Формование углепластиков

В настоящее время в качестве полимерной матрицы для изготовления углепластиков в основном используют термореактивные смолы (или реактопласты). Среди них следует прежде всего назвать эпоксидные смолы, обладающие хорошей адгезией к углеродным волокнам, высокими деформационно-прочностными характеристиками, теплостойкостью и другими ценными свойствами. Часто используют также ненасыщенные полиэфирные смолы, характеризующиеся хорошими технологическими свойствами и атмосферостойкостью (кроме того, они существенно дешевле эпоксидных смол). Для литьевого формования углепластиков начали применять термопластичные полимеры, которые имеют ряд преимуществ перед реактопластами с точки зрения технологии переработки, обладают большей ударной вязкостью и т.д. Определенный прогресс достигнут в разработке материалов на основе термопластичных полимеров и углеродных волокон в виде препрегов, листов для холодной штамповки и других полуфабрикатов. [c.51]

Метод намотки нитями К Среди всевозможных методов формования углепластиков метод намотки позволяет получать изделия с наиболее высокими деформационно-прочностными характеристиками. Методы намотки делятся на так называемые сухие и мокрые . В первом случае для намотки используются препреги в виде нитей, жгутов или лент. Во втором — пропитка армирующих материалов связующим ведется непосредственно в процессе намотки наибольшее распространение получил второй метод. [c.90]

Различные методы формования углепластиков подробно описаны в гл. 3. Поэтому кратко рассмотрим в данном разделе обычно используемый для изготовления деталей самолетов метод автоклавного формования. [c.210]

Важными характеристиками термопластов являются их плотность, химическая стойкость, тепло- и износостойкость, ударная прочность, влагопоглощение, усадка при формовании, режим формования, реологические свойства и т. д. На свойства наполненных углепластиков оказывают влияние прочность, модуль упругости, электропроводность, коэффициент теплового расширения, теплопроводность, износостойкость и другие свойства углеродных волокон. На рис. 3. 1 для ряда полимеров приведены значения прочности, модуля упругости при изгибе и ударной вязкости (по [c.61]

С учетом значительного многообразия существующих методов переработки разрабатываются и изготавливаются разнообразные типы мате-риалов для формования. В табл. 3. 6 показана взаимосвязь между исходными материалами и методами получения изделий из углепластиков. Исходные материалы на основе углеродных волокон показаны на рис. 3.4 [4]. Ниже подробнее рассмотрены различные типы и свойства основных исходных материалов, используемых для получения изделий из углепластиков. [c.64]

Содержание углеродных волокон обычно варьируется в диапазоне 10 — 40 масс.%. Для получения хорошей износостойкости и антистатических свойств используют сравнительно низкую скорость перемешивания, а при литье в металлические формы, когда необходимо получить изделия, обладающие высокими жесткостью и прочностью, используется высокоскоростное перемешивание композиции. На рис. 3. 6 показана зависимость прочности и модуля упругости углепластика от содержания углеродных волокон [2]. Как видно из рисунка, с повышением содержания волокон модуль упругости углепластика возрастает практически линейно. Рост прочности углепластика замедляется, начиная примерно с содержания волокон 40 масс.%. При повышении содержания волокон реологические свойства смесей ухудшаются, что отрицательно влияет на процесс формования. Поэтому относительное содержание волокон 40 масс.% следует рассматривать как максимальное для композиционных материалов этого типа. [c.81]

Недостаток метода автоклавного формования заключается в том, что он довольно дорог, требует затрат ручного труда и поэтому малопригоден для массового производства изделий. Тем не менее он весьма эффективен для изготовления изделий из таких высококачественных и легких материалов, как углепластики. Перспектива снижения стоимости процесса (соответственно и изделий) связана с механизацией и авто- [c.86]

Литье под давлением термопластов, наполненных углеродными волокнами. Метод литья под давлением наряду с экструзией является наиболее распространенным промышленным методом получения изделий из полимерных материалов. Этот метод - один из самых эффективных для получения изделий сложной формы. На рис. 3. 20 приведена схема установки для литьевого формования. Литьевое формование термопластов, армированных углеродными волокнами, в основном аналогично литью под давлением термопластов, содержащих стекловолокна. При получении изделий из углепластиков методом литья под давлением необходимо иметь в виду следующее [c.100]

Другие методы формования изделий из композиционных материалов. К ним относятся формование методом RM центробежное формование, роторное формование и еще ряд методов. Однако в настоящее время в их числе нет методов, которые подходили бы именно для углепластиков. [c.106]

Вследствие роста потребности в углепластиках для авиастроения интенсивно разрабатываются технологические линии, сочетающие оборудование для автоматической выкладки волокон, автоматические устройства для раскроя полуфабрикатов, высокопроизводительные машины для намотки с повышенными скоростями, автоматические прессы и другое механизированное и автоматизированное оборудование, а также контрольные устройства (рис. 3. 26 и 3. 27) [58, 59]. В табл. 3. 21 указаны различные методы формования важнейших деталей самолетов. [c.115]

В табл. 4.4 приведены статические прочностные характеристики различных тканевых эпоксидных углепластиков, а в табл. 4.5 — характеристики тканевого эпоксидного углепластика при различных температурах. В табл. 4.6 показано различие прочностных характеристик углепластиков, связанное с методом их получения и типом полимерного связующего. Как следует из данных табл. 4.6, для получения углепластика с высокой прочностью необходимо выбрать оптимальную полимерную матрицу, отвечающую используемому методу формования. В табл. 4.7 приведены для сопоставления прочностные и другие характеристики углепластиков на основе термопластичных матриц и коротких волокон. [c.140]

S Таблица 4.6. Статические прочностные характеристики слоистых углепластиков , полученных различными методами g формования [2] [c.145]

Если не наносить защитное покрытие на внешнюю поверхность испытуемого образца, то под действием влаги и теплового цикла прочность снижается более чем на 50%. Однако если нанести на углепластик в процессе формования защитное покрытие в виде алюминиевой фольги и провести отверждение, то содержание влаги в углепластике снижается примерно на 1/3 и в результате этого, после испытания при повышенной температуре, величина прочности составляет более 80% значения исходной прочности. [c.161]

В октябре 1981 г. под эгидой Министерства торговли и промышленности Японии разработана программа перспективных фундаментальных научных и технологических исследований, цель которых осуществление технической реформы в течение последующих 8 лет совместными усилиями промышленных предприятий, научных и государственных учреждений. Один из разделов этой программы работы в области композиционных материалов. Что касается армированных материалов, то здесь работы будут вестись в следующих направлениях проектирование, материаловедение, технология получения материалов и их переработки, оценка качества изделий [19]. В области технологии получения и формования материалов и изделий из них, а также оценки их качества значительные усилия будут направлены, в частности, на улучшение свойств углепластиков, и поэтому ожидается значительный прогресс в совершенствовании этих материалов. [c.174]

Как указывалось выше, использование углепластиков благодаря анизотропии их деформационно-прочностных свойств дает возможность создавать материалы с заданным распределением жесткости и прочности. В настоящее время ведется разработка самолетов нового поколения вертикального взлета, типа летающее крыло , с длинными узкими крыльями и других типов. Создание таких самолетов с использованием известных металлических материалов весьма затруднительно, альтернативой может служить применение углепластиков. Преимущество применения пластмасс в авиастроении состоит также в возможности одностадийного формования крупных элементов конструкций. При этом уменьшается количество деталей и сокращаются затраты на сборку, что ведет к снижению стоимости самолетов. [c.210]

В настоящее время формованные из углепластиков конструкционные материалы для самолетов в основном можно подразделить на следующие группы 1) двутаврового или Н-образного сечения с неравномерным профилем 2) плоские. Наружные листы для Сандвичевых сотовых и других трехслойных конструкций почти всегда имеют простую форму. Такие элементы конструкций обычно изготавливаются методом автоклавного формования. На рис. 6.5 показано получение сандвичевой конструкции с использованием препрегов и одновременным отверждением и склеиванием компонентов. При изготовлении коробчатых конструкций предварительно сформованные листы обшивки, лонжероны и [c.210]

Применение композиционных материалов на основе углеродных волокон для изготовления спортивных изделий обусловлено снижением их массы благодаря превосходным механическим свойствам углепластиков. Объем высококачественных спортивных изделий из углепластиков, выпускаемых в Японии, превышает объем производства изделий из углепластиков, применяемых в аэрокосмической технике и в других отраслях промышленности. Для производства спортивных изделий используется около 70% всех углепластиков. В табл. 6.7 сопоставляется уровень потребности в углепластиках и прогноз ее удовлетворения в Японии и США. В табл. 6.8 перечислены выпускаемые в настоящее время спортивные изделия из углепластиков. В промышленном масштабе из углепластиков изготавливаются удилища, клюшки для игры в гольф и каркасы теннисных ракеток. На рис. 6.16 показана схема процесса формования цилиндрических О заготовок для удилищ, клюшек для игры в гольф и других трубчатых изделий. [c.221]

В настоящее время разрабатываются различные конструкции приводных валов, схема наиболее удачной из них приведена на рис. 6.22. При формовании валов используют сочетание методов намотки нитями (или жгутами) и ковровой намотки. В табл. 6.14 приведены данные о снижении массы приводных валов, рессор и рам благодаря использованию углепластиков. [c.233]

В 1976 г. Федеральная комиссия США по связи регламентировала уровень напряженности электрического поля, генерируемого электронными приборами, работающими в диапазоне частот выше 10 кГц. В связи с этим возросла актуальность разработки материалов, экранирующих электромагнитные помехи. Экранирующие покрытия изготавливают как из обычных углеродных волокон, так и с использованием углеродных волокон, покрытых слоем никеля, меди или другого металла. Для получения композитов используют совмещение углеродных волокон с волокнами из термопластов (с помощью инжекционного формования) или метод горячего прессования углепластиков на основе термореактивных смол. В табл. 6.15 приведены механические характеристики углепластиков на основе покрытых слоем никеля углеродных волокон. [c.235]

Причины, вызывающие местные искривления волокон, характер искривлений, величина и роль технологического натяжения арматуры при разных способах формования стеклопластиков и углепластиков более подробно рассмотрены в работах [28, 104, 141]. [c.50]

Термопластичные смолы, используемые для литьевого формования углепластиков . По аналогии с термопластами, армированными стекловолокнами, для литьевого формования углепластиков больше всего подходят термопластичные смолы. Наиболее широко для этих целей используют найлон 66. Наряду с этим применяют найлон 6, поликарбонаты, сополимеры акрилонитрила, бутадиена и стирола, полибутилентерефталат, полифениленсульфид и другие термопластичные полимеры. В табл. 3. 5 перечислены некоторые качественные характеристики термопластов, используемых в качестве полимерных матриц для углепластиков. По сравнению с армированными пластиками на основе термореактивных смол наполненные волокнами термопласты содержат меньшее количество [c.59]

Современные методы получения и переработки армированных пластиков получили развитие и применение в процессе разработки стеклопластиков. Для формования углепластиков используются аналогичные методы или их улучшенные варианты. В последнее время наблюдается тенденция к сочетанию в технологическом процессе нескольких методов переработки, которые ранее применялись по отдельности. Например, нередко метод намотки используют в комбинации с процессом получения однонаправленных профильных материалов волокнистого пластика. Рассмотрим несколько типичных методов переработки углепластиков. [c.83]

Прочность, модуль упругости и другие механические характеристики волокон из оксида алюминия близки по своим значениям к аналогичным характеристикам углеродных волокон. Поэтому можно использовать те же методы расчета композиционных материалов, что и в случае углепластиков. Методы формования армированных пластиков на основе волокон из оксида алюминия аналогичны методам формования углепластиков. Физико-механические характеристики однонаправленных армированных пластиков на основе эпоксидной смолы и волокон из оксида алюминия приведены в табл. 8.9. От углепластиков эти материалы отличаются тем, что обладают хорошими электроизоляционными свойст- [c.283]

Верхняя, треть ра ш представляет собой формованную ферменную конструкцию, полученную фирмой Goodyear Aerospa e. Основная часть этой конструкции изготовлена из углепластика на ос- [c.161]

Нить. Используется для формования прецизионных изделий методом намотки. 2 - Ткань в виде узкой ленты. 3 - Гибридные ткани, в продольном направлении — нити из углеродных волокон, в поперечном — стекловолокна. 4 — Ткань, состоящая только из углеродных волокон. 5 - Мат из хаотически ориентированных коротких волокон. 6 - Тесьма. Используется для получения изделий из углепластиков в форме трубок сложной конфигурации и других изделий неправильной формы. 7 — Премикс из рубленых волокон. 8 — Гранулы наполненных углеродными волокнами найлона, полибутилентерефталата и других термопластов, используемых для переработки литьем. 9 - Препрег из параллельно ориентированных углеродных нитей, пропитанных эпоксидным связующим. [c.66]

Термокомпрессионный метод формования. Этот метод называют также формованием полимеров в эластичной оснастке, формованием с термическим расширением и т. д., но устоявшегося названия он еще не имеет. Этот метод осваивается в настоящее время для получения иэделий из наиболее прогрессивных материалов, какими являются, в частности, углепластики. Пример формования этим методом простых балок двутаврового сечения показан на рис. 3. 19. Свое название метод получил благодаря тому, что в качестве материала матрицы используют силиконовый каучук и другие расширяющиеся при нагревании эластомеры, вследствие температурной деформации которых создается давление формования. Давлению вдоль оси балки противостоит опорная пластина такой метод формования с использованием автоклава может быть рекомендован для получения изделий сложной формы, когда применение обычного вакуумного формования оказывается трудным или неэффективным [44 -45]. [c.99]

Если говорить об изделиях из углепластиков сложной конфигурации, то часто после их формования необходима последуюшая обработка резание, шлифование, сверление отверстий при болтовом соединении с другими материалами и т. д. [c.115]

Композиционные материалы на основе углеродных волокон применяются в автомобилестроении несколько в меньшем масштабе, чем в аэрокосмической промышленности. Это связано с высокой стоимостью этих материалов, а также с отставанием в разработке методов массового производства композиционных материалов. Например, стоимость 1 кг конструкции современных автомобилей из традиционных материалов составляет приблизительно 1000 иен. В то же время стоимость углеш1ас-тиков — от десяти тысяч до нескольких десятков тысяч иен за 1 кг, т. е. в 10 или в несколько десятков раз выше. При использовании углепластиков в аэрокосмической промышленности высокая цена материала не столь существенна из-за высокой стоимости всего изделия, поэтому можно использовать довольно трудоемкий метод автоклавного формования, а в автомобилестроении возможность применения углепластиков лимитируется стоимостью материала и сложностью существующих методов формования. [c.229]

Выпускаемые новые серии В-767 и В-757 самолетов фирмы Боинг имеют эпоксиуглепластиковые композиты для рулей направления, высоты, элеронов и воздушных щитков. Кроме того, для задних кромок и обтекателей успешно использован эпоксиарамидный гибридный углепластик. Для формования таких деталей применен процесс формования без выдавливания излишка смолы, что позволило сократить процесс выкладки слоев И снизить стоимость материалов. [c.556]

Полупустотелые и пустотелые заклепки (глубина отверстия больше 112 % диаметра стержня) вследствие их эластичности эффективны в изделиях, подверженных динамическим нагрузкам. Созданы они были в основном для решения проблемы снижения усилия осадки стержня при формовании закладной головки. При их использовании появляется возможность механизировать процесс установки заклепок, а также снизить шум при расклепывании. Фирма Hu k Manufa turing только их считает наиболее пригодными для соединения углепластиков. а) б) [c.152]

Поскольку формованые соединения применяют главным образом при сборке изделий из стеклопластиков, то для изготовления накладок (нриформовочной массы) используют композиции, содержащие стеклянное волокно. Вместе с тем при сборке конструкций из углепластиков нашли применение накладки на основе углеродных лент [10]. [c.553]

Эпоксидное связующее комнатного отверждения в материале накладки на основе углеродной ленты применяют при осуществлении формованого стыкового соединения углепластиков [10]. При схеме армирования накладки /0°,+45°, -45°, 90°/ число слоев в ней не должно быть меньше числа слоев в стенке детали. Равно-прочность формованого соединения с основным материалом при схеме армирова- [c.553]

Отверждение связующего при приформовке происходит как правило без приложения избыточного давления и преимущественно без нагрева. При осуществлении формованого соединения в конструкциях яхт длиной до 50 мм деталей из углепластиков накладками на основе эпоксидного связующего и углеродной ленты успешно было применено создание давления с помощью вакуумного мешка. Выдержка при нормальной температуре может составлять до 3 сут. Она зависит от состава связующего и температуры помещения. [c.560]

Выше отмечалось, что требуемая точность при обработке оболочек из стекло- и углепластиков, как правило, невысока и допуски соответствуют 11-му, 12-му квалитетам, поэтому особых мероприятий по обеспечению точности не требуется. Особенностью ВКПМ является их упругое восстановление, наличие внутренних напряжений в материале после его формования, что может вызвать изменение размеров после механической обработки, причем это изменение может происходить не непосредственно сразу после обработки, а по истечению некоторого времени. Однако опыт обработки оболочек из стеклопластиков и проведение их контрольных измерений как после обработки, так и по истечению некоторого времени (до нескольких суток), показывает, что имеюшиеся изменения размеров не выходят за пределы допусков на размер. [c.84]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...