлен графитовый фильтр 3 с отверстиями небольшого диаметра и графитовая пробка 4 с коническим коллектором и двумя питателями. Сверху установка закрыта крышкой 11, а ъ нижней ее части расположен холодиль- [c.92]

Схема одной из установок, предназначенных для получения металлических композиционных материалов методом вакуумнокомпрессионной пропитки [105], показана на рис. 48. Установка представляет собой камеру, имеющую две зоны нагрева зону предварительного нагрева формы с упрочнителем 6 и зону плавления матричного металла 8, являющуяся одновременно и зоной пропитки. Нагрев этих зон осуществляется с помощью двух печей сопротивления, установленных на разных уровнях по высоте снаружи камеры. Сверху камера герметично закрыта крышкой. В крышке имеется отверстие с уплотнением, в котором перемещается вверх и вниз полый шток контейнера 12 с загруженным в него упрочнителем. Контейнер представляет собой герметичную металлическую оболочку, дно которой, по сравнению со стенками, имеет меньшую толщину. На представленном здесь рисунке контейнер имеет форму, позволяющую изготовить из композиционного материала изделия в виде колец. Шток контейнера связан с вакуумным насосом. [c.105]

Прессование. Основной операцией процесса изготовления композиционных материалов методом диффузионной сварки под давлением является прессование. Именно в процессе этой операции происходит соединение отдельных элементов предварительных заготовок в компактный материал (формирование изделий). В отличие от прессования как метода обработки давлением металлов и сплавов, заключающегося в выдавливании металла из замкнутой полости через отверстие в матрице и связанного с большими степенями деформации обрабатываемого материала, данный процесс по своему существу ближе к процессу прессования порошковых материалов, применяемому в порошковой металлургии. Прессование заготовок композиционных материалов в большинстве случаев осуществляется в замкнутом объеме (в пресс-формах, состоящих из матрицы и двух пуансов типа пресс-форм, применяемых для получения изделий из металлических порошков) и с незначительной пластической деформацией материала матрицы, необходимой только для заполнения пространства между волокнами упрочнителя и максимального уплотнения самой матрицы. При этом, как и в процессе горячего прессования порошков, наряду с пластической деформацией матрицы, на границе раздела 126 [c.126]

Стеклянные волокна являются наиболее универсальными и эффективными армирующими наполнителями волокнистых композиционных материалов. Их получают вытягиванием из горячих фильер и используют либо в виде комплексных непрерывных нитей, либо превращают в короткие штапельные волокна. После аппретирования, необходимого для защиты элементарных волокон, из комплексных нитей получают ткани. Из-за нерегулярной текстуры тканей стеклянные волокна часто используют в виде матов. Волокна рубят и распыляют вместе с небольшим количеством склеивающего связующего, получая маты, которые легко формуются на кривых поверхностях. Изделия из стеклопластиков на основе волокон с хаотическим распределением по слоям обычно отличаются плавной кривизной и отверстия в них имеют круглую форму. В строительстве стекломаты, пропитанные полиэфирными связующими, широко используются для изготовления небольших деталей, а также вагончиков для рабочих, будок стрелочников или блоков ванных комнат. Они также применяются в качестве облицовочных плит и шифера. Прозрачность отверж- [c.378]

Зависимость разрушающего напряжения при смятии болтового соединения деталей из карбопластика от (для материалов с ориентацией волокон 0° 45° и 0°/ 45° по отношению к направлению нагружения при относительном увеличении диаметра отверстия в результате смятия 0,5%) имеет максимум при 3,2d, 3,0d и 2,2d [104]. Для соединений деталей из карбопластика на основе волокна ВМН-3 и эпоксидного связующего ЭДТ-10 оптимальным является значение равное (2,5-3,0)б/, незначительно изменяющееся при изменении структуры материала вокруг отверстия [105]. Найденная зависимость параметра от структуры материала не согласуется с результатами работы [104] и требует уточнения, так как характеристики композиционного материала, влияющие на выбор параметра зависят от изменения ориентации волокон в материале. [c.202]

От аэродинамических и инерционных сил в сечении лонжерона лопасти возникает равнодействующая сила и момент. Сила может быть разложена на три компонента. Два из них являются поперечными силами в плоскости сечения вдоль двух взаимно перпендикулярных осей, одну из которых можно приближенно считать совпадающей с хордой профиля. Третий компонент— осевая сила (вдоль оси лопасти). Момент состоит из нзгибающих моментов в плоскости взмаха и плоскости вращения и крутящего момента. Так как поперечные силы значения не имеют, то в дальнейшем они не рассматриваются. Осевая сила практически равна центробежной, возникающей вследствие вращения винта. Она вызывает растяжение лонжерона. В связи с тем, что центробежная сила имеет большую величину (десятки тонн), в поперечном сечении лонжерона появляются большие нормальные напряжения. Они практически не изменяются по величине, поэтому являются статической подгрузкой, которая может вызвать снижение долговечности. С учетом этого при проектировании выбирают площадь поперечного сечения лонжерона. От крутящего момента в сечении лонжерона возникают касательные напряжения, не оказывающие заметного влияния на ресурс. Исключение может составить комлевая часть лопасти из композиционных материалов из-за наличия отверстий для крепления наконечника. Ранее были указаны способы упрочнения. Крутящий момент комлевой части лопасти передается на систему управления и определяет ее прочность. [c.113]

Рис. 5. Влияние геометрии Рис. 6. Соединения композиционных отверстия на поведение мате- материалов, используемые в авиацион-рнала при растяжении ной и космической технике

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...