Разработка полимерных композиционных материалов для изготовления крупногабаритных сложнопрофильных изделий методом автоматизированной выкладки

• Автор: Герасимов, Сергей Борисович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 101 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Получение крупногабаритных изделий методом выкладки
и применяемые материалы
1Л. Полимерные композиционные материалы (ПКМ) и область их
применения
LEI. Наполнители и их свойства
1.1.2. Связующие
1.2. Методы и оборудование для производства изделий из

1.3. Выводы и задачи работы
Глава 2. Математическое описание процессов прикатки ленточных заготовок препрегов при выкладке одного или более
слоев
2.1. Постановка задачи. Теоретический анализ процесса
прикатки
2.2. Реологическая модель препрега
2.3. Математическая модель процесса прикатки
2.4. Моделирование процесса отделения транспортирующей подложки от ленты препрега
Глава 3. Исследование процесса автоматизированной выкладки многослойных композитов из ленточных заготовок
3.1. Задачи исследования
3.2. Экспериментальная установка и методика проведения эксперимента и его анализ
3.3. Закрепление полуфабриката на рабочей поверхности оснастки
3.3.1. Требования к полуфабрикатам для выкладки
3.3.2. Требования к разделительной пленке
3.4. Драпировочные характеристики ленточных заготовок
3.5. Выводы по главе
Глава 4. Исследование процесса выкладки препрегов автоматизированным способом и его аппаратурное оформление

4.1. Выкладка препрегов автоматизированным способом
4.2. Аппаратурное оформление агрегата формования
4.2.1. Формующие элементы
4.2.2. Механизм отделения транспортирующей подложки
4.2.3. Устройство для определения липкости препрегов
4.3. Характеристика предельных значений технологических параметров выкладки. Возможные дефекты структуры материала и их
взаимосвязь
4.4. Методика расчета конструктивных элементов агрегата для
выкладки
4.5. Выводы по главе
Выводы по диссертации
Список литературы
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Создание анизотропных синтетических материалов, представляющих собой композицию из матрицы, армированной волокнами, позволило совершить качественный скачок научно-технического прогресса во многих областях народного хозяйства и прежде всего в авиационной, космической, машиностроительной, автомобильной и судостроительной промышленности.
Поэтому расширение и постоянное обновление номенклатуры и ассортимента конструкционных материалов, совершенствование их технико-экономических характеристик и увеличение их выпуска является актуальной задачей страны. Кроме того, производство композиционных материалов при рациональном использовании исходных продуктов позволяет создавать безотходные производства.
Композиционные материалы - это сочетание двух и более компонентов, обладающих специфическими свойствами, отличными от свойств композитов. При этом один из компонентов - матрица (фенолформальдегидное, эпоксидное, полиэфирное и др. связующее) обеспечивает совместную работу армирующих компонентов. В современных композитах используют тонкие непрерывные или короткие целлюлозные, стеклянные, органические, углеродные, борные и др. волокна.
Прочностные и упругие характеристики композитов определяются свойствами армирующих элементов и матрицы, прочностью адгезионных связей между ними и структурой армирования. Кроме того, работоспособность изделия из ПКМ зависит от рационального выбора исходных компонентов и технологии их совмещения и формования изделий /2/, что позволяет в конечном итоге получить такие свойства, которыми исходные компоненты не обладают.
Одним из самых распространенных методов формообразования композиционных материалов и конструктивных элементов из них является прессование, в процессе которого создаются давление и температура, необходимые для оформления изделия и отверждения матрицы /2-3/. Прессованием изготавливают изделия простой конфигурации и небольших размеров с высокой точностью геометрических параметров и качеством поверхности. Для изготовления крупногабаритных изделий широко применяется вакуумное или автоклавное формование, при котором собранные в пакет заготовки укладываются на оснастке и накрываются эластичной и герметичной диафрагмой. При вакуумном формовании в результате откачки воздуха из под дхафрагмы изделие формуется

модель процесса и дано её математическое описание отличающееся тем, что учитывались свойства пакета и разработанной его реологической модели (рис.2.1).
Согласно разработанной модели, взаимодействие ролика и пакета может рассматриваться как упругий контакт плоскости и цилиндра. Динамический характер процесса прикатки учитывается тем, что необратимая составляющая деформации пакета рассматривается возникающей за время, равное времени перемещения ролика на величину ширины пятна контакта.
Расчет возникающих усилий может быть проведен по средним значениям деформаций или с учетом их развития во времени.
По определению

Р и оп V + V > (2-7>
у п у м
где С0п - объемное содержание пор; Уп - объем пор; Ум - объем монолита.
Из сравнения начального состояния пакета и текущего можно получить для случая деформации пакета только в перпендикулярном направлении
. = =
у~н0 1 -а 1-д. <2-8>
Скорость деформирования
дву _ 1 ДД
1>Г~_1-д2 И <2-9>
Согласно реологической модели среды
д/3 АС/ . „
- (К0 ехр— + К1)Р (2.10)
следовательно,
де 1 А и „.

дг (1-Ю ят Л1)

У У0 0 ЯТ ,(2.12)