Крысин В.Н., Крысин М.В. - Технологические процессы формирования, намотки и склеивания конструкций (1049225), страница 26
Текст из файла (страница 26)
а также гомогенные смеси волокон с порошками или другими волокнами, включая рубленые полимерные волокна. На рис. 2.62 показано сопло ракетного двигателя, изготовленное с использованием препрега с ориентированными по окружности угле- родными волокнами.
Для изготовления этого препрега смесь волокон с носителем осаждается на вращающийся фильтр. Волокна в изделии ориентированы так, чтобы обеспечить оптимальное сопротивление действующим на сопло нагрузкам. Два слоя материала сопла изготовлены с ориентированными рублеными волокнами. В одном из слоев волокна направлены вдоль оси сопла, а в другом — расположены но окружности.
Из препрегов могут быть получены оболочки, конические детали и другие изделия со сложными криволинейными поверхностями, которые трудно изготовить из материалов. упрочненных непрерывными волокнами. При формовании особенно большое значение имеет эластичность препрега„позволяющая растягивать его по поверхности пресс-формы без нарушения равномерности распределения и ориентации волокон. В Рис.
2.62. Сопло ракетного двигателя, изготовленное из препрега с ориснтированиымн по окружности волок- изми: 1 — слой зксиально-ориентированных углеродных высокомолульных волокся; 2 — нрспрсг с углсролными высокопрочнымн волокнами, ориентированными по окружности; 3 —. слой из углеродных высоко~систичных волокон, получслный намоткой; 4 — теплоизоляции 135 общем случае для получения оцпнакового объемного содержания волокон в ПКМ при упрочнении рублеными волокнами требуется большее давление, чем при упрочнении непрерывными волокнами.
Для каждого типа волокна существует простая зависимость между давлением н объемным содержанием волокна в ПЮ1. При изготовлении небольших изделий получение повышенных давлений не представляет трудностей. Для более крупных изделий, очевидно, лучше использовать как можно более низкое давление. Для этого необходимо, чтобы препреги имели максимально возможную степень ориентации волокон, если требуется получить ПКМ с большим объемным содержанием волокна- Для изготовления непористых цеталей давление прессования необ. ходимо повышать медленно.
Давление при отверждении следуе~ приклацывать, когда смола имеет определенную вязкость, т.е. в пределах нижнего участка кривой изменении вязкости перед желатированием Рнс. 2.63. Кривая изменения вязкости л эпоксидной смолы в течение цикла изготовления детали: А — точка минимальной вязкости смолы;  — точка жслатнрования смолы 1рис. 2.63), Для контроля изменения вязкости разработан простой, но остроумный метод. Вязкость смолы снижается до минимума, когда предварительно пропитанная заготовка нагревается до температуры отверждения. В это время вязкость быстро возрастает до точки желатирования смолы часто за короткий промежуток времени (5 с) . Последовательность операций в процессе изготовления деталей следующая, Холодная прессформа с предварительно пропитанной заготовкой помещается между плитами гидравлического пресса, температура которых поддерживается равной температуре отверждения смолы.
Первичный преобразователь вязкости смолы устанавливается в небольшую внешнюю полость в пресс-форме. Затем устанавливается необходимое контактное давление и начинается нагрев пресс-формы. Когда смола становится жидкой, прикладывается промежуточное давление и излишек смолы выжимается в полость пресс-формы.
Оптимальный режим цикла (давление, время выдержки, температура) определяется типами используемых смол и волокон. 136 2.7. НАМОТКА ИЗДЕЛИЙ Изделия из ПКМ, форма которых определяется вращением произвольных образующих, могут быть изготовлены намоткой на оправку соответствующей формы., В качестве ПКМ могут быть использованы нити, ленты нли ткани, пропитанные основой, Когда армируюший материал укладывается по направлению главных растягиваюших напряжений, создаются возможности длп изготовления оптимальных конструкций (с минимальной массой при заданной прочности). Методом намотки создаются прочные конструкции при малой массе, что достигается ориентацией армирующего материала в направлении главных нагрузок.
Типовыми деталями, изготавляемыми намоткой, являются секции трансмиссионного вала вертолетов, баллоны высокого давления, корпуса двигателей, сопла двигателей, воздуховоды, каналы двигателей, створки гондол, носовые части гондол, лопасти для вертолетов, закрылки, отъемные части крыла и др. Имеются различные методы намотки (рис. 2.б4). Рис. 2.64. Схема намотки: а — продольно-поперечной; б — спиралькой Продольнопоперечная намотка, прикоторойна цилиндрическую или коническую оправку в определенной последовательности наматываются слои предварительно пропитанной ткани, Этот процесс характеризуется высокой производительностью и высокой герметичностью полученного изделия, сохраняемой вшшть до его разрушения при испытаниях внутренним давлением.
Продольно-поперечная намотка широко применяется для изготовления корпусных и некоторых других деталей. Прочность корпусных деталей, выполненных зтим методом„обусловливается видом ткани и типом основы. Этот метод намотки характеризуется ориентацией пропитанной ткани по образующим тези вращения (продольная укладка) и в окружном направлении под углом 90' к оси оправки (поперечная укладка).
Соотношение и общее число продольных и поперечных слоев при намотке выбирается в соответствии с условиями работы изделия 114]. С п и р а л ь н а я ил и г еодезич еска я намотка осуществляется путем укладки армируюшего материала, пропитанного основой, по спиральным линиям, Этот вид намотки используется для изго- 1Э7 товления конических отсеков, сосудов высокого давления сферической, а также цилиндрической формы с закрытыми торцами, имеющими отверстия, Существуют разновидности спиральной намотки, например продольно-спиральная и поперечно-спиральная, которые выбираются в зависимости от характера нагружения конструкции.
В этом случае материал наматывается на оправку под заданным углом к ее оси, соответствующим расчетным прочностным характеристикам. Изменить угол можно увеличением шага или отношения между скоростью перемещения подвижной каретки и скоростью вращения оправки. После первого витка лента (нить), наматываемая на оправку, об. разует спиральную или близкую к ней линию. Второй виток имеет определенное смещение по отношению к первому. Смещение витка зависит от угла между плоскостью витка н осью оправки, ширины ленты н габаритных размеров изделия. С помощью соответствующего делитель- ного устройства промежутки между витками заполняются последую.
шими витками ленты. Если не будет выдержана точность укладки, то в изделии будет нарушена равномерность распределения армирующего материала. Существуют н другие разновидности спиральной намотки: плоскостная, звездообразная, с переменным углам намотки и т.п. Продольно-поперечная и спиральная намотки могут осуществляться с применением препрегов, и в этом случае процесс носит название "сухой" намотки. Перед укладкой препреги проходят через горячие валки либо через нагревательную камеру и в размягченном виде укладываются на оправку.
Намотка армирующимн материалами, смоченными основой непосредственно перед укладкой на оправку, носит название '"мокрой" намотки. Оба этн вида намотки имеют свои преимущества и недостатки, однако все чаще используется сухая намотка, которая позволяет легче контролировать степень армирования изделия при намотке и отверждении, более равномерно распределять основу по толщине стенки изделия, что позволяет обеспечить высокое качество изделия. Во многих случаях ПКМ используются в сочетании с легкими заполнителями в трехслойных и многослойных конструкциях, например в обтекателях. В качестве легких заполнителей применяются пенопласты, сото-пласты, гофр и др.
Типовое сечение отсека крыла до намотки обшивки стеклоннтью показано на рис. 2.б5. Однонаправленное размещение стекловолокон во время намотки является желательным, так как это позволяет достичь максимальной прочности слоистого материала. Нити наматываются под требуемым углом путем смещения оси оправки нлн наклона оправки по отношению к оси намотки. Ориентированный анизотропный материал укладывается по направлению главных растягивающих напряжений, прн этом создаются возможности для изготовления оптимальных конструкций с минимальной массой прн заданной прочности ~! 3).
138 Например, при изготовлении цилиндрических корпусов ракетных двигателей, в которых напряжения в кольцевых слоях в два раза превышают осевые наприжения, в продольном направлении укладываются в два раза меньше волокон, чем в кольцевом. При этом предел прочности при растяжении в некоторых случаях превышает 6 МПа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
