Диссертация (1026327), страница 15
Текст из файла (страница 15)
На участке активного нагружения образца сжатием дозаданной величины деформации в 12 % напряжение сжатия в плоскости образцасоставляет 0,030 МПа, а секущий модуль упругости материала равен 0,250 МПа.106Полученные диаграммы: нагрузка – перемещение и напряжение деформация для четырех образцов № 5-1…5-4 из коротких базальтовых волокон,но без минеральной связки с исходной толщиной 57 мм, приведены на Рис. 4.6.абРис. 4.6.Зависимости изменения силы нагрузки и разгрузки от перемещения при сжатииобразцов № 5-1…5-4 из коротких базальтовых волокон без связки из Al2O3 (а)и изменение напряжения и восстановления толщины образцов № 5-1…5-4после их деформации (б)Характер изменения напряжения от деформации сжатия образцов избазальтовых волокон без связки на Рис.
4.6 имеет другой характер по сравнению сзависимостями Рис. 4.5. На Рис. 4.6 показана и осредненная по четырем образцам№ 5-1…5-4 зависимость деформация – напряжение на участке активногонагружения образца сжатием. По осредненной диаграмме при деформации в 12 %напряжение составляет 0,0112 МПа, а секущий модуль упругости материала равен0,0933 МПа. При этом упругая зона деформирования составляет не более 8 %, чтоподтверждается и остаточной деформацией процесса восстановлении толщиныобразца после снятия нагрузки. Полученные значения прочности и модуляупругости материала при сжатии почти в три раза меньше, чем такие жепоказатели для коротковолокнистых образцов со связкой из Al2O3.107На испытательной машине Zwick/Roell изготовленные образцы нагружалисьдо предельной силы 5000Н со скоростью 10 мм/мин (Рис. 4.7, а, 4.7, б).
Дляиспытания использовались образцы размерами 78х78х39,7 мм; 78х78х28,5 мм;78х78х24,5 мм;78х78х50 мм;78х78х59,2 мм;78х78х59 мм.нагружения фиксировались диаграммой, изображенной на Рис. 4.8.абРис. 4.7.Испытания образцов на машине Zwick/Roell:а – до нагружения; б – предельное нагружениеРезультаты108Рис. 4.8.График зависимости нагрузки от перемещения 6-ти образцов из короткихбазальтовых волокон различной толщиныРазрушениевсехиспытанныхобразцовпроисходилопостепенно.Испытания проведены для фиксированных значений плотностей матриалаобразцов с выходом на предельную нагрузку, равную 5000 Н. При испытанияхматериалов на сжатие была отмечена некоторая нелинейность диаграммнагружения.
При уровне напряжений в образцах, близких к напряжениям,соответствующих предельной нагрузке, в материале наблюдалось появлениетрещинирасслоений.Приснятиинагрузкитрещинычастично«самозалечивались», но сами образцы в предельных случаях теряют упругость иразрыхляются.1094.3. Разработка технологического процесса изготовления полуцилиндров(скорлуп) из коротких базальтовых волокон и связки из Al2O3 длятеплоизолирующегопокрытияопытнойНКТсзащитно-силовойстеклопластиковой оболочкойПроведенные исследования показали, что с целью сокращения времениизготовления цилиндрических теплоизолирующих изделий и последующей ихсборки на трубе НКТ необходимо изменить схему формования с торцевого наформование с плоскости образующей цилиндра (Рис.
4.9). В этом случае закороткое время (t=5 мин.) производится осаждение до 85 % объема волокон, азатем, не прерывая процесса, вводится оправка – пуансон, фильтрация волокон иформование замка ТИП заканчивается. При такой схеме фильтрации высотастолба пульпы резко снижается, что упрощает и конструкцию технологическойоснастки. [98]Рис. 4.9.Схема формования цилиндрических скорлуп из коротких базальтовых волокон:1 – камера; 2 – пульпа; 3 – пуансон; 4 – первоначальный слой осадкаРазработанный технологический процесс подготовки гидромассы изкоротких базальтовых волокон для формования теплоизолированного покрытияНКТ включает в следующие основные операции. [99]1101.Входнойконтрольосновныхнакомпонентовналичиесоответствующего сертификата.2. Подготовка компонентов:2.1.
Подготовка базальтового волокна.2.1.1. Наиболее предпочтительным является методом дезинтеграцииволокнистой массы в механических мешалках пропеллерного типа (Рис. 2.2, б) содновременной очисткой исходной массы от не волокнистых включений до 90 %.Для получения волокон длиной 1,0-1,5 мм производится дезинтеграция исходныхволокон в пропеллерной мешалке. При концентрации исходных волокон в водеравной 10-20 г/л и скорости вращения механической мешалки 1200-1500 об/мин,время дезинтеграции базальтовых волокон составляет 8-15 мин.2.1.2. Для получения полуфабриката дезинтегрированная волокнистаягидромасса из смесителя порциями сливается в прямоугольную пресс-формуразмером 200х200 мм (Рис.
2.5, а) с перфорированным дном. Гидромасса в прессформеподжимаетсясобственнымвесомпуансона,фильтратчерезперфорированное дно удаляется вакуумированием.2.1.3. Далее полуфабрикат поступает в сушильную камеру для полногоудаления влаги при температуре 150 – 200 °C.2.2. Подготовка минеральной связки на основе оксида А12O3.2.2.1. Для приготовления 50 литров коллоидного раствора алюминиянеобходимо взять 13,5 кг Al2(SO4)3.
Раствор алюминия готовится заранее.Конгломераты оксида алюминия (крупные дробятся) после взвешиваниязаливаютсягорячейводой(60-80 °С)насутки.Затемосуществляетсяперемешивание и объем раствора доводится до 50 литров.2.2.2. Вторым компонентом, участвующим в образовании связующего,является водный раствор аммиака. Аммиак водный (25 %) используется дляпревращения сернокислого алюминия в гидроксид алюминия. Он готов купотреблению в состоянии поставки и используется непосредственно приприготовлении гидромассы.1113. Дозирование компонентов для приготовления гидромассы:3.1. Дозирование базальтового волокна весовое.
Осуществляется наэлектронных весах, точность дозирования до 1 %. Необходимое количество БСТВдля получения заданного полуцилиндра с плотностью 0,15 г/см3 – 125 г.3.2. Дозирование раствора сульфата алюминия объёмное, осуществляетсямерной ёмкостью, точность дозирования до 1 %.
Необходимое количествораствора сульфата алюминия – 110 мл.3.3.Дозированиеводыобъёмное.Точностьдозированиядо1 %.Необходимое количество воды – 8 л.3.4. Дозирование аммиака водного объёмное. Точность дозирования до 1 %.Необходимое количество аммиака водного – 23 мл.4. Приготовление рабочей гидромассы:4.1.
Для приготовления дозированного количества рабочей гидромассывзвешивается на электронных весах 125 г измельченное и очищенное волокно(полуфабрикат) (Рис. 4.10).Рис. 4.10.Взвешивание полуфабриката из очищенного базальтового волокна4.2. Взвешенное волокно помещается емкость (Рис. 4.11), добавляется водав количестве 8 литров, 110 мл раствора сульфата алюминия и перемешиваетсявручную при помощи деревянной лопатки в течение 2-3 минут.112Рис. 4.11.Этапы приготовления минерального связующегоВ гидромассу при непрерывном перемешивании добавляется 23 мл растворааммиака и перемешивают ещё в течение 3-5 минут. При этом происходит процессобразования гидрооксида алюминия во всем объеме гидромассы.5.
Формование изделий:5.1. На Рис. 4.12 показана последовательность операций при формованииизделий типа скорлупа. Приготовленную гидромассу из ёмкости наливают вкорпус с перфорированным промежуточным дном. Перфорированное дновыполнено по форме и размерам, соответствующим наружной поверхностиполуцилиндра (скорлупы). Включается вакуум и в гидромассу опускаетсясборный пуансон (Рис.
4.13), состоящий из трех элементов. Центральный элементформирует внутренний диаметр полуцилиндра, два боковых элемента подвижныотносительноцентральногоцилиндрическойскорлупы.элементаиРаздельнаяформирует поверхность сеченияподпрессовкапозволяетполучитьполуцилиндры с одинаковой плотностью материала по всему объему.Окончательноеформованиеизделияперемещением одновременно всех трех пуансонов.производитсясовместным1131234баРис. 4.12.Процесс формования полуцилиндров:а – основные стадии формования:1 – ввод расчетного количества гидромассы; 2 – формование центральнымпуансоном; 3 – формование боковыми пуансонами; 4 – окончательноеформообразование;б – пуансон в сборе114Рис.
4.13.Сборный пуансон:1 – обечайка прессформы; 2 – основание прессформы; 3 – пуансон наружный;4 – пуансон центральный; 5 – теплоизоляционное изделие «скорлупа»;6 – фильтрационная перегородкаПосле окончания прессования и удаления фильтрата из пресс формыизвлекается пуансон и отформованный полуцилиндр (скорлупа).6. Сушка изделий:6.1.
Сушка полуцилиндра осуществляется в заневоленном состоянии печахсопротивления и при температуре 110-120 °С (Рис. 4.14).115Рис. 4.14.Термообработка изделий в заневоленном состоянии:1 – фланец; 2 – обечайка; 3 – основание;4 – пластина прижимная; 5 – болт (6 шт.)Дляэтогоизготавливаетсяспециальнаяоснастка.Отформованныйполуцилиндр устанавливается на основание (Рис. 4.15, а), повторяющий вточности внутренние размеры полуцилиндра, с изолирующей прокладкой(стеклоткань). Сверху на отформованный полуцилиндр устанавливается верхняячасть оснастки, повторяющий наружные размеры и геометрию полуцилиндра иподжимается к основанию при помощи стяжных болтов.абРис.
4.15.Технологическая оснастка для сушки цилиндрических скорлуп116Верхняя часть оснастки выполнена из перфорированного листа (Рис. 4.15, б)для выхода пара при сушке. Торцы полуцилиндра поджимаются специальнымишайбами с ограничивающей втулкой по длине полуцилиндра. После сушки взаневоленном состоянии изделия приобретают заданную форму (Рис. 4.16) иразмеры. Диаметры и длина изделия в процессе и после сушки, практически,остается неизменными.Рис. 4.16.Общий вид готовых цилиндрических скорлуп7. Контроль теплозвукоизоляционных изделий:7.1. Контроль осуществляется на соответствие размеров изделия.7.2.
Внешний визуальный осмотр изделий на наличие дефектов - сколов,трещин, расслоений.7.3.Взвешиваниеизделий,определениеплотностиипористоститеплоизоляционного материала.Готовые теплоизолирующие покрытия НКТ в виде цилиндрическихскорлуп,показанынаРис.4.16.Геометрическиепараметрыоказалисьпрактически равными и с небольшими погрешностями составили (Рис. 4.16): bтип=110±0,2 мм; Aтр = 60 ± 0,2 мм;тип= 255±0,1 мм; ℎтип = 25±0,1 мм. Средняямасса скорлуп была равна 0,1327 кг±2,55%, плотность материалаа пористость волокнистой композиции составила 94 %.тип= 156 кг/м3,117В ходе любого эксперимента можно получить либо качественный, либоколичественный результат.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
