Совершенствование твердофазной технологии обработки композиционных материалов на основе математического моделирования

• Автор: Шапкин, Кирилл Вячеславович
• Шифр специальности: 05.17.08, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 164 с. : ил.

) , . ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Опыт, проблемы и перспективы переработки композиционных материалов с использованием компьютерных технологий
1.1. Современные методы моделирования процессов переработки композиционных материалов

1.2. Современные и перспективные экструзионные технологии

1.2.1. Новейшие технологические решения в области экструзионных головок

1.2.2. Новейшие технологические решения для экструзионных линий компании Macchi PLASTEX®
1.2.3. Современные решения в технологии экструзии вспененных композиционных материалов

1.2.4. Новейшие разработки фирм Battenfeld и RollePaal для экструзии ПВХ

композита

1.3. Современные и перспективные технологии прессования1 и объемной штамповки

1.3.1. Новейшее технологическое оборудование для прессования и объемной штамповки

1.3.2. Твердофазная объемная штамповка полимеров и композитов
1.3.3. Компьютерное моделирование процессов объемной и листовой штамповки
2. Объекты и методы исследования
2.1. Характеристика используемых композиционных материалов
2.1.1. Сополимер акрилонитрила, стирола и бутадиена (АБС-2),
ГОСТ-12851
2.1.2. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ)
марок 21506 и 21606-00 (ТУ 6-05-1896-80)
2.1.3. Политетрафторэтилен (ПТФЭ) или:фторопласт-4 (Ф-4)
ГОСТ 21000
2.2.. Модифицирующие добавки
2:2.'1'. Углеродные наноматериалы «Таунит»
2.2.2'. Карбид титана (ПС) и диборид титана (ПВ2)
2.3. Методы приготовления образцов
2.4. Методы и методики исследования
2.4.1. Твердофазная плунжерная1 экструзия композиционных материалов 50*
2.4.2. Методика.твердо фазной экструзии на машине «ИНСТРОН»
2.4.3. Методика твердофазной объемной штамповки композиционных материалов
2.4.4. Методика дилатометрических исследований композитов
с использованием компьютерной технологии
2.4.5. Термомеханический метод исследования топологическо -молекулярных и релаксационных свойств композитов
2.4.6. Рентгеноструктурный анализ композиционных материалов
2.4.7. Методика оценки прочности композитов в условиях
одноосного растяжения
2.4.8. Методика исследований прочностных свойств
композитов в условиях сдвигающих нагрузок
2.4.9. Методика оценки микротвердости композитов
2.4.10. Методика оценки теплостойкости и уровня внутренних остаточных напряжений в композитах с использованием компьютерных технологий
2.4.11. Методология математического моделирования твердофазной
технологии материалов
3. Разработка и совершенствование технолошческого процесса твердофазной
экструзии композиционных материалов
3.1. Твердофазная экструзия АБС и СВМПЭ-композитов

3.2. Структурно-механические характеристики композитов, полученных ЖФ и ТФ экструзией
4. Математическое моделирование процесса твердофазной экструзии композиционных материалов
4.1. Математическое моделирование процесса плунжерной экструзии твердых
композитов
4.2 Модель процесса и основные допущения
4.3. Численное моделирование твёрдофазной экструзии вязкоупругого структурированного композиционного материала
5. Разработка инженерной методики расчета рабочих размеров технологической оснастки для твердофазной объемной штамповки
композиционных материалов
5.1 Определение технологической усадки из уравнения состояния композитов в твёрдой фазе и разработка инженерной методики расчета технологической оснастки для твердофазной объемной штамповки композиционных материалов
5.2. Проверка адекватности модели
Общие выводы
Литература
Приложения

дробилке и перерабатывали в экструдере вторично при частоте вращения шнека 25 об/мин. Перед вторичным экструдированием материал высушивали повторно в течение одного часа при температуре 100 °С под вакуумом.
Полученные прутки диаметром 0,005... 0,006 м использовали для приготовления образцов для твердофазной экструзии, структурных исследований и оценки физико-механических свойств полимерных композитов.
Смешение модифицирующих веществ ТіС, ТіВ2 и УНМ с порошкообразным СВМПЭ проводили в шаровой мельнице в течение часа. Частота вращения барабана - 115 об/мин. После перемешивания композиций проводили процесс таблетирования при давлении 100 МПа. Дальнейшую монолитизацию СВМПЭ методом горячего прессования проводили на экспериментальном гидравлическом прессе усилием 10 тс при температуре прессформы 220 °С. Последующее охлаждение материала проводили до комнатной температуры в течение двух часов при давлении 200 МПа. В результате процесса горячего прессования получали таблетки диаметром 80 мм, высотой 30 мм и массой 140 г.
Полученные заготовки использовали при приготовлении образцов для ТФЭ, дилатометрического метода исследования, термомеханического анализа и определения физико-механических показателей в условиях напряжений среза, сжатия, микротвердости.
2.4. Методы и методики исследования
2.4.1. Твердофазная плунжерная экструзия композиционных материалов
Опыты по ТФЭ образцов АБС-сополимера и СВМПЭ при температуре ниже Тт проводили на экспериментальной установке типа капиллярного вискозиметра (рисунок 2.1) с загрузочной камерой диаметром 5 мм и набором сменных фильер с различными геометрическими размерами капилляра [2].