Механическая обработка композиционных материалов

Основные процедуры механической обработки композиционных материалов, такие как сверление, развертывание, зенкова-ние и т. д., описаны в разд. 22.4. [c.388]

Механическая обработка композиционных материалов [c.410]

Композиционные материалы, армированные металлическими и углеродными волокнами, удовлетворительно обрабатываются методами механической обработки резкой, фрезерованием, сверлением, шлифованием. Трудности возникают при обработке композиционных материалов, упрочненных вольфрамовой проволокой диаметра, большего 0,3 мм. Механическая обработка материалов, армированных волокнами, методами резания практически невозможна. Борные волокна, обнаруживающие высокие абразивные свойства, быстро притупляют режущие кромки инструмента, а сами волокна вблизи линии реза выкрашиваются, разрушаются и выдергиваются из матрицы. Обрабатывающий инструмент и материал разогреваются, армирующие волокна теряют прочность, а сама композиция очень часто расслаивается. [c.296]

Требуемый уровень механических свойств композиционных материалов достигается посредством применения соответствующих технологических приемов обработки и создания определенного сочетания структурных элементов в объеме материала. При построении теоретического описания свойств таких материалов исходят, как правило, из представлений о существовании определенного набора [c.141]

Формообразование заготовок из композиционных материалов в большинстве случаев осуществляют методом копирования, т. е. форма и размеры оснастки (пресс-формы) переносятся (копируются) изготовляемой деталью. Получаемые детали, как правило, не требуют дальнейшей механической обработки. [c.440]

Для некоторых типов лопаток, изготовляемых из композиционных материалов на основе металлических матриц, формирование хвостовой оконечности может быть отдельной операцией. После присоединения (приваривания) металлических клиньев или накладок к композиционному материалу необходима дополнительная механическая обработка для придания заготовке внешнего контура ласточкиного хвоста или елочки . В развернутых программах, обеспечивших разработку замков лопаток удовлетворительных конструкций, проводились испытания на ползучесть, в процессе которых проверялось удлинение лопаток в зависимости от продолжительности действия напряжений при заданной температуре. [c.63]

Улучшение свойств в результате применения перспективных композиционных материалов и возможность изготовления из них составных конструктивных элементов позволяет сократить расход материала в сравнении с механической обработкой до нужных размеров. Это свидетельствует о том, что детали из волокнистых материалов могут стать серьезным конкурентом применяемых в авиации металлических поковок. Однако для успешного применения композиционных материалов в этой области необходимо разработать новые принципы конструирования и в некоторых случаях с широким использованием склеивания. [c.483]

Прочность клеевых соединений сильно зависит от способа и качества подготовки поверхности. Если для алюминиевых сплавов возможно использование агрессивных очистителей, удаляющих наружный слой, то для композиционных материалов необходимо пользоваться менее агрессивными очистителями во избежание обнажения волокон. Для удаления с поверхности посторонних включений допускается пескоструйная обработка или механическая очистка вращающейся стальной щеткой в мягких режимах. [c.198]

Материалы, армированные металлическим волокном. Большинство металлических композиционных материалов, армированных металлическим волокном, удовлетворительно обрабатывается обычными методами механической обработки (резкой, сверлением, фрезерованием, шлифованием). Некоторые трудности возникают лишь при обработке материалов, упрочненных вольфрамовой проволокой относительно большого диаметра (0,3 мм и более). [c.200]

Статистическую обработку результатов испытаний композиционных материалов целесообразно проводить по указанной методике, так как распределение экспериментальных значений механических и физических характеристик не противоречит нормальному. В качестве примера приведены гистограммы и выравненные кривые распределений (рис. 4.5 и 4.6) предела прочности при растяжении в различных структурных направлениях образцов из стеклопластиков, армированных ориентированными жгутами и стеклотканью на основе полиэфирного связующего ПН-1. [c.154]

Органические композиционные материалы в процессе продолжительной экспозиции в морской воде обычно не подвергались воздействию точильщиков или других морских организмов, но частично теряли свои механические свойства. Степень этих изменений зависит от ряда факторов, подробно изученных в лабораторных условиях. К их числу относятся тип смолы, армирующего материала и отвердителя, поверхностная обработка армирующего материала, конструкция композита, условия отверждения, содержание смолы и количество полостей. Согласно опубликованным данным правильно изготовленные композиты после нескольких лет экспозиции в океане теряют не более 20 % прочности. Статические или усталостные (циклические) нагрузки в период экспозиции увеличивают эти потери. [c.469]

Эта сложность требований, предъявляемых к современным материалам, вообще делает невозможной использование традиционных металлических сплавов, совершенствование которых неспособно обеспечить принципиальное и резкое повышение эксплуатационных характеристик при высоких и низких температурах, в условиях сильных ударных, знакопеременных нагрузок, тепловых ударов, действия облучения, высоких скоростей. Отсюда основным направлением современного материаловедения является создание композиционных, сложных материалов, компоненты которых вносят в них те или иные требуемые свойства. Типичным примером являются композиционные жаропрочные сплавы, состоящие из достаточно пластичной основы (матрицы), упрочненной непластичными тугоплавкими составляющими в форме волокон, нитевидных кристаллов, тонких включений либо поверхностно упрочненной покрытиями. Практическое создание таких сложных материалов обычно невозможно традиционными методами сплавления с последую-, щим литьем и механической обработкой, так как входящие в их состав компоненты плохо совместимы, имеют не только разные температуры плавления, но и вообще различную природу. Это вызывает необходимость использования методов порошковой металлургии, заключающейся в смешении разнородных и разнотипных материалов в форме порошков, прессовании из смесей заготовок нужных форм и спекания этих заготовок для их упрочнения и формирования требуемой структуры. [c.77]

В СССР налажен выпуск материала АТМ-2 (группа 4), теплопроводность которого в 2,7 раза выше теплопроводности исходного материала. АТМ-2 применяют в подшипниковых узлах приборов, текстильных машин, металлорежущих станков. Недостатками этого материала являются недостаточно высокая ударная прочность (см. табл. 1.4) и наличие абразивного наполнителя (термоантрацита), что снижает износостойкость контртела после механической обработки рабочей поверхности подшипниковой втулки. Однако малый разброс усадки АТМ-2 позволяет с приемлемой точностью получать изделия из этого материала без механической обработки (см. табл. 1.2). Имеется опыт создания композиционных ударопрочных материалов [51]. [c.33]

В работах [3, 6] рассмотрены возможности и перспективы применения композиционных материалов при пайке. Композиционная структура в шве может быть получена за счет применения композиционного припоя, при диспергировании паяемых материалов или в процессе диффузионной пайки. Наполнитель в большинстве случаев обеспечивает основные физико-механические, в частности, прочностные свойства. Матрица может вводиться в припой в виде порошков или покрытий, которые наносятся на паяемые поверхности. По способу введения в зазор композиционные припои подразделяются на четыре основных вида применяемые в виде многослойных покрытий используемые в виде фасонных или простых профилей (фолы, лент, втулок и т. д.), получаемых методами порошковой или волокнистой металлургии в сочетании с обработкой давлением (прокатка, штамповка после пропитки матрицей порошков или волокон) методами нанесения покрытий на профили и т. д. применяемые в виде смеси порошков или паст, которые обычно вводят в зазор непосредственно перед пайкой комбинированные способы — сочетания приведенных выше видов. [c.55]

Обш,ая технологическая схема изготовления алмазного абразивного инструмента включает измельчение и сушку материалов, входяш,их в состав связки, приготовление шихты связки и смешивание ее с алмазным порошком, формование и термическую обработку алмазоносного слоя заданных формы и размеров и (одновременное или после завершения этих операций) соединение алмазоносного слоя с корпусом с последуюш,ей механической обработкой для придания окончательных точных форм и размеров. Производственные режимы при изготовлении алмазосодержащего композиционного материала определяются в основном типом связки и приведены ниже. [c.141]

Развитие всех отраслей промышленности, особенно авиационной и ракетно-космической техники, привело к использованию материалов со специальными эксплуатационными свойствами сверхтвердых, весьма вязких, жаропрочных, композиционных. Обработка заготовок из этих материалов обычными методами (способами) механической обработки весьма затруднительна или невозможна вообще. Поэтому параллельно с разработкой этих материалов создавались принципиально новые методы (способы) обработки. Характерно, что при механической обработке в технологическом оборудовании электрическая энергия превращается в механическую и за счет силового воздействия инструмента (щтампа, резца, фрезы, шлифовального круга и т.д.) на заготовку происходит ее формоизменение (формообразование). [c.442]

Основанная на последних достижениях физики, физической химии, металловедения порошковая технология позволяет получать сверхтвердые материалы, конструкционную керамику, композиционные материалы, детали без дальнейшей механической обработки, восстанавливать изношенные детали. [c.352]

Карбидная керамика используется в качестве материала матриц алмазосодержащих композиционных материалов инструментального назначения. Тугоплавкие композиционные материалы и изделия из них получа ют за счет химических реакций в объеме заготовки. Заготовки изготавливают из смеси порошков, которые формуются в изделие требуемой формы на ранних стадиях технологического процесса. Затем осуществляют химические реакции и получают конечное изделие с последующим преобразованием состава и структуры материала. Высокая твердость и износостойкость полученных материалов крайне затрудняют механическую обработку новых изделий. Она осуществляется алмазным инструментом или шлифованием. Наиболее перспективно шлифование торцом шлифовального круга, так как этот вид шлифования обеспечивает менее жесткие температурные условия обработки. [c.139]

Композиционные материалы из борного волокна и эпоксидной смолы требуют значительной механической обработки. Матрица из эпоксидной смолы обрабатывается относительно легко, но в некоторых случаях ее сравнительно низкая прочность не обеспечивает достаточной связи борного волокна, чтобы предотвратить его разрыв. Борные волокна сами создают дополнительные 274 [c.274]

СОЕДИНЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА [c.380]

Для создания каких бы то ни было конструкций элементы из композиционных материалов, так же как и из прочих видов материалов, должны соединяться с другими элементами. Кроме того, эти элементы должны быть пригодны для механической обработки. Те или иные технологические приемы, которые будут применены, определяют эффективность и пригодность материалов. [c.380]

Механическая обработка высокомодульных композиционных материалов [c.418]

Шлифование (и абразивная отрезка) является одним из основных видов механической обработки высокомодульных композиционных материалов. Лучшим инструментом для этой операции является алмазный круг. Могут использоваться и шлифовальные круги из карбида кремния и окиси алюминия. Охлаждение необходимо, чтобы предотвратить термическое разрушение матрицы. Обычные скорости резания составляют 915. .. 2440 м/мин. [c.421]

Полимерные композиционные материалы широко используются в производстве корпусов автомобилей. Наибольшее распространение для этих целей получили полиэфирные стеклопластики, что обусловлено не только их высокими механическими показателями, но и широкими возможностями формования крупногабаритных изделий сложной формы, в том числе прессованием, значительно более производительным по сравнению с производством этих же изделий из металлов. Успехи в разработке полиэфирных пресс-композиций привели к получению материалов с хорошими реологическими свойствами, быстро и точно заполняющих пресс-формы с малыми отходами материала по сравнению с механической обработкой металлов. В противоположность существующим представлениям о том, что процессы формования изделий из полимерных композиционных материалов трудно приспособить для массового производства, имеется большое число примеров высокопроизводительных процессов формования. Помимо низкой стоимости использование полимерных композиционных материалов дает значительную экономию в оборудовании и оснастке для формования изделий из них. Например, сообщается, что стоимость оснастки для изготовления приборной доски автомобиля из полиэфирного [c.411]

Композиционный материал с металлической матрицей имеет ряд преимуществ, которые очень важны при использовании конструкционных материалов. Эти преимущества создаются благодаря комбинации следующих свойств высокой прочности высокого модуля упругости высоких вязкости и ударной вязкости малой чувствительности к изменениям температуры или тепловым ударам высокой поверхностной стойкости и малой чувствительности к поверхностным дефектам высокой электро- и теплопроводности хорошей воспроизводимости свойств, а также хорошей технологичности основы при конструировании, производстве, обработке давлением и формоизменении, соединении и окончательной механической обработке. [c.15]

Механическая обработка композиционных материалов осно-щвается на применении четырех типов операций [c.410]

Двукратное увеличение межслой-нон прочности при сдвиге эпоксифе-нольных углепластиков достигается травлением углеродных волокон концентрированном азотной кислотой в течение 30 мин [20]. Прочность при растяжении в трансверсальном направлении углепластиков вследствие обработки волокон в азотной кислоте возрастает в 1.6 раза. Некоторое улучшение этих характеристик в слоистых стеклопластиках достигается также за счет пспольчЗования волокон некруглого поперечного сечения — эллипсоидных, ромбовидных, треугольных и др. Изменение формы углеродных волокон не оказывает заметного влияния на механические свойства углепластиков. Указанный метод приводит лишь к некоторому улучшению трансверсальных и сдвиговых свойств композиционных материалов, но не решает проблемы. Вследствие слоистой структуры в материале сохраняются плоскости, через которые напряжения передаются низкомодульным и низкопрочным связующим, что не исключает опасности преждевременного их разрушения. Особенно это относится к материалам, воспринимающим в конструкциях сдвиговую и трансверсальную нагрузку в условиях повышенных температур. [c.9]

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]

Большинство создающихся материалов получают широкое освещение в технической печати и на профессиональных конференциях, но, по крайней мере, лишь через десять лет после разработки они становятся общедоступными. Не удивительно, что созданные материалы находят применение в тех случаях, о которых разработчики не могли даже предположить в течение первых лет после появления таких материалов. Примером монсет служить титан, который начал применяться благодаря своим высокотемпературным свойствам, а в настоящее время находит применение в сверхзвуковых самолетах благодаря хорошей свариваемости, хорошим усталостным характеристикам и меньшим размерам деталей, изготовляемых из него, по сравнению с алюминием. Важными характеристиками некоторых композиционных материалов является возможность их свободного конструирования, их высокие усталостные характеристики, позволяющие создать более простые и прочные композиции, сния ающие затраты, идущие на сборку изделия, сокращающие энергетические затраты при механической обработке и т. д. Эти вопросы обсуждались в главах 2, 3 и 13. [c.492]

Отсутствие механизированных производственных процессов с необходимыми производственными мощностями представляет собой проблему в таких совершенно различных отраслях промышленности, как судостроение, авиация и химическая промышленность. Крупные и сложные конструктивные элементы в отдельных случаях изготовляются выкладкой вручную, что иногда приводит к выбору малоэффективной конфигурации этих элементов. Решение проблем, призванных сократить время, необходимое для освоения новых материалов, в сильной степени зависит от разработки новых принципов конструирования. К ним относят более эффективное использование обычных материалов и выборочное применение вновь созданных, а в случае композиционных материалов — использование высокоэффективных волокнистых композиций возможность применения механизированных производственных процессов с минимальной механической обработкой учет характера допустимого повреждения и возможности восстановления и увеличения тем самым цикла слунсбы. При выборе материала для каждого конкретного случая с самого начала должны быть приняты во внимание многие сложные, находящиеся во взаимодействии факторы. Это позволит в дальнейшем исключить затраты в тех случаях, когда материал, выбранный для решения конкретной задачи, не обладает соответствующими характеристиками, и это выявляется при более детальном его исследовании. Правильный выбор материала крайне важен как с экономической точки зрения, так и во многих других отношениях. Конструкторская [c.494]

Раскрой и сборка пакетов для прессования. Наиболее распространенным видом предварительных заготовок, применяемых для изготовления композиционных материалов методом диффузионной сварки, являются плоские элементы, состоящие из одного слоя упрочнителя, закрепленного тем или иным способом. В связи с этим в дальнейшем операции раскроя заготовок и сборки их в пакеты рассмотрим на примере предварительных заготовок, полученных методом намотки с последующим закреплением волокон плазменным напылением или проклеиванием. Схематически эти операции представлены на рис. 58 (по данным работ [31, 98]). Из монослойных заготовок вырезают ножницами, гильотинными ножницами, вырубают в специальных штампах либо получают другими методами механической обработки элементы более или менее сложной конфигурации, являющиеся слоями — сечениями изделия. Число этих заготовок определяется толщиной готового изделия, количеством упрочнителя и матрицы в предварительных заготовках, если упрочнитель связан матрицей, либо количеством упрочнителя и толщиной фольги матрицы, если упрочнитель связан клеем. На рис. 58. показан типовой раскрой двух видов изделий плоского полуфабриката в виде листа и изделия более сложной формы — лопатки двигателя. Поскольку наряду с од-ноосноармированным композиционным материалом в технике применяют изделия из материала, в котором имеется волокно, ориентированное, в соответствии с возникающими в этом изделии [c.125]

Ленточный материал, где в качестве антифрикционного слоя использован ПТФЭ (37 %) со свинцом (50 %) и фенолформальдегидной смолой (13 %), выпускают в ГДР под маркой Спрелаф-лон (SF) (группа 29). Преимуществом подшипников из этого материала перед подшипниками из материалов типа DO и МФЛ является возможность механической обработки рабочей поверхности. Ленточный материал SFa, SFb и SF различается толщиной антифрикционного слоя. Выпускают также втулки из композиционного материала SFm (группа 32), который не спекается со [c.46]

Обеспечивая высокую производительность при обработке различных 1и1атериалов резанием, минералокерамика в силу специфичности ее физических и механических свойств не может исключить необходимость применения традиционных твердых сплавов. Она лишь расширяет диапазон используемых порошковых режуш,их материалов в той области, где может играть роль промежуточного звена между твердыми сплавами и алмазосодержаш,ими и другими сверхтвердыми композиционными материалами. Режуш,ая керамика - ценное дополнение к твердым сплавам с хорошими перспективами дальнейшего увеличения ее потребления. [c.127]

I - металлическая матрица 2 - волокно 3 - предварительная обработка волокон 4 - формование полуфабрикатов 5 - получение слоистого материала из полуфабрикатов 6 - формование (получение композиционного материала и придание формы) 7 - вторичная обработка 8 - применение 9 - элементарные волокна 10 - жгуты, нити 11 - ткани 12 - короткие волокна (монокристал-лические усы" и т. д.) 13 - улучшение смачиваемости волокон металлом и адгезии с ним, регулирование реакционной способности поверхности волокон 14 -химическое и физическое осаждение в газовой фазе 15 - металлизация и т. д. 16 — сырые полуфабрикаты в виде листов или лент 17 — металлизованные в расплаве листы или ленты 18 - пропитанная расплавом лента 19 - листы, полученные методом физического осаждения в газовой фазе 20 — придание материалу заданных анизотропных свойств 21 — горячее прессование 22 — горячее вальцевание 23 - горячая вытяжка 24 — HIP 25 — литье с дополнительной пропиткой расплавом 26 — парафинирование и т. д. 27 — механическая обработка 28 - механическое соединение 29 — диффузионная сварка 30 - парафинирование 31 — электросварка 32 — склеивание и т. д. [c.242]

Конструктивные особенности деталей из композиционных материалов обусловлены физико-механическими и технологическими свойствами, способами их получения. Прочностные и точностные характеристики деталей во многом зависят от их конструктивного оформления. Следует всегда стремиться к упрощению конструкции детачи как по технологическим и эксплуатационным, так и по экономическим соображениям. Чем проще конструкция детали, тем дешевле технологическая оснастка, ниже себестоимость, выше производительность труда и качество получаемых деталей. Габаритные размеры деталей определяют мощность оборудования (пресса, литьевой машины и т.д.). При проектировании деталей с высокими требованиями к точности размеров необходимо предусмотреть припуск на их дальнейшую механическую обработку. [c.489]

Еще Бриджменом [502] было установлено, что, подвергнув механическую смесь порошков одновременному действию гидростатического давления и сдвиговых напряжений, можно получить однородный твердый раствор даже в том случае, если в равновесных условиях смешанные компоненты практически нерастворимы друг в друге. Позже было обнаружено аномальное увеличение скорости твердофазных химических реакций, которые в негидростатически напряженной смеси компонентов могут протекать в детонационном режиме [502—504]. На базе этих эффектов в последние годы разработана новая технология получения сплавов и композиционных материалов, получившая название механического легирования. Это позволило создать дисперсно-упрочненные сплавы, состоящие из легированной металлической матрицы и равномерно распределенных в ней высокодисперсных частиц, не взаимодействующих с матрицей вплоть до температуры плавления, легированные порошки, новый класс интерметаллидов и другие материалы. Теория МЛ, базирующаяся на представлениях равновесной термодинамики, была развита Бенджамином [505]. Однако с термодинамической точки зрения МЛ — сильно неравновесный процесс, кинетика которого контролируется самоорганизацией диссипативных структур (ДС) на различных стадиях МЛ. Это означает, что целенаправленное совершенствование технологии и оптимизация режимов обработки возможны только с учетом подходов синергетики деформируемых сред [10]. [c.309]

Большинство отечественных исследований MA отражает проблемы влияния химического состава сталей и параметров термообработки на механические свойства. Многие зарубежные разработки посвящены экономнолегированным порошковым сталям с улучшенными износостойкостью и прочностью. Для их производства используют частичнолегированные порошки с высокой уплотняемостью, после традиционных операций порошковой металлургии следует химико-термическая обработка (цементация) и закалка. Однако разработчики не уделяют внимания изучению возможности фазового перехода при различных видах контактного взаимодействия, что имеет принципиальное праетическое значение при внедрении рассматриваемых материалов. Вместе с тем уже в настоящее время созданы и внедрены в серийное производство низколегированные MA триботехнического назначения, а композиционные материалы на основе этих сталей имеют еще в несколько раз большую износостойкость. [c.284]

В зависимости от вида композиционного материала выбирается тот или иной специфический метод его механической обработки. Композиты с термопластичной или термореактивной матрицей, с металлической матрицей, армированные короткими или непрерывными волокнами, с органическим, неорганическим или металлическим армирующим компоиеитом требуют различных методов обработки. Нами рассматриваются три основных категории материалов термопласты, реактопласты и высокомодульные композиционные материалы — борно-, арамидно- и углеродио-эпок-сидиые. Для всех процессов механической обработки, сопровождающихся образованием стружки (пыли), необходимо предусматривать устройства ее отвода. [c.410]

Механическая обработка неармированных термопластов хорошо изучена. Введение армируюш,ей добавки (стекловолокна, арамидного типа Кевлар или углеродного волокна) меняет свойства материала. Хотя основные свойства композиционных материалов при механической обработке остаются теми же, что у ненаполненных термопластов, существуют все же особенности процессов, которые необходимо знать и соблюдать [c.416]

В последние годы получило развитие производство химически загущенных композиционных формовочных систем. Листовые и объемные формовочные материалы становятся стандартными для многих автомобильных деталей, таких как обрамление облицовки (решетки) радиатора, панель передних фар и удлинители крыльев, используемых на большинстве легковых автомобилей. С применением в изделиях низкоусадочных и требующих малой фасонной обработки полиэфирных смол при относительно высоком давлении прессования (- 6,9 МПа) сложные детали могут быть изготовлены методом прямого прессования с производительностью 30 шт. в 1 ч на одну пресс-форму. Так как ребра жесткости, бобышки и элементы утолщения стенок могут быть заформованы в деталь, операции механической обработки, изготовления и объединения деталей существенно упрощаются по сравнению с обработкой аналогичных деталей, изготовленных из стального листа штамповкой или литьем в постоянные формы. [c.496]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...