Курсовая работа: Технология нарезания резьбы на изделиях из стеклопластика типа трубы
7) Специфические
требования техники безопасности при резании композиционного материала. Это
связано с выделением мельчайших частиц материала при резании.
Состояние поверхностного
слоя играет очень важную роль в обеспечении высоких эксплуатационных
показателей изделий. Он оказывает существенное влияние на прочность, износ,
диэлектрические показатели, водопоглощение и т.д.
Механическая обработка
существенно изменяет свойства поверхностного слоя (в часности, шероховатости).
А перерезание армирующих волокон приводит к прочности изделий на 20 %.
Шероховатость поверхности влияет как на водопоглощение и прочностные свойства,
так и на износостойкость.
Механическая обработка
изделий из композитов интенсифицирует процесс водопоглощения. Это происходит за
счет того, что при обработке, во-первых, снимается всегда имеющийся на
поверхности слой полимеризованного связующего, являющийся как бы защитным
слоем; во-вторых, перерезаются армирующие волокна наполнителя; при этом
образуются микротрещины и другие дефекты материала, нарушающие его
сплошность[9].
2 ПОДБОР КОМПОНЕНТОВ МАТЕРИАЛА
2.1 Классификация
стеклопластиков
На обрабатываемость
стеклопластиков оказывают влияние многочисленные факторы: тип наполнителя и
связующего, метод изготовления стеклопластиковых труб, ориентация
стекловолокна.
По химическому составу
различают три вида стёкол в производстве стеклопластиков:
алюмоборосиликатное (бесщелочное), алюмомагнезиальное (щелочное),
кремнезёмное.
Стекловолокно щелочного состава обладает большой
гигроскопичностью. Под влиянием влаги на поверхности волокна щелочного состава
образуется свободная щелочь, которая, проникая в поверхностные трещины,
усиливает процесс разрушения волокна и приводит к снижению его прочности.
Незащищенное стекловолокно бесщелочного состава при длительном нахождении во
влажной среде также теряет свою прочность (до 40%), однако при высыхании
стекловолокна прочность его восстанавливается. Изделия же из стеклопластиков
под действием влаги сохраняют свою прочность длительное время.
Для изготовления стеклопластиков с повышенными
теплофизическими свойствами начинает широко применяться кремнеземное волокно,
получаемое из щелочного или бесщелочного стекла путем его обработки смесью
соляной и серной кислот. За исключением кремнезема, остальные компоненты,
входящие в состав стекла, под действием кислот растворяются. Получаемое
стекловолокно содержит до 98% SiO2. На основании
вышеизложенного марки стеклопластиков по типу стекловолокна можно разделить на
две группы:
1) стеклопластики на основе алюмоборосиликатного
стекловолокна(примерно 54% SiO2) АГ-4 С, АГ-4
В, 27-63 С, 33 18 С, СК-9Ф, ВФТ, ФН, ЭФ32 -301, ПН-1, ЭФБ-П, ЭФБ-Н;
2) стеклопластики на основе кремнеземного стекла
(примерно 98% SiO2) П-5-2, РТП, Т3-9Ф.
Классификация
стеклопластиков по ориентации стекловолокна. В качестве наполнителя в
производстве стеклопластиков непосредственно стекловолокно используется очень
редко. В основном стекловолокно используется после текстильной переработки в
виде ровниц, жгутов, тканей.
Стеклопластики, изготовляемые из ровниц, обладают резко
выраженной анизотропией свойств.
Рубленые пряди из некрученых волокон, называемые
жгутами, используются как наполнитель для стеклопластиков с неориентированным
расположением волокон. Наибольшее распространение стекловолокно как наполнитель
получило в виде крученых нитей в стеклотканях и стеклолентах (узкая ткань).
На основании проведенного анализа видов ориентации
стекловолокна стеклопластики можно классифицировать по группам:
1) анизотропные стеклопластики – стеклопластики с
однонаправленным расположением волокон (на основе ровниц): 27-63 С, АГ-4 С,
33-18 С;
2) стеклотекстолиты – стеклопластики с взаимно
перпендикулярным расположением волокон (на основе тканей): СК-9Ф, ВФТ, ФН, ЭФ-32-301,
ПН-1, ЭФБ-П, ЭФБ-Н, Т3-9Ф, ЭДП-10П;
3) изотропные стеклопластики – стеклопластики с
неориентированным расположением волокон (на основе жгутов): АГ-4В, П-5-2, РТП.
В мировой промышленности
используют 6 типов стекол для производства волокон общего и специального
назначения. Они различаются химическим составом, процентным содержание входящих
в них оксидов (Таблица 2.1):
1.
А-Na, Ca-силикатное стекло, имеет низкую влагостойкость, поэтому
редко используется в производстве наполнителей для композиционных материалов.
С-химическое стекло,
обладает повышенной химической стойкостью, применяется при изготовлении
коррозионно-стойких материалов.
1.
Д-стекло с
повышенной электрической прочностью, используется в производстве материалов
электротехнического назначения.
2.
Е-алюмоборосиликатное
стекло, используется для производства наполнителей общего назначения.
3.
S-высокопрочное, высокомодульное
стекло, разработано для применения в материалах для аэрокосмической техники.
4.
IM-31A-высокомодульное стекло, используется в производстве
стеклопластиков повышенной жесткости.
Таблица 2.1 – Типичный
состав основных волокнообразующих стекол, % по массе [3]
Компоненты стекла
|
Марка стекла
|
А |
C |
Е |
S |
Кварцевое |
SiO2
|
70,5 |
64,0 |
53,0 |
64,2 |
99,95 |
Al2O3
|
3,1 |
5,5 |
15,0 |
24,8 |
–– |
Fe2O3
|
0,2 |
1,0 |
0,1 |
0,21 |
–– |
CaO |
8,7 |
12,0 |
27,0 |
0,01 |
–– |
MgO |
3,1 |
2,0 |
4,0 |
10,27 |
–– |
Na2O3
|
12,0 |
9,5 |
0,3 |
0,27 |
–– |
B2O3
|
–– |
2,0 |
10,0 |
0,01 |
–– |
BaO |
–– |
2,0 |
–– |
0,2 |
–– |
Прочие |
2,4 |
2,0 |
0,6 |
0,03 |
0,05 |
Классификация стеклопластиков по типу связующего. Связующее
представляет собой композицию синтетических смол, включающих различные добавки
(инициатор, ускоритель, катализатор и др.). При изготовлении стеклопластиков
связующее не проникает в структуру наполнителя, а лишь обволакивает поверхность
стекловолокна. Поэтому основными требованиями, предъявляемыми к связующим,
являются хорошая смачивающая способность и адгезия связующего к стекловолокну,
которые обеспечивают склеивание отдельных нитей и слоев и одновременность их
нагружения в стеклопластиках. На механическую прочность стеклопластиков большое
влияние оказывают усадка связующего, его механические свойства, термо-, водо- и
атмосферостойкость и другие свойства. Из большого количества смол, обладающих
адгезионными свойствами к стекловолокну, в качестве связующих для производства
стеклопластиков наибольшее применение находят полиэфирные, эпоксидные,
фенольно-формальдегидные, кремнийорганические смолы и их модификации.
Классификация стеклопластиков по связующим несколько
условна, так как связующие некоторых стеклопластиков содержат смолы,
относящиеся к различным группам. Тем не менее, при данной классификации имеем
группы:
1) стеклопластики на основе эпоксидных смол и
модифицированных эпоксидных смол: ЭФ-32-301, ЭДП-10П, 27-63С, 33-18С, ЭФБ-П,
ЭФБ-Н;
2) стеклопластики на основе полиэфирной смолы – ПН-1;
3) стеклопластики на основе
фенольно-формальдегидных смол и модифицированных фенольно-формальдегидных смол:
П-5-2, ВФТ, ФН, АГ-4С, АГ-4В;
4) стеклопластики на основе кремнийорганических смол и модифицированных
кремнийорганических смол: РТП, ТЗ-9Ф, СК-9Ф.
Тип связующего также определяет такую важную характеристику
материала, как его термостойкость. Основная масса стеклопластиков может долго
работать при температурах 130-150°С и кратковременно — до 250°С.
Стеклопластики на основе эпоксидных смол работают при температурах до 200°С, а
на основе кремнийорганических связующих — до 370 °С [12].
Полиэфирные смолы могут
применяться только со стекловолокном. Главное преимущество полиэфирных смол по
сравнению с винилэфирными и эпоксидными – их крайняя дешевизна. Отрицательными
сторонами являются высокий уровень фильтрации воды, сильная усадка и высокое
содержание вредных веществ. Обладают худшими по сравнению с эпоксидными смолами
характеристиками в области адгезии и растяжения, в результате чего готовое
изделие склонно к образованию микротрещин и формированию слабого вторичного
клеевого соединения. Эти характеристики приобретают значение, когда заходит
речь о соединении разнородных материалов в одном изделии, или когда материалы
не имеют обычной стекловолокнистой основы. Лучше всего подходят для
изготовления конструкций, не критичных к весу, адгезии и прочности на излом.
Полиэфирные
смолы применяются при производстве изделий методом ручного формования,
напыления, машинного изготовления и пултрузии, используются для выпуска
прозрачных стеклопластиков, пожаростойких и химически стойких изделий.
Эпоксидные смолы
представляют самое универсальное семейство смол, применяемых для производства
стеклопластиков. Практически по всем параметрам эти смолы обеспечивают самые
высокие показатели клеевого шва и прочности. Смолы обладают крайне малой
усадкой. Часто эпоксидная смола используется в качестве химически стойкого
барьерного слоя стеклопластиков, т. к. обладает очень низким водопоглощением
(менее 0,5%). Современные эпоксидные смолы могут обладать низкой вязкостью и
контролируемым временем отверждения.
Эпоксидная смола
превосходит полиэфирную по адгезии практически ко всем материалам, в то время
как полиэфирная не обеспечивает даже надежной адгезии стеклоткани к древесине.
Эпоксидная смола гарантирует полное отверждение, она пожаробезопасна и менее
токсична.
Классификация
стеклопластиковых намотанных изделий выглядит следующим образом. В зависимости от типа укладки
армирующего волокнистого материала в намотанном изделии различают следующие
технологические схемы намотки: прямая (окружная), спирально-винтовая
(тангенциальная, кольцевая), спирально-перекрёстная
(спирально-продольная, спирально-поперечная), продольно-поперечная и др.
Прямую намотку применяют в тех случаях, когда
необходимо получить оболочку, длина которой меньше или равна ширине
наматываемой ленты.
Рисунок 2.1 – Схема
прямой намотки. 1 – оправка; 2 – рулон с тканью
Продольно-поперечная
намотка.
Технологическая схема намотки показана на рисунке 6. Вертлюг – дорн, на котором
по периметру установлены шпули с волокном, вращаясь синхронно с оправкой,
перемещается вдоль ее оси, укладывая продольные ленты. Одновременно укладываются
кольцевые слои, фиксирующие ленты продольной укладки.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
|