Kompositmaterialer. "ntits apatek-dubna"

"Composites of Russia" udvikler nanomodificerede kompositmaterialer til fremstilling af store magtstrukturer.
"Arbejdsplanerne for centrets specialister omfatter skabelse af kraftstrukturer med en 25% højere bæreevne, en 20% reduceret vægt, en 10% reduceretet, en 15% reduceret omkostning, mens de opererer under alle klimatiske forhold ved temperaturer fra minus 65°C til plus 65°C,” siger.
Den største fordel ved at bruge bærende strukturer lavet af kompositter er hastigheden og nem installation, og dette er især vigtigt for en hurtig eliminering af konsekvenserne af ulykker, naturkatastrofer og nødsituationer.
"Det modulære princip for de designede strukturer giver os mulighed for at skabe en fleksibel løsning til et specifikt tilfælde af svigt af en standardstruktur," siger Vladimir Nelyub. "Resultatet af arbejdet er skabelsen af ​​en række store produkter, der anvendes i byggeri, elkraft og olie- og gasindustrien: vigtigste bærende konstruktioner, standard lodrette søjler i konstruktion af bygninger og konstruktioner, kraftelementer af præfabrikerede broer, bærende gulve, rørledninger.”

Interindustrielt ingeniørcenter "Composites of Russia"- er en strukturel afdeling af MSTU opkaldt efter. N.E. Bauman, oprettet den 15. juni 2011 for at hjælpe med udvikling, produktion og kommercialisering af universitetets højteknologiske løsninger (nye materialer, kompositter, nanoteknologier, informationsteknologier), dannelsen af ​​et videnskabeligt grundlag og moderne uddannelsesteknologier og -programmer. Centret implementerer en "lukket cyklus" af ingeniør-, videnskabelige og uddannelsesmæssige tjenester, fra udvikling til implementering af teknologier og industrielle produkter i nøglesektorer af den russiske økonomi, såsom transport, byggeri, boliger og kommunale tjenester, energi, olie og gas, medicinsk og IT.

MSTU im. N.E. Bauman - Moskva-staten teknisk universitet dem. N.E. Bauman- Det første tekniske universitet i Rusland. Uddannelse ved Moskva Højere Tekniske Universitet opkaldt efter. N.E. Bauman udføres på 19 fakulteter for fuldtidsuddannelse. Der er postgraduate og ph.d.-studier, to specialiserede lyceaer. MVTU opkaldt efter. N.E. Bauman træner mere end 19 tusinde studerende i næsten hele spektret af moderne mekanik og instrumentteknik. Videnskabeligt og pædagogisk arbejde udføres af mere end 320 læger og omkring 2000 videnskabskandidater. I alt dimitterede universitetet omkring 200 tusind ingeniører. De vigtigste strukturelle afdelinger af universitetet er videnskabelige og uddannelsesmæssige komplekser, som omfatter et fakultet og et forskningsinstitut.

Indledning

I øjeblikket udføres der eksperimentelt design og teknologisk arbejde i USA og Europa med det formål at skabe fodgængerbroer med primær brug af kompositfiber- og kulfiberpultruderede profiler. De høje fysiske og mekaniske egenskaber af glasfiber, realiseret i profiler fremstillet ved pultruderingsmetoden, har gjort det muligt at bruge disse produkter som elementer i brokonstruktioner og at fremhæve dette anvendelsesområde i en individuel retning. De vigtigste fordele ved broer lavet af sammensatte pultruderede profiler sammenlignet med stålbrostrukturer inkluderer:

• høj korrosion og kemisk modstand af glasfiber, evnen til at bruge under forhold med høj luftfugtighed, sæsonbestemte og daglige temperaturændringer, mangel på korrosion af stålforbindelseselementer i kontakt med glasfiber; - modstand mod vindbelastninger;
• akustisk styrke og jordskælvsbestandighed;
• mulighed for levering i form af separat monterede, let transporterbare, udskiftelige og udvidelige modulære strukturer;
• lethed og evnen til at bruge manuel samling på steder, der er vanskelige at nå for udstyr;
• integreret reduktion af installationsomkostninger, vægt af bærende konstruktioner, reduktion af driftsomkostninger.

Derudover giver det rumlige truss-design af fodgængerbroen dig mulighed for hurtigt og billigt at installere et tag, der beskytter fodgængere og selve strukturen mod virkningerne af nedbør.

Langsigtet (i 40 år) indenlandsk og udenlandsk erfaring udviklingen og driften af ​​kompositter som en del af bærende strukturer, i kombination med de nyeste højtydende (kontinuerlige) teknologier til forarbejdning af materiale til produkter (pultrudering og viklingsmetoder), bekræfter kompetencen til at indstille og løse problemet med det formål at designe og fremstilling af en helt sammensat fodgængerbro. Fremstillingsevne i forarbejdning og relativt lave omkostninger er de vigtigste udvælgelseskriterier.

Pultrusionsteknologi til fremstilling af profiler til bro- og bygningskonstruktioner

Høj, computerstyret pultrusionsteknologi til fremstilling af forskellige styrker, herunder langlange broer, profiler fra enkelt- og biaksialt forstærket og isotropisk forstærket glasfiberplast har et enormt potentiale for støtte og udbredt implementering af den foreslåede retning. Installationsdiagrammet er vist i fig. 1.

Essensen af ​​pultrusion-processen er, at der trækkes kontinuerligt glas-roving 1 eller ikke-vævet, trådsyet tape 2 med et forudberegnet arrangement (i henhold til rækken af ​​påførte og opfattede belastninger) af glastråde i båndets plan gennem et bad 3 med et termohærdende polymerbindemiddel, kommer derefter gennem folderne 4 ind i en opvarmet støbeform 5, der viser den geometriske form af produktets tværsnit, hvor bindemidlet hærdes i løbet af kort tid, ikke så meget pga. til ekstern varme, men på grund af den varme, der frigives under hærdningsreaktionen af ​​bindemidlet, sikres ensartet opvarmning af den tomme emballage i volumen. Sidstnævnte forhold er afgørende ved fremstilling af tykvæggede, mere end 5000 mm 2 profiler af glasfiber, som har en lav varmeledningsevneværdi. Erfaringen viser, at tekstilform og overfladebehandling af glasfyldstoffet ikke er mindre vigtigt. For at sikre de beregnede fysiske og mekaniske egenskaber ved fremstilling af pultruderede produkter, anvendes rovings af forskellige pålydende værdier baseret på glas E, hovedsageligt high tex 4800-9600.

Brugen af ​​direkte (aktive) smøremidler til glasfyldstoffer er dikteret af kravene høj kvalitet strukturel glasfiber med en velorganiseret fiber-matrix grænseflade, utilgængelig for indtrængning af fugt og andre aggressive miljøer.

Tabel 1
Egenskaber af pultruderede glasfiberprofiler produceret af NPP "ApATeK-Dubna"

Indikator	Materiale
	baseret på RBN roving	kombination af RBN roving og NPL tape
Massefylde, kg/m 3	1910-2000	1910
Brudspænding under statisk bøjning på tværs af fibrene, MPa	500	360
Brudtrækspænding, MPa	800	500
Trækmodul af elasticitet. MPa	3600	2400
Brudspænding under kompression langs aksen, MPa	280	280
Slagstyrke på tværs af fibrene, kJ/m2	500	450
Brandmodstand	G-2

Obligatoriske krav til materialet i brokonstruktioner er ikke-brændbarhed og "hærværksbestandighed". Overholdelse af krav til forbrændingsmodstand sikres ved at bruge metal nanopulver med variabel valens og hydroxylholdige forbindelser. Anvendelsen af ​​nanopulver er særlig effektiv, hvor det er nødvendigt at opnå det ønskede resultat uden at ændre bindemidlets rheologiske egenskaber. Introduktionen af ​​kobber nanoadditiver på mindre end 1% fører til en stigning i forbrændingsmodstanden.

De fysiske og mekaniske egenskaber og flammemodstanden for pultruderede glasfiberprofiler baseret på glasfyldstoffer imprægneret med vinylesterharpiks er angivet i tabel. 1.

ApATeK-specialister har designet og fremstillet mere end 25 brokonstruktioner ved hjælp af glasfiber, herunder:

• Fodgængerbro nær Chertanovo-platformen. Dato for idriftsættelse - oktober 2004. Spændvidde 41,4 m Broen er placeret i Moskva på gaden. Industriel, nær op. Chertanovo (fig. 2,a).
• Fodgængerbro over Kosino-platformen. Dato for idriftsættelse - juli 2005. Spændvidde 47 m Broen er placeret i Moskva på gaden. Cascade, nær op. Kosino (fig. 2,b). Fodgængerovergang over Kosino-platformen, designet og installeret som en del af genopbygningen af ​​Kazan-retningen af ​​Moskva jernbane, er den første bro i Rusland med ramper, hvoraf alle elementer er lavet af kompositmateriale. Vanskelige installationsforhold forbundet med genopbygningen af ​​vejinfrastrukturen og tilstødende territorium begrænsede betydeligt anvendelsesområdet for specialudstyr i dette tilfælde. Løsningen på dette problem var brugen af ​​en brostruktur lavet af kompositmateriale, som et resultat af hvilket broen blev installeret på få timer under trange forhold uden involvering af yderligere tekniske og installationsressourcer.
• Test platform. Spændvidden er 48 m. Broen er placeret i Moskva i krydset mellem Shmitovsky Proezd og den tredje transportring. Tiden til at skabe broen fra begyndelsen af ​​design til installation på plads var 2 måneder (fig. 2,c).
• Mobil præfabrikeret fodgængerbro. Spændvidden er 50 m. Broen blev installeret fra 27. december 2006 til 15. april 2007 i Moskva på Smolenskaya-pladsen (fig. 2, d).

Brostrukturerne blev designet i overensstemmelse med den organisatoriske standard STO 11567537.01-2008, som blev udviklet af specialister fra NPP ApATeK og aftalt med OJSC TsNI-IS Scientific Research Center Mosty, State Unitary Enterprise Gormost, OJSC Soyuzdorproekt.

I tabel Tabel 2 viser sammenlignende data om prisstrukturen for oprettelse af en typisk øvre sporgangbro med et spænd på 27 m og en bredde på 3 m. Der er foretaget beregninger under hensyntagen til eksisterende priser på materialer og standarder for ikke-beregnede omkostninger varer, der er gældende i en bestemt produktion.

Opgivet i tabel. 2 data viser, at prisen på en glasfiberbro med pultruderede profiler er 9,56 % dyrere end en stålbro. Udgifterne til driftsomkostninger over en 50-årig periode for at vedligeholde en metalstruktur vil dog være cirka 160.000 USD mod 20.000 USD for en glasfiberstruktur.

Baseret på de oprindelige omkostninger ved at bygge broerne og under hensyntagen til de overskydende driftsomkostninger ved at vedligeholde en stålbro, ville de samlede omkostninger for en stålbro være $411.000, og for en kompositbro - $295.000, hvilket klart viser fordelen ved kompositpultruderet strukturer.

Infusionsteknologi til fremstilling af store strukturer

Anden innovativ metode Fremstillingen af ​​buede brostrukturer fra kompositter er vakuuminfusion. Vakuuminfusion er en fremstillingsproces sammensatte produkter, hvor materialet er dannet ved at imprægnere det forstærkende fyldstof med lavviskøs harpiks på grund af vakuumpåvirkning. Cyklussen for fremstilling af et produkt ved hjælp af vakuuminfusionsmetoden (fig. 3) består af fem trin: forberedelse af det forstærkende fyldstof (fig. 3, a), lægning af det forstærkende fyldstof i en stiv form (fig. 3, b), installation af en pose til støvsugning og et imprægneringssystem (fig. 3, c), imprægnering af det forstærkende fyldstof med harpiks på grund af reduceret tryk (fig. 3, d), polymerisation og fjernelse af det FÆRDIGE produkt (fig. 3, f.eks. ).

Tabel 2
Omkostninger ved at skabe og installere en bro lavet af metal og kompositstrukturer

Omkostningspost	Glasfiber	Stål
	tusinde amerikanske dollars
Design	60	30
Fundament	45	55
Materialer	62	10
Underenheder	72	90
Installation på stedet	21	42
Overfladebehandling	7	22
Teknologisk udstyr	8	2
Total:	275	251

Ved hjælp af vakuuminfusionsteknologi er det muligt at fremstille kompositstrukturer i store størrelser. Eksempler på sådanne produkter er skibsskrog, vindmøllevinger, brokonstruktioner osv. I fig. 4 viser den første buebro i Rusland lavet af polymerkompositmateriale. Broen blev fremstillet hos NPP ApATeK ved hjælp af vakuuminfusionsmetoden. Spændvidden er 23 m. Broen blev installeret den 18. juni 2008 i Moskva i 50-årsdagen for oktoberparken (Prospekt Vernadskogo metrostation). Som et resultat af dette projekt er der udviklet en produktlinje af vedligeholdelsesfrie modulære kompositbuebroer til rekreative områder, parker og små floder med en spændvidde på 15 til 30 m og en levetid på op til 100 år. Introduktionen af ​​ny vakuuminfusionsteknologi i masseproduktionen gjorde det muligt at sikre fremstillingen af ​​brokonstruktionen i én teknologisk overgang og derved minimere montagearbejdet og reducere omkostningerne markant. Brugen af ​​denne teknologiske proces til produktion af broer og andre bygningsstrukturer fjerner designrestriktioner, der uundgåeligt opstår, når du designer fra elementer i en standardnomenklatur, og giver dig mulighed for at skabe nye, usædvanlige, arkitektoniske former, som fryder øjet.

Effektivitet ved at bruge kulfiberbaserede kompositter i brokonstruktion

Nye opgaver forbundet med behovet for at øge længden af ​​spændvidder kræver skabelse og brug af kompositter med et højere elasticitetsmodul, hvilket kan opnås ved brug af kulfibre i kompositsammensætningen. Kravene til styrke og modulus for kulfibre beregnet til brug i brobyggeri er ikke så høje som for fibre, der anvendes i luftfart og rumfart. For brokonstruktioner er specifikke karakteristika ikke så væsentlige. Den fremherskende faktor er forholdet mellem elastiske styrkeegenskaber og pris.

Formålet med denne forskning var at udvælge kulfiber med fysiske og mekaniske egenskaber, som, når de blev introduceret i glasfiberprofiler, ville give øget stivhed uden væsentligt at øge omkostningerne ved brokonstruktioner.

For at løse dette problem blev et kompleks af beregningsmæssige, teknologiske og eksperimentelle undersøgelser udført, og tekniske krav til kulfibre blev formuleret baseret på omkostningskriteriet for basismaterialer samt det volumetriske indhold af kulfiber i tværsnit af profiler blev bestemt, og teknologien til fremstilling af kulfiberprofiler blev udviklet.

Til fremstilling af pultruderede profiler, der anvendes i konstruktion og brokonstruktion, blev kulstoftows af industrikvalitet fremstillet af polyacrylonitril (PAN) fibre udvalgt - fibre med højt metrisk tal 10-30 ktex (100-300 K) (K = 1000 filamenter). Overfladen af ​​carbon tow aktiveres og behandles med en universel limsammensætning, der er egnet til kombination med vinylester, epoxy, polyurethan og phenoliske bindemidler.

Karakteristika for kulfibre sammenlignet med glas er angivet i tabel. 3.

De fysiske og mekaniske egenskaber af pultruderede ensrettede kompositter baseret på et hybrid epoxyvinyletherbindemiddel er angivet i tabel. 4.

Som følger af tabellen. 4, med samme fiberindhold, er elasticitetsmodulerne i spænding og kompression forskellig med ~2 gange.

Multikriterietilgangen gjorde det muligt at finde områder for parametre, der er ansvarlige for at øge stivheden og konkurrenceevnen af ​​brostrukturelementer lavet af kulfiberglas sammenlignet med brostrukturelementer lavet af ren glasfiber, bestemmelse af fibrenes egenskaber, deres volumetriske indhold, arten af ​​fordelingen i sektionen, profilgeometri og pris.

Det har vist sig, at for at øge stivheden af ​​en kanal er det mest effektivt at indføre kulfiberindsatser i dens flanger.

Tabel 3
Karakteristika for kul- og glasfibre

Fiber	Trækstyrke, MPa	Elasticitetsmodul, GPa	Fiberdiameter, µm	Indhold af limningsmiddel, vægt%	Massefylde, kg/m 3
Kulfiber, UK-P	2500-2800	160-200	7,5-8,5	0,5-1,0	1730-1750
Glasfiber "E"	2500-2800	72-80	17	0,5	2560

Tabel 4
Fysisk-mekaniske egenskaber af pultruderede kompositter

Materiale	Fiberindhold, % vol.	Massefylde, kg/m 3	Trækstyrke, MPa, ikke mindre	Trækmodul af elasticitet, GPa, ikke mindre	Ultimativ trykstyrke, MPa, ikke mindre	Elasticitetsmodul ved kompression, GPa, ikke mindre	Ultimativ forskydningsstyrke, MPa, ikke mindre
Kulfiber	60	1560	1200	105	700	95	60
Glasfiber	60	2050	1200	48	500	45	60

Lad os overveje en vilkårlig kanal (fig. 5), som er karakteriseret ved følgende parametre: væghøjde H, flangebredde B, flangetykkelse T1, vægtykkelse T2 Profilets hovedegenskaber er følgende værdier:

• A - tværsnitsareal;
• g - lineær vægt af profilen;
• I xx - inertimoment af snittet i forhold til OX-aksen;
• EI xx - snitstivhed i forhold til OX-aksen;
• k xx - stigning i sektionsstivhed i forhold til OX-aksen med introduktionen af ​​carbonindsatser;
• p - stigning i prisen på profilen med introduktionen af ​​kulstofindsatser.

Det var af interesse ved beregning at estimere ændringen i profilstivhed afhængigt af det volumetriske indhold af kulfibre med forskellig elasticitetsmodul (fig. 6). Tallene 1,2,3 angiver de afhængigheder, der viser den relative ændring i den beregnede stivhed fra det volumetriske indhold v af kulfibre med forskellige elasticitetsmoduler E = henholdsvis 350, 270 og 190 GPa.

Som det følger af fig. 6 gør brugen af ​​højmodulfibre (E = 300-350 GPa) det muligt at øge profilens stivhed med 4 gange.

Kulfiber er dog meget dyrere end glasfiber. Derfor kan omkostningerne ved en kanal med kulfibre overstige fordelene ved at øge dens stivhed. For at vurdere effektiviteten af ​​at bruge nye materialer, introducerer vi en værdi, som vi vil kalde effektiviteten ved at bruge KI. Denne værdi beregnes af formlen

hvor Δk xx er intensiteten af ​​stigningen i stivhed ved ændring af parametre; Δp - intensiteten af ​​stigningen i omkostningerne til materialer; φ er en variabel parameter.

Hvis K og<1, то модификацию профиля считаем не эффективной, в противном случае - эффективной.

Lad os estimere parameteren K, når vi indfører kulstofindsatser i kanalen ved hjælp af formlen

hvor K ar er profilens stivhed med carbonindsatser; K - profilstivhed uden kulstofindsatser; ΔE=(Eug -E st)/Est - relativ stigning i elasticitetsmodulet af kulfiber i forhold til glasfiber; ν г - volumetrisk indhold af kulfiber i kulstofindsatsen; ν n - volumetrisk indhold af forstærkende fyldstof i plast; R y - omkostningerne ved profilen med carbonindsatser; P - omkostningerne ved en lineær meter profil uden kulstofindsatser; E ar, E st - modul af kulfiber og glasfiber; r yg - pris på 1 kg kulfiber; p st - pris på 1 kg glasfiber; p ar - kuldensitet; p st - glasdensitet; I ug - inertimoment af profilen; I ug - inertimoment af kulstofindsatsen; S ar - arealet af kulstofindsatsen.

Ved at analysere udtryk (1) kan det konkluderes, at effektiviteten afhænger af forholdet mellem stigningen i elasticitetsmodulet og prisen på kulfiber, samt af forholdet mellem geometriske parametre.

I betragtning af, at med effektiv modifikation K og >=1, kan vi finde forholdet mellem prisen på kulfiber og det elasticitetsmodul, hvor det er rentabelt at bruge kulfiber:

Lad os som et eksempel estimere den maksimalt tilladte pris for kulfiber ved ændring af en brokanal 388x120x12/10 mm.

Indtastningsparametre

• Kulstoftæthed, g/cm 3 - 1,73
• Glasdensitet, g/cm 3 - 2,56
• Pris på 1 kg UK, USD - 18
• Pris for 1 kg glas roving, USD - 1,6
• Forstærkende fyldstofindhold - 0,4
• Modulus af glasfiber, GPa - 34,4
• Modulus af kulfiber, GPa - 78,8
• Inertimoment, mm 4 - 142 x 10
• Inertimoment af kulfiberindsats, mm 4 - 101 x 10
• Pris for glasfiberkanal, c.u./m - 35
• Areal af kulfiberindsats, mm 2 - 2880

Ved at erstatte disse værdier i formel (2), finder vi, at prisen på kulstoffylderen ikke bør overstige 18 USD.

En kanal med et tværsnit på 388 x 120 x 12/10 mm blev fremstillet ved pultrudering. Kulstoftow UK (30 ktex) blev indført jævnt i kanalflangerne, skiftevis med glasfiber. Samtidig var det volumetriske indhold af kulfiber i hyldematerialet 20 % (10 volumenprocent af hele produktet). I fig. Figur 7 viser et fotografi af et fuldskala tværsnit af en profil med kulfiberindsatser.

Egenskaberne for hybridmaterialet glasfiber, opnået på prøver skåret fra profilens flanger, er angivet i tabel. 5. Et fotografi af installationen til bøjningsprøvning af en profil i fuld størrelse er vist i fig. 8.

I tabel Figur 6 viser resultaterne af et bukkeforsøg for glasfiber- og glasfiberkanaler (spændvidde 2,8 m). Ved at analysere de opnåede data kan vi konkludere, at profilstivheden er steget med 1,4 gange.

Ved sammenligning af de opnåede data blev der etableret en relativt høj konvergens af de beregnede og eksperimentelle værdier af stivheden af ​​en pultruderet profil baseret på kulfiberglas, hvilket bekræfter effektiviteten af ​​at bruge kulfibre med et modul på 160-200 GPa for pultruderede elementer af brokonstruktioner.

Tabel 5
Karakteristika for glasfiber

Karakteristisk	Gennemsnitlig værdi	variationskoefficient, %
Trækstyrke σ B, MPa	529	10,2
Elasticitetsmodul E, GPa	48,27	7,1
Ultimativ trykstyrke langs armeringen σ B, MPa	366	9,5
Ultimativ trykstyrke på tværs af armeringen σ B, MPa	98,9	7,4
Brydende forskydningsspænding τ , MPa	41,1	2,6

Tabel 6
Bøjningseksperimentresultater

Nanomaterialer til brobygning

Teknologiske processer til fremstilling af elementer af brokonstruktioner ved hjælp af pultrudering og infusionsmetoder kræver udvikling af polymerbindemidler med strengt regulerede rheologiske egenskaber, hvilket gør det vanskeligt at løse problemet med forbrændingsmodstand, for eksempel ved at indføre en stor mængde pulveriseret ild retardanter, som kraftigt øger bindemidlets viskositet.

En oplagt løsning på problemet er at bruge en nanomodifier - et pulver af kobbernanopartikler i en mængde på mindre end 1%, som praktisk talt ikke påvirker bindemidlets viskositet, men giver en effekt i forhold til parametre, der karakteriserer forbrændingsmodstanden ved niveau af en komposit indeholdende mere end 100 % aluminiumoxidtrihydrat.

Funktionsmekanismen for nanokobber som brandhæmmende middel er baseret på overførslen af ​​en 4f-elektron til OH-radikalet, som frigives under forbrændingen af ​​polymeren. I dette tilfælde oxideres 0-valent kobber, og radikalet reduceres og bliver inaktivt, og forbrændingen stopper. Det er kendt, at kobber er et stærkt reduktionsmiddel og kan gøre hærdere og katalysatorer ubrugelige. For at eliminere denne negative effekt blev nanokobber indkapslet epoxyforbindelser. For at forhindre oxidation blev alle processer med at kombinere kobbernanopartikler med polymerer udført i et vakuummiljø. Russiske og amerikanske patenter viser, at introduktionen af ​​kobbernanopartikler i kombination med silikatnanopartikler og aluminiumoxidtrihydrat opnår en synergistisk brandbeskyttelseseffekt for polymerer og kompositter baseret på dem.

Pultruderede profiler (kanal 400 x 120 x 18 mm) blev fremstillet baseret på et bindemiddel modificeret med nanokobber (fig. 9).

Tabel 7
Resultater af bestemmelse af brandbarhed og brandbarhed

Indikator	KM + 100 %	KM + kobber nanopartikler
Antændelighed GOST 30244-94
Røggastemperatur, °C	184	105
Selvbrændingstid, s	29	26
Skader på prøve i længden, %	15	12
Grad af skade på prøver efter vægt	2	1
Antændelighed GOST 30402-96
Tid til tænding ved tæthed varmeflow, Med:
20 kW/m2	600	fraværende
25 kW/m2	-	911
30 kW/m2	154	391
Kritisk overfladedensitet varmeflow, kW/m 2	20	25

Strukturen af ​​sammensatte prøver skåret fra en kanal blev undersøgt ved hjælp af elektronmikroskopi. Billederne er vist i fig. 10, som viser enkelte indeslutninger af kobberpartikler og klynger af flere partikler.

I tabel 7 viser resultaterne af bestemmelse af antændelighed og antændelighed iflg bygningsreglement. Fra de præsenterede resultater er det klart: Når man tester for brændbarhed, falder næsten alle indikatorer, især en af ​​de vigtigste - røggassernes temperatur. Resultaterne af at reducere røggastemperaturen med næsten 1,5 gange og fraværet af tænding ved en varmefluxtæthed på 20 kW/m2 er vigtige indikatorer for objekter, der opererer i underjordiske passager, for eksempel ramper for handicappede.

Ved hjælp af et nanomodificeret bindemiddel blev et parti pultruderede profiler fremstillet, og ved hjælp af dem blev den første bro bygget, doneret af NPP ApATeK til byen Sochi. Spændvidde 13 m I fig. 11 viser anvendelsesområderne for nanoadditiver.

Bibliografi

1. Klenin Yu.G. og andre. Brostrukturer lavet af glasfiber / Yu.G.Klenin, S.N.Ozerov, V.T.Semenov, A.E.Ushakov, A.Kh.Khairetdinov // Introduktion af erfaring med anvendte avancerede flyfremstillingsteknologier i industri og transport : Lør. artikler. Vol. 1. M.: TsAGI Publishing House, 2001. S. 135-140.
2. Klenin Yu.G. og andre Anvendelse af kompositmaterialer til brokonstruktioner / Yu.G.Klenin, A.V.Pankov, T.GSorina, A.E.Ushakov // Introduktion af erfaring med anvendte avancerede flyfremstillingsteknologier i industri og transport: indsamling. artikler. Vol. 3. M.: TsAGI Publishing House, 2004. S. 5-12.
3. Ozerov S.N., Pankov A.V. Udvælgelse af strukturel kraftplan for en fodgængerbro og sortiment af profiler // Introduktion af erfaring med anvendte avancerede teknologier til flykonstruktion i industri og transport: indsamling. artikler. Vol. 3. M.: TsAGI Publishing House, 2004. S. 42-4%.
4. Kazak A.E., Pankov A.V. Vurdering af muligheden for oprettelse jernbanebro fra sammensatte pultruderede profiler // Introduktion af erfaring med anvendte avancerede flyfremstillingsteknologier i industri og transport: indsamling. artikler. Vol. 3. M.: TsAGI Publishing House, 2004. S. 36-41.
5. Polymer kompositmaterialer: struktur, egenskaber, teknologi: lærebog. manual / M.L.Kerber, V.M.Vinogradov, G.S.Golovkin og andre; redigeret af A.A. Berlin. St. Petersborg: Profession, 2008.
6. Klenin Yu.G. Udvikling af pultruderingsteknologi til fremstilling af profiler til kraft- og elektrisk isoleringsformål // Introduktion af erfaring med anvendte avancerede flyfremstillingsteknologier i industri og transport: indsamling. artikler. Vol. 2. M.: TsAGI Publishing House, 2003. S. 36-38.
7. Radiotransparente produkter lavet af glasfiber / Gurtovik I.G., Sokolov V.I., Trofimov N.N., Shalgunov S.G. M.: Mir, 2002.
8. Marshall R. Alt om motorbåde: forståelse for design og ydeevne. McGraw-Hill Professional, 2002. ISBN 0071362045, 9780071362047.
9. Koefoed M. Modellering og simulering af VARTM-processen for vindmøllevinger: Specialrapport. Ingen. 50. Institut for Maskinteknik, Aalborg Universitet. Danmark. januar 2003, ISSN 0905-2305.
10. Ushakov A., Klenin Y., Ozerov S. Udvikling af modulært buet brodesign // Proceedings of the 5th International Engineering and Construction Conference (IECC"5). Irvine, CA, USA. 2008. S. 95-101.
11. Kompositmaterialer: i 8 bind T. 3: udg. L. Brautman, R. Krok; bane fra engelsk M.: Mashinostroenie, 1978; Anvendelse af kompositmaterialer i teknologi / red. B. Naughton, 1978.
12. Kulfibre / udg. S. Shimamura; bane fra japansk M.: Mir, 1987.
13. Pultmsion-kompositter og produkter med høj brandmodstand på basis af nanomodificerede polymerer / A.E.Ushakov, U.G.Klenin, T.G.Sorina, A.X.Hayretdinov, A.A.Safonov // Proceedings of 2nd Global Pultrusion Conf. "Composite Profiles - Engineering & Design". Baltimore, USA, 2009.

A.E. Ushakov: Professor, doktor i tekniske videnskaber Sci. Daglig leder NTIC "ApATeK-Dubna". Universitetskaya st., 11, bygning 16. 141980 Dubna, Rusland
Yu. G. Klenin: Administrerende direktør for Scientific Research Center "ApATeK-Dubna".
T.G. Sorina: Ph.D. tech. Sciences, chefspecialist for det videnskabelige forskningscenter "ApATeK-Dubna".
Åh. Khairetdinov: chefspecialist for det videnskabelige forskningscenter "ApATeK-Dubna".
A.A. Safonov: Ph.D. tech. Sciences, leder af afdelingen for videnskabeligt forskningscenter "ApATeK-Dubna".

Funktioner ved design og implementering af produkter fra CM

Når man designer, fremstiller og introducerer produkter fremstillet af kompositmaterialer baseret på fibrøse fyldstoffer (FCM), er det ikkeDet er nødvendigt at tage højde for en række funktioner, der er iboende i denne klasse af materialer:

a) Anisotropi af fysiske og mekaniske egenskaber ved ECM.

Hvis traditionelle materialer (stål, støbejern) såvel som dispersionsforstærkede CM'er har isotrope egenskaber, så har ECM'er en udtalt anisotropi af egenskaber. Hvis egenskaberne af den fibrøse forstærkning og matrixen er væsentligt forskellige, kan forholdet mellem egenskaberne af ECM i forskellige retninger variere inden for et bredt område: fra 3-5 gange til 100 gange eller mere.

b) Ved design af strukturer lavet af traditionelle materialer, beskæftiger designeren sig med halvfabrikata i form af plader stål, profilvalsede produkter, støbegods mv. med garanterede leverandører com ejendomme. Hans opgave er at udvælge passende halvfabrikata catov, bestemme geometri baseret på funktionelt formål, og metoder til at forbinde individuelle dele. Teknologens opgave er at sikre den angivne form, størrelse og kvalitet af den strukturelle forbindelse nye elementer. Analyse af de processer, der forekommer på alle stadier af fremstilling af et halvfabrikat, opnåelse af materiale med det nødvendige niveau af egenskaber teristik falder inden for materialeforskeres kompetence. Tiden er kommet Den formelle og organisatoriske opdeling af processen med at opnå produkter fra traditionelle materialer i tre faser:

- materialevidenskab- opnåelse af materiale med de nødvendige egenskaberegenskaber;

- design- design af strukturelle produkter;

- teknologisk- fremstilling af produkter og maskiner.

Disse stadier er adskilt i tid og kan betragtes som uafhængigeindbyrdes, hvis designeren er styret af materialets egenskaber opnået af materialeforskere og har fælles ideer information om niveauet af moderne teknologier.

Produktionen af ​​strukturer fra CM sker som regel i en teknologisk operation med skabelsen af ​​materialet. I dette tilfælde synkron men med fremstillingen af ​​strukturen forekommer komplekse fysisk-kemiske processer og termofysiske processer forbundet med dannelsen af ​​struktur og aggregattransformationer af matrixen, dens interaktion med det forstærkende materiale. De er direkte ledsaget af mekaniske fænomener påvirker materialets egenskaber og bæreevne sammensatdele, til dannelse af defekter i den i ubelastet tilstand. Derfor skal designeren, der designer produkter fra CM, kende og tage højde for de materialevidenskabelige principper for at skabe CM, når de udvikler og teknologiske metoder til fremstilling af produkter fra CM. En teknolog uden designkendskab til last- og driftsforhold skaber kan ikke producere produkter fra VCM, effektivt ved at bruge forskellene mellem CM og traditionelle materialer, fordi egenskaber af CM afhænger af strukturelle og geometriske faktorer (volumenindhold af forstærkende fibre og matrix, antal og arrangement af lag og osv.), som ikke kendes på forhånd. Derfor bør tilgangen værestrukturelle og teknologiske, og dette bestemmer organisatoriske trækfordele ved at producere produkter fra CM.

V)På grund af det tætte forhold mellem faserne af fremstillingsstrukturertioner fra KM - skabelse af materiale, strukturer og produktionsteknologi - det bliver mere effektivt at bruge specialiserede designbureauer,med design og teknologisk potentiale, udstyretcomputerteknologi og kraftfuld, men alligevel fleksibel, erfaren fremstillingfordi alle designløsninger skal udarbejdestest på prototyper af produkter. En sådan tilgang til organisering af produktionen bør være i alle brancher, hvor CM er meget udbredt.Ændring: inden for byggeri, transport, luftfart, kemisk madækfremstilling, el-industri mv., pga prædkravene til dem varierer meget.

G)Ved design af dele fra polymerkompositmaterialer er det nødvendigttage højde for deres ulemper:

Lav forskydningsstyrke;

Lave kompressionsegenskaber;

Øget krybning;

Relativt lav varmebestandighed af PCM.

Der bør lægges særlig vægt på tilslutninger af PCM-produkter på grund af lav forskydnings- og kontaktstyrke.

d)På trods af den store interesse i at begrænse statslige spørgsmål forskning, pålidelige metoder til at bestemme sikkerhedsmargenerder er ingen strukturelle elementer fra CM. På grund af kompleksiteten af problemer forbundet med styrken af ​​produkter fremstillet af CM, øges vigtigheden af ​​dig bora-metoder ved behandling af resultaterne af eksperimentelle forsøg ny.

I øjeblikket består vurderingen af ​​styrken af ​​strukturer lavet af CM af et sæt test, herunder:

100 % testet under driftsbelastning;

Selektive tests for at bringe strukturen til ødelæggelsenia.

Kvalitetssikring og vellykket gennemførelse af disse to typer test sikrer stabilitet teknologiske processer.

I de senere år er individuel vurdering af styrken af ​​hver del ved hjælp af ikke-destruktive testmetoder kommet på banen.forskning - ultralyd, akustisk emission mv.

e)Bestemmelse af tolerancer og pasformer på dele fra CM.

Fordi dannelsen af ​​overflader i produkter fremstillet af CM forekommer på forskellige måder(vikling, presning, udlægning osv.) og de oftest ikke udsættes for mekanisk bearbejdning, så er systemet op tillanceringer og krav til overfladerenhed bør bygges meget fleksibel. En lignende tilgang bør tages til reguleringen af ​​massespredning forbundet med spredningen af ​​parametrene for udgangsmaterialerne og deres forhold i CM, udseendet under den teknologiske proces volumener, der varierer i fyldstoforientering osv.

og)Overgangen til CM i fremstillingen af ​​tekniske produkter påvirker spørgsmålene om detaljering af maskinkomponenter. Fordi materiale kon er skræddersyet til specifikke dele, der er uønskede at blive bearbejdet i fremtiden, så står den naturligvis op spørgsmål om sammenføjning af enkelte dele. Fremstillingsmetoder forskning i lignende maskinkomponenter fremstillet af metaller, i dette tilfælde entenineffektiv eller fuldstændig uacceptabel. I denne forbindelse er det tilrådeligtDet er anderledes at lave en hel samling fra CM, der tidligere var opdelt i en seriedele, som derefter blev samlet til et produkt ved hjælp af aftagelige eller permanente forbindelser. Denne retning er meget effektiv,fordi arbejdskraft og energiomkostninger reduceres, selvom reduktionen i operationelle radioer kræver omstrukturering af teknologisk udstyr og produktionsprocessen.

For eksempel i USA i 1970, masseproduktion af personbiler køretøjer blev der indført et frontpanel med en åbning til beklædningenradiator, som først blev lavet af plade CM. Udover nedenforvægt med 50 %, blev der opnået en væsentlig reduktion i forbruget dov ved at kombinere flere dele til én. Dette panel i ét stykke eliminerede mange stemplingsoperationer af metalplader, mekaniske forarbejdning på maskiner og montage, eliminerede problemerne forbundet med demstøbeforme, støbeforme og maskinspændingsarmaturer. Hun kombinerede 16metalpladestemplinger og sprøjtestøbte dele i ét stykke fra KM. I 1979 begyndte mere end 35 modeller af personbiler at bruge frontpaneler lavet af CM, inklusive huse og forlygtefatninger, parkeringslys, bremselys, blinklys og parkeringslys.

h)Det er nødvendigt at ændre tilgange til at bestemme den økonomiske effektivitet ved at bruge CM. Som regel økonomisk effekt fraanvendelse af CM er dannet af "Forbrugeren" i form af øget taktikco-tekniske, driftsmæssige egenskaber ved produktet, dets holdbarhed, vedligeholdelsesevne mv. Derfor den økonomiske effektkan kun bestemmes ved at bruge systematisk tilgang, undervise som tager højde for alle komponenter i den samlede effekt af at erstatte traditionelle materiale om KM, og overgang til ny teknologi under produktionen forskning i dele eller strukturer generelt.

Kun en individuel tilgang under hensyntagen til de specificerede funktioner gør overgangen til brug af CM i stedet for metaller effektiv og lovende, åbne nye horisonter for udvikling og forbedre teknologien.

Klassificering af kompositmaterialer

Efter type af forstærkende fyldstoffer moderne CM'er kan være opdelt i to grupper:

Dispersionsstyrket;

Fibrøst.

Dispersionsstyrket Kompositmaterialer (DCCM) er materialer, hvor fine partikler er jævnt fordelt i matrixen, som er designet til at spille rollen som en forstærkende fase.Dispergerede fyldstofpartikler indføres i matrixen ved hjælp af specielle teknologiske metoder. Partiklerne bør ikke aktivt interagere med matrixen og bør ikke opløses i den op til smeltepunktet. I disse materialer tages hovedbelastningen af ​​matrixen, hvori der skabes en struktur på grund af forstærkningsfasen, hvilket gør det vanskeligt nuværende bevægelse af dislokationer. Dispersionsforstærkede CM'er er isotrope. Deres bruges i luftfart, raketer osv. Indhold af spredt stof fase er ~5-7% (rør, ledninger, folie, stænger osv.).

Mekanismen for den styrkende effekt fra inklusion af dispergerede partikler i matrixen er forskellig for forskellige typer DUKM.

1) Dispersionsforstærkede kompositmaterialer "plastisk matrix - skørt fyldstof"

For denne type materiale kan matrixen fx repræsenteres af følgende metaller: Al, Ag, Cu, Ni, Fe, Co, Ti. Forbindelser, der oftest vælges som fyldstoffer, er oxider (Al 2 O 3 ; SiO 2 ; Cr 2 O 3 ; ThO 2 ; TiO 2 ), carbider (SiC ; TiC ), nitrider (Si 3 N 4 ; AlN ), borider (TiB 2). CrB 2;

Baseret på eksperimentelle data kan følgende krav til fyldmaterialet formuleres, hvilket sikrer dets mest effektive anvendelse som forstærkningsfase. Han skal have:

Høj ildfasthed ( t pl . > 1000 ° MED);

Høj hårdhed og høj elasticitetsmodul;

Høj spredning (specifik overflade – Ssp≥ 10 m 2/g);

Der bør ikke være nogen sammensmeltning (fusion) af dispergerede partikler under produktion og drift;

Der skal være en lav diffusionshastighed af dispergerede partikler ind i metalmatrixen.

Hærdningsmekanisme kompositmaterialer "plastikmatrix - skørt fyldstof".

Forstærkning sker gennem dislokationsmekanismen: hvis afstanden mellem partiklerne er tilstrækkelig, bøjer dislokationen, under påvirkning af tangentiel spænding, mellem dem, dens sektioner tæt bag hver partikel og danner løkker omkring partiklerne. I områderne mellem dislokationsløkkerne opstår et elastisk spændingsfelt, som gør det vanskeligt at skubbe nye dislokationer mellem partikler (fig. 1). Dette opnår en forøgelse af modstanden mod crack-kernedannelse (initiering).

Ris. 1. Skematisk repræsentation af processen med dannelse af dislokationsløkker i en plastisk matrix:

1 - dispergerede partikler; 2 - dislokationslinjer; 3 - dislokationsløkker; 4 - elastisk spændingsfelt;

d – fyldstofpartikelstørrelse; L – afstand mellem tilstødende fyldstofpartikler;

τ – virkningsretning af tangentielle spændinger.

Modtagelse kompositmaterialer "plastikmatrix - skørt fyldstof".

I det generelle tilfælde er rækkefølgen af ​​teknologiske operationer til opnåelse af DUCM af typen "plastisk matrix - skørt fyldstof" som følger:

a) Anskaffelse af kompositpulver;

b) Presning;

c) Sintring;

d) Deformation af halvfabrikatet;

d) Udglødning.

2) Dispersionsforstærkede kompositmaterialer "skør matrix - plastfyldstof"

Strukturen af ​​en sådan DUCM er repræsenteret af en keramisk matrix med spredte metalfyldstofpartikler jævnt fordelt i den. Disse kompositter tilhører klassen af ​​cermets. Afstanden mellem tilstødende partikler indstilles ved at variere deres volumenfraktion, og effekten af ​​forstærkning kan optræde ved et partikelindhold på 15-20 % af volumenet.

Ildfaste oxider og nogle ildfaste ikke-oxidforbindelser kan anvendes som en keramisk fase: Al 2 O 3, 3Al 2 O 3∙ 2SiO 2, Cr 2 O 3, ZrO 2, ThO 2, Y 2 O 3, Si 3 N 4, TiN, ZrN, BN, ZrB 2, TiB 2, NbB 2, HfB 2. Som en metalfase - Fe, Co, Ni, Si, Cu, W, Mo, Cr, Nb, Ta, V, Zr, Hf, Ti. Valget af hvert specifikt cermet-par til fremstilling af en komposit er bestemt af muligheden for at skabe en stabil grænseflade som et resultat af fastfase-interaktion ved en temperatur, der ikke overstiger smeltepunktet for den mest smeltelige komponent i parret, eller temperatur for dannelse af en eutektisk smelte.

Mekanisme til hæmning af ødelæggelse af kompositmaterialer "skør matrix - plastfyldstof" .

Destruktionsprocessen af ​​sådanne kompositter kan opdeles i to trin. I det første trin, under belastning, påbegyndes først skørt brud i matrixen på grund af den øgede stresskoncentration på mikro-inhomogeniteter dens struktur: mikroporer, korngrænser, store ikke-ligeaksede korn. Når et vist kritisk stressniveau er nået, starter en revne.

På andet trin interagerer den udbredende revne med duktile metalpartikler (fig. 2): ved dens spids virker maksimale spændinger, som fører til deformation, forlængelse og brud af metalpartikler. I dette tilfælde øges ødelæggelsesarbejdet af denne komposit betydeligt sammenlignet med karakteristikken for uforstærket materiale. Dette sker på grund af forbruget af revneenergi på arbejdet med plastisk deformation af alle partikler, der kommer ind i revnefronten. Som et resultat øges modstanden mod revneudvikling, da dens bredder er dækket af "forbindelsesbroer" lavet af duktilt metal.

Ris. 2. Illustration af processen med brudhæmning i en skør matrix:

1 - metalpartikler foran revnefronten; 2 - "kommunikationsbroer" dannet deform

metalpartikler; 3 - ødelagte metalpartikler; 4 - crack banker;σ r– trækspændinger

Modtagelse kompositmaterialer "skrøbelig matrix - plastfyldstof".

Rækkefølgen af ​​teknologiske operationer, der bruges til at opnå:

a) At opnå en sammensat pulverblanding;

b) Indføring af et organisk bindemiddel i blandingen;

c) Presning;

d) Fjernelse af organisk ledbånd;

e) Sintring;

f) Mekanisk bearbejdning.

For at sikre sammentrykkelighed (give plasticitet) til blandingen af ​​komponentpulver indføres et organisk bindemiddel ved at blande med en opløsning af evt. organisk stof(polyvinylalkohol, polyvinylbutyral ethylenglycol, gummi osv.) efterfulgt af tørring for at fjerne opløsningsmidlet. Som et resultat af denne operation er hver partikel af pulverblandingen belagt med et tyndt lag blødgører. Derefter, når der påføres pressetryk på pulverblandingen, der hældes i formen, bindes dens partikler i lag af blødgører. Bagefter, ved varmebehandling af produkterne i vakuum eller i et pulverleje af aluminiumoxid eller kønrøg, fjernes bindemidlet ved en temperatur termisk ødelæggelse eller forbrænding (300 – 400° MED). Efter fjernelse af det organiske bindemiddel tilbageholdes partiklerne i produktets volumen hovedsageligt på grund af friktionskræfter. Sintringstemperaturen af ​​kompositten er begrænset af sintringstemperaturen af ​​den keramiske matrix. Det udføres i neutrale gasmiljøer (argon, helium) eller i vakuum. Om nødvendigt bearbejdes det sintrede materiale ved hjælp af et diamantværktøj.

Fibrøst KMkan klassificeres efter typen af ​​forstærkende fyldstof. I deres fremstilling, højstyrkeglas, kulstof, bor, organiske fibre, metaltråde, whiskers af en række carbider, oxider, nitrider osv.

Forstærkende materialer bruges i form af monofilamenter, tråde, tråde, masker, stoffer, bånd og lærreder. Fibrøse CM'er kan skelnesogså i henhold til forstærkningsmetoden: orienteret og stokastisk (tilfældig). I det første tilfælde har kompositter en klart defineret anisotropi af egenskaber; i den anden er de quisi-isotrope. Volumenbrøk fyldstof i fibrøst CM er 60-70%.

Efter matrixtype kompositter skelnes:

Polymer (PCM);

Metal (MKM);

Keramik (KKM);

- kulstof-kulstof(UUKM).

Polymer kompositmaterialer - Det her heterofasiskkompositmaterialer med en kontinuerlig polymerfase (matrix), hvor faste, flydende eller gasformige fyldstoffer er fordelt tilfældigt eller i en bestemt rækkefølge. Disse stoffer fylder en del af matrixens volumen og reducerer derved forbruget af knappe eller dyre råvarer og (eller) ændrer sammensætningen, hvilket giver den de ønskede kvaliteter, bestemt af formålet, egenskaberne ved de teknologiske produktions- og forarbejdningsprocesser , samt produkternes driftsbetingelser. Til dem Langt de fleste plast er, gummi, maling og lak, polymerblandinger, klæbestoffer mv.

Afhængig af typen af ​​polymermatrix skelnes der mellem fyldt termoplast og termoplast (iht. polyethylen, polyvinylchlorid, nylon osv.), syntetiske harpikser (polyester, epoxyphenol osv.) og gummier . Afhængigt af typen af ​​fyldstof er PCM opdelt i dispergeret-fyldt plast (fyldstof - dispergerede partikler af forskellige former, herunder knust fiber), forstærket plast(indeholder et forstærkende fyldstof af en kontinuerlig fibrøs struktur), gasfyldt plast, oliefyldt gummi; Baseret på fyldstoffets art opdeles fyldte polymerer i asbestplast (asbestfyldstof), grafitlag (grafit), trælaminater(træfiner), glasfiberplast (glasfiber), kulfiberplast (kulfiber), organoplast (kemiske fibre), boroplastik(borfiber) osv., samt hybrid, el polyfiber plast (fyldstof - en kombination af forskellige fibre).

Ifølge fremstillingsmetoden kan PCM opdeles i følgende: lægning, vikling, pultrudering, presning mv.

I løbet af denne metode bruges der færdige fyldstoffer. Takket være denne metode er høj homogenitet af produktet garanteret for styrke, og indikatorer kontrolleres. Kvaliteten af ​​det resulterende produkt afhænger dog i høj grad af medarbejdernes dygtighed og erfaring.

Produktionen af ​​håndstøbte glasfiberprodukter er opdelt i flere faser. Den første fase kaldes forberedende, hvor overfladen af ​​matrixen af ​​det forventede produkt rengøres, derefter affedtes og til sidst påføres et lag frigivelsesvoks. I slutningen af ​​den første fase er matrixen dækket med et beskyttende og dekorativt lag - gelcoat. Takket være dette lag dannes den ydre overflade af det fremtidige produkt, farven er sat og beskyttelse mod virkningerne af skadelige faktorer såsom vand, ultraviolet lys og kemiske reagenser. Negative matricer bruges hovedsageligt til at fremstille det færdige produkt. Efter at det specielle gelcoat-lag er tørret, kan du gå videre til næste trin, som kaldes støbning. Under dette trin anbringes indledningsvist skåret glasmateriale i matrixen. Næste processen er i gang dannelse af "skelettet" af det forventede produkt. Derefter påføres harpiksen med katalysatoren, forblandet, på det forberedte glasmateriale. Harpiksen skal fordeles jævnt med børster og bløde ruller i hele matrixen. Den sidste fase kan kaldes rullende. Det bruges til at fjerne luftbobler fra et laminat, der endnu ikke er hærdet. Hvis de ikke fjernes, vil dette påvirke kvaliteten af ​​det færdige produkt, så laminatet skal rulles med en hård rulle. Når det færdige produkt er hærdet, fjernes det fra formen og udsættes for bearbejdning, som omfatter boring af huller, trimning af overskydende glasfiber rundt om kanterne mv.

Fordele ved denne metode:

• der er en reel mulighed for at opnå et produkt af kompleks form og betydelig størrelse med minimal investering;
• produktets design kan nemt ændres, da indlejrede dele og beslag introduceres i produktet, og prisen på udstyret og det nødvendige udstyr er ret lav;
• For at lave matrixen bruges ethvert materiale, der er i stand til at bevare dets proportioner og form.

Ulemper ved denne metode:

• betydelige manuelle arbejdsomkostninger;
• produktiviteten er ret lav;
• kvaliteten af ​​produktet vil afhænge af støberens kvalifikationer;
• Denne metode er velegnet til fremstilling af små produkter.

2. Sprøjtning.

Denne metode er velegnet til små og mellemstore produktioner. Sprøjtemetoden har mange fordele i forhold til kontaktstøbning, selvom der er nogle omkostninger forbundet med indkøb af udstyr til denne metode.

En speciel installation giver dig mulighed for at ansøge beskyttende belægning og plastik. På grund af dette er der ikke behov for foreløbig skæring af materialet og forberedelse af bindemidlet, som et resultat af hvilket delen af ​​manuelt arbejde reduceres kraftigt. Specialinstallationer foretager automatisk en stiv optælling af doser af harpiks og hærder, og de skærer også rovingen i stykker af den nødvendige størrelse (0,8 - 5 cm). Efter skæreprocessen skal dele af tråden falde ned i bindemiddelstrømmen og blive mættet under overførsel til matrixen. Gennem manuelt arbejde udføres komprimeringsprocessen for glasfiber i matrixen ved hjælp af en rullende rulle.

En række fordele ved fremstilling af glasfiber ved sprøjtning:

• tid og nyttig plads spares på grund af det faktum, at der ikke er behov for at skære materialet og forberede bindemidlet;
• det er muligt at reducere antallet af produktionsområder ved at reducere antallet af specielt forberedte steder til støbning;
• produktstøbningshastigheden øges;
• kontrol over produktkvalitet er forenklet;
• lønfonden er betydeligt sparet;
• skyldes, at roving er relativt billigt materiale, så er omkostningerne ved det resulterende produkt reduceret betydeligt.

Når bindemidlet tilberedes i små mængder, forbliver der under manuel støbning op til 5% af bindemidlet på beholderens værktøjer og vægge, hvilket er ret uøkonomisk. Det er kendt, at kvaliteten af ​​det resulterende produkt vil afhænge af installationsoperatørens dygtighed og erfaring. Denne metode bruger samme værktøj som under håndstøbning.

3. Pultrusion.

Pultrusionsteknologien er baseret på kontinuerlig produktion af uniaksialt orienterede profilprodukter af fiberplast. Et profilprodukt med konstant tværsnit af et passende materiale kan opnås ved pultrudering.

Takket være en speciel pultruderingsmaskine fremstilles en glasfiberprofil. En sådan maskine består af en sektion til tilførsel af forstærkningsmaterialer, en matrice, en sektion til imprægnering, en trækenhed og en styreenhed varmeelementer og fra trimningssektionen. Det er bedre at styrke den orienterede fiberpakke i tør tilstand og imprægnere den med en polymersammensætning pumpet gennem den tørre pakke. Takket være denne teknologi kommer luft ikke ind i materialet. Overskydende harpiks vil flyde tilbage i gryden og blive genbrugt. Roving, der bruges som forstærkningsmateriale, afvikles fra ruller i tør tilstand og samles i et bundt på en særlig måde. Derefter kommer materialet ind i imprægneringsanordningen - dette er et specielt bad med harpiks, hvor det er helt fugtet med polyester, epoxy eller andet bindemiddel. Derefter sendes det allerede imprægnerede materiale til en opvarmet matrice, hvis opgave er at danne profilkonfigurationen. Derefter hærder sammensætningen ved den angivne temperatur. Resultatet blev en glasfiberprofil, hvis konfiguration følger formen på matricen.

Det er blevet bevist, at produkter fremstillet ved pultrudering har overlegne egenskaber i forhold til dele fremstillet ved klassiske støbemetoder. Stigningen i omkostningerne ved denne metode skyldes en række fordele, der er karakteristiske for denne proces. Fordelene omfatter streng kontrol af fiberspænding og retningsbestemmelse, reducerede porer og opretholdelse af et konstant fiberindhold i kompositten. Det er indlysende, at selv mellemlagets forskydningsegenskab er klart forbedret. På i øjeblikket Der er udviklet flere varianter af den grundlæggende pultruderingsproces, som er interessante for mange og betyder meget for industrien. Deres fordele er gode elektriske, fysiske, kemiske og termiske egenskaber, høj ydeevne og fremragende dimensionel tolerance. En af disse pultruderingsmetoder er netop beregnet til fremstilling af permanente plade- og pladehalvfabrikata.

Hver metode har dog sine ulemper. Denne metode er karakteriseret ved en sådan ulempe som hastigheden af ​​processen, som vil afhænge af temperaturen og hærdningshastigheden af ​​bindemidlet. Det er normalt lille for lavt varmebestandige polyesterharpikser. En anden ulempe er, at det er vanskeligt at tilvejebringe et konstant tværsnit af produktet langs dets længde, med undtagelse af produkter med en ikke særlig kompleks tværsnitsform - firkantet, rund, I-bjælke og andre. For at opnå produktet skal du kun bruge tråde eller tråde. For nylig er disse ulemper ved fremgangsmåden til fremstilling af profilprodukter imidlertid gradvist blevet elimineret, og anvendelsen af ​​denne proces er udvidet mærkbart. En sammensætning, der er baseret på polyvinylethere og epoxyharpikser, anvendes som polymermatricer. Anvendelsen af ​​sådanne polymermatricer baseret på polysulfon, polyethersulfon og plastificeret polyimid gør det muligt at opnå en støbehastighed af stænger med en diameter på ca. fem mm ved en hastighed på ca. hundrede og to m/min.

For at opnå komplekse forstærkede profilprodukter er det nødvendigt at bruge metoden til at tegne lagdelte materialer, der består af fibrøse måtter eller stoffer. I øjeblikket er der udviklet metoder til fremstilling af rørformede produkter, der kombinerer opvikling af et spirallag og oprømning. Vindmøllevinger, som har en kompleks tværsnitsprofil, kan nævnes som et eksempel på anvendelse af materialer med komplekst kredsløb forstærkning Tooling er allerede blevet udviklet til støbning af halvfabrikata til automotive bladfjedre, som har en buet overflade og et variabelt tværsnit.

4. Vikling.

En af de mest lovende metoder til støbning af glasfiberprodukter er fiberviklingsmetoden, på grund af det faktum, at den skaber den nødvendige fyldstofstruktur i produkterne afhængigt af deres form og driftsegenskaber. Takket være brugen af ​​tråde, bånd, tråde som fyldstoffer, sikrer det maksimal styrke af produkter. Desuden er sådanne fyldstoffer de billigste.

Fiberviklingsprocessen kan beskrives som en forholdsvis simpel metode, hvor forstærkningsmateriale i form af en permanent roving (tow) eller tråd (garn) vikles på en roterende dorn. Særlige mekanismer overvåger viklingsvinklen og placeringen af ​​forstærkningsmaterialet. Disse enheder bevæger sig med en hastighed, der svarer til dornens rotation. Materialet vikles rundt om dornen i form af strimler, der rører hinanden, eller i et eller andet specielt mønster, indtil dornens overflade er helt dækket. På hinanden følgende lag kan påføres i én vinkel eller ved forskellige vinkler vikling indtil den ønskede tykkelse er nået. Viklevinklen varierer fra meget lille, som kaldes langsgående, til stor - periferisk. Dette arrangement indebærer 90° i forhold til dornens akse, der dækker alle spiralvinkler i dette interval.

Termohærdende harpiks tjener som bindemiddel til forstærkningsmaterialet. I vådviklingsprocessen påføres harpiksen direkte under selve viklingen. Tørviklingsprocessen er baseret på anvendelse af roving, som er præimprægneret med harpiks i B-stadiet. Hærdning udføres ved øget temperatur uden overtryk. Den sidste fase af processen er baseret på at tage produktet fra dornen. Hvis det er nødvendigt, kan du udføre afsluttende operationer: mekanisk bearbejdning eller slibemetode. Den grundlæggende viklingsproces er kendetegnet ved mange muligheder, som kun adskiller sig i arten af ​​viklingen, såvel som designfunktioner, kombination af materialer og type udstyr. Strukturen skal vikles som på en rotationsflade. Det er dog muligt at støbe produkter af en anden type, for eksempel ved at komprimere en stadig uhærdet sårdel inde i en lukket form.

Designet ligner en glat cylinder, rør eller rør, hvis diameter varierer fra flere centimeter til flere titusinder. Vikling giver dig mulighed for at danne produkter af koniske, sfæriske og geodætiske former. For at få trykbeholdere og lagertanke skal der indsættes en endehætte i viklingen. Det er muligt at danne produkter, der fungerer under ikke-standardiserede belastningsforhold, for eksempel eksternt eller internt tryk, kompressionsbelastninger eller drejningsmoment. Termoplastiske rør og højtryks metalbeholdere forstærkes, når de er viklet med udvendige bånd. De resulterende produkter karakteriseres høj grad nøjagtighed. Der er dog en anden side af viklingsprocessen. Denne proces er karakteriseret ved lavere produktionshastigheder. Fordelen er, at absolut ethvert permanent forstærkende materiale er egnet til vikling.

Forskellige typer maskiner kan bruges til viklingsprocessen, fra forskellige drejebænke og kædedrevne maskiner til mere komplekse computeriserede enheder karakteriseret ved tre eller fire bevægelsesakser. Der anvendes også maskiner, der løbende producerer rør. For at lette opvikling af store tanke bør bærbart udstyr designes på installationsstedet.

De vigtigste fordele ved viklingsmetoden:

• en metode til at lægge materiale, der er rentabel fra et økonomisk synspunkt på grund af processens hastighed;
• mulighed for at justere harpiks/glasforholdet;
• lav egenvægt, men høj styrke;
• denne metode er ikke tilbøjelig til korrosion og råd;
• relativt billige materialer;
• god struktur af laminater, grundet at profilerne har retningsfibre, og godt indhold af glasmaterialer.

5. Tryk på.

Presseprocessen består i direkte at bibringe den ønskede form produkt under påvirkning af højt tryk, som dannes i formen ved en temperatur med hurtig hærdning af materialet. På grund af ydre tryk i materialet, der presses, opstår dets komprimering og delvis destrukturering af den tidligere struktur. Friktionen mellem materialets kontaktpartikler, som dannes under komprimering, forårsager udseendet af termisk energi, hvilket helt sikkert vil føre til smeltning af bindemidlet. Efter at materialet går ind i en viskoplastisk tilstand, spredes det i formen under tryk og danner en sammenhængende og komprimeret struktur. Hærdningsprocessen er baseret på makromolekylers tværbindingsreaktion på grund af polykondensation mellem bindemidlets frie grupper. Reaktionen kræver varme, hvorunder der frigives flygtige stoffer med lav molekylvægt, såsom methanol, vand, formaldehyd, ammoniak mv.

Parametre for direkte presningsteknologi:

• forvarmningstemperatur;
• trykke pres;
• presning temperatur;
• midlertidig eksponering under pres;
• prepress parametre;

Tryk virker direkte på materialet i formhulrummet under direkte presning, så formdelene kan slides for tidligt. Afhængigt af produktets størrelse kan pressecyklussen variere fra 4 til 7 minutter. Direkte presning af plast til forstærkning har to typer, som afhænger af, hvordan fiberfyldstoffet er imprægneret:

• Tørre, præimprægnerede lærreder og stoffer presses;
• De presses med imprægnering præcis i formen.

Den første metode er mere populær. For at fremstille produkter af relativt simple former anvendes direkte presning. På grund af de høje krav, der stilles til kvaliteten af ​​delens ydre overflade, blev der skabt automatiske installationer til dosering af komponenter ved klargøring af prepreg-emner. Der er designet specielle automatiske manipulatorer, der læsser pakker af emner i presseforme med flere hulrum. Den nye generation af højpræcisionspresser er udstyret med moderne systemer kontrol, takket være hvilken det er muligt at få dele med en overflade af høj kvalitet, og deres omkostninger er omtrent det samme som ståldele.

6. SMC teknologi.

En væsentlig barriere for spredningen af ​​kompositmaterialer er dårlig tilpasningsevne traditionelle teknologier deres produktion til behovene for moderne storproduktion, som også er fuldautomatiseret. I dag forbliver kompositdele stadig "stykvarer". Dyrt arbejde af erfarent personale bidrager i høj grad til omkostningsandelen for disse materialer. På trods af dette har vi i de senere år gjort betydelige fremskridt i udarbejdelsen af ​​automatiserede metoder til fremstilling af kompositter. SMC-teknologi er blevet en af ​​de mest populære udviklinger.

De endelige produkter, der anvender denne teknologi, er genstand for en to-trins proces. Teknologiens første trin er kendetegnet ved, at prepreg produceres på en automatisk transportørenhed, og allerede på andet trin forarbejdes prepreg i stålforme til færdige dele. Lad os beskrive disse stadier mere detaljeret. Umættet polyesterharpiks anvendes som basis for bindematerialet. Dens fordele omfatter lav pris Og kort tid hærdning. Den forstærkende komponent er hakket glasfiber, som er tilfældigt fordelt over hele pladen. Langtidsopbevaring i flere måneder ved stuetemperatur leveret af harpikshærdningssystemet. Kemiske fortykningsmidler øger viskositeten af ​​bindemidlet, efter at glasfiberen er blevet imprægneret i flere størrelsesordener, og forbedrer derved fremstillingsevnen af ​​prepreg og øger også dens holdbarhed. Mineralske fyldstoffer, som indføres i bindemidlet i store mængder, øger brandmodstanden færdige produkter og kvaliteten af ​​deres overflade forbedres mærkbart.

Den resulterende prepreg kan behandles i en automatisk proces takket være presning i opvarmede stålforme. Disse forme ligner i design til sprøjtestøbeforme til termoplast. Takket være bindemiddelformuleringen hærder prepreg ved en temperatur på 150 C og et tryk på 50-80 bar ved en hastighed på ~30 sek/mm tykkelse. Meget lavt hærdningssvind er vigtig egenskab SMC teknologier. På grund af det høje indhold af mineralfyldstof og specielle termoplastiske additiver er krympningen op til 0,05%. De resulterende produkter har en slagstyrke på 50-100 kJ/m2 og en destruktiv bøjningsstyrke på 120-180 MPa. Det er økonomisk muligt at anvende SMC-teknologi, når man producerer højkvalitets kompositprodukter i store mængder fra flere tusinde til hundredtusinder om måneden. Der produceres hundredtusindvis af lignende materialer på det europæiske marked om året. Elkraft-, bil- og jernbaneindustrien er de største forbrugere af disse materialer.

7. RTM (Resin Transfer Molding) metode.

RTM-metoden er baseret på imprægnering og sprøjtestøbning af kompositter, hvor bindemidlet overføres til en lukket matrix, der allerede indeholder fyldstoffer eller præforme. Forskellige stoffer af forskellige vævninger kan fungere som forstærkningsmateriale, for eksempel multiaksialt eller emulsionsmateriale og pulveriserede glasmåtter. Bindemidlet er en harpiks, der gelerer på 50-120 minutter og har en lav dynamisk viskositet. GOST 28593-90 bestemmer viskositeten og geleringstiden for harpiksen.

Denne metode er perfekt til standardvolumener på 500 -10.000 produkter om året. Designet af matrixen består af komposit- eller stålformer, der gentager delens ydre konturer på begge sider. Strukturerne har høje temperaturegenskaber, som holdes på plads af den præcise justering af lukkede stålrammer, der understøttes ved klemmepunkterne.

Denne metode er ideel til fremstilling af matricer fra 0,2m2 til 100m2. Matrixdesignet består af komposit- eller stålformer. Kredsløbsmatrixen består af et lettere og mere fleksibelt design. Halvdelene af matrixen er forbundet med hinanden under påvirkning af vakuum.

Fordele ved RTM-teknologi:

• automatiseret produktion, som reducerer den tilfældige karakter af menneskelig indgriben;
• der er en reduktion og kontrol af mængden af ​​anvendte råvarer;
• materialets påvirkning af miljøet reduceres;
• arbejdsforholdene er blevet forbedret;
• relativt holdbare produkter skabes på grund af bedre imprægnering;
• relativt billigt udstyr.

deres forskelle fra andre traditionelle produkter

Uden moderne innovative teknologier er det umuligt at skabe nyeste løsninger inden for byggeri, samt inden for erhvervs- og boligbyggeri, ved restaurering af motorveje. Tidligere brugte disse teknologier produkter fremstillet af stål, aluminium og armeret beton, men i dag er der intet mere moderne, holdbart og miljøvenligt end syntetiske kompositprodukter fremstillet af polymerforbindelser.

Som regel omfatter sammensætningen af ​​et kompositmateriale to typer komponenter: et bindemiddel (matrix) eller et forstærkningsmateriale. Takket være matrixen er produktet forsynet med en bestemt form og fikserer forstærkningsmaterialet. På grund af dette styrkes matrixen og overfører dens egenskaber til produktet. En sådan kombination af disse egenskaber i stoffer vil med garanti skabe et fundamentalt nyt kompositmateriale.

Typen af ​​forstærkende stof bestemmer typerne kompositmaterialer. Ifølge denne egenskab kan de fyldes, have en fibrøs, lagdelt struktur og også være bulk- og skeletformede. De egenskaber, som et bestemt kompositmateriale har, afhænger af kombinationen af ​​fysiske, mekaniske og kemiske egenskaber, som matrixen og det forstærkende materiale vil have. Kompositmaterialer er for nylig blevet meget populære og bruges meget ofte inden for forskellige områder. Dette kan let forklares med, at disse materialer har en række fordele, der adskiller dem fra andre traditionelle produkter.

De vigtigste fordele ved kompositmaterialer omfatter egenskaber, på grund af hvilke syntetiske materialer har højere styrke og modstandsdygtighed over for deformation, rivning, kompression, forskydning og vridning. Derudover er syntetiske polymermaterialer lettere i vægt, praktiske til transport og installation. Samtidig er der god mulighed også optimere omkostningerne for disse varer.

Kompositten er modstandsdygtig over for de kemiske påvirkninger fra aggressive miljøer, og nedbør vil heller ikke skade den. Materialet er ikke bange for pludselige temperaturændringer og kan bruges effektivt under forskellige temperaturforhold under ugunstige klimatiske forhold. Ud over alt det ovenstående kan vi sige, at dette materiale er helt sikkert for miljø og opfylder fuldt ud alle miljøkrav.

Funktioner af kompositter.

Kompositmaterialer har deres egne karakteristika, der adskiller dem meget gunstigt fra traditionelle byggematerialer. Nye materialer er skabt takket være udviklernes naturlige ønsker om at forbedre egenskaberne af strukturer, der i øjeblikket er i brug, såvel som dem, der er ved at blive sat i drift. Disse teknologier, når de beherskes af bygherrer, giver en ny mulighed for udvikling af mere moderne strukturer og teknologier. En af de mest slående manifestationer af udviklingsfunktionerne polymer materialer, er det faktum, at kompositten er meget udbredt i forskellige områder konstruktion.

Kompositmaterialer kan ganske rigtigt kaldes råmaterialet til det enogtyvende århundredes byggeri. De har det højeste fysiske mekaniske egenskaber ved lav tæthed. De er stærkere end stål og aluminiumslegeringer.

Kompositmaterialer er komplekse heterogene (uens) strukturer, der er dannet ved at kombinere forstærkende elementer med et isotropisk bindemiddel. Forstærkningselementet kan være i form af en tynd fiber, tråd, reb eller stof, giver de fysiske egenskaber af dette materiale, som med garanti er stærkt og stift i retningen af ​​fiberorienteringen, og matrixen sikrer integriteten af strukturen. Nuværende kompositmaterialer har specifik styrke og stivhed i retning af forstærkning, og dette tal kan være mere end 4 gange højere end for stål, aluminiumsarmering og produkter fremstillet af titanlegeringer.

Ved hjælp af den eksterne belastning på materialet i ødelæggelsesøjeblikket bestemmes strukturens styrke. Stivhed eller elasticitetsmodul refererer til egenskaberne af materialer, der bestemmer forskydningen af ​​strukturer under påvirkning af ekstern belastning. Denne egenskab er direkte proportional med fænomenet tab af stabilitet af strukturen i det øjeblik, hvor den udvikler sig variable værdier og der er stor belastning på basen. I sådanne øjeblikke kan den bærende struktur blive ødelagt. Specifik styrke og specifik stivhed er forholdet mellem den ultimative spænding og elasticitetsmodulet i overensstemmelse med materialets tæthed. Med højere specifikke egenskaber af materialer vil strukturen være lettere og stærkere, og tærsklen for tab af stabilitet vil være meget højere.

Til forstærkning af materialer, som regel, højstyrkefibre fra glas, basalt, aramid, kulstof, bor, organiske forbindelser, samt fra metaltråd og knurhår. Disse forstærkningskomponenter kan bruges i form af monofilament, tråd, tråd, tråde samt stof eller mesh.

I et kompositmateriale er matrixen den vigtigste komponent, takket være hvilken integriteten af ​​sammensætningen er sikret, dens form og placeringen af ​​forstærkningsfiberen er fikseret. Takket være matrixmaterialet er det muligt at levere optimal metode fremstilling af elementer, samt vælg det passende niveau af driftstemperatur for kompositten, modstandsdygtighed over for kemiske irriterende stoffer, opførsel af kompositten under indflydelse af nedbør og høje eller lave temperaturer.

Matrixen kan være materialer lavet af epoxy, polyester og nogle andre termohærdende, polymer og termoplastiske materialer. I kompositmaterialer med en fibrøs struktur absorberes den spænding, der opstår under påvirkning af eksterne belastninger, af højstyrkefibre. De sikrer også styrken af ​​strukturen i retning af armeringen. På grund af den retningsbestemte karakter af egenskaberne af kompositmaterialer har de fremragende kvaliteter. Kompositmaterialer kan bruges til at skabe strukturer med egenskaber, der er specificeret tidligere, og som bedst svarer til værkets specifikationer og egenskaber. Takket være mangfoldigheden af ​​fibre og materialer til matrixen samt skemaet, hvorefter forstærkningsprocessen opstår, når der skabes en komposit, er det muligt målrettet at regulere styrke, stivhed, driftstemperaturniveau, kemisk modstand og andre egenskaber.

De store muligheder i den teknologiske proces til fremstilling af materialer i forskellige former bestemmer det brede udvalg af kompositmaterialer, der kan fremstilles. Med forbehold for alle teknologier er det nødvendigt at bruge specielle enheder og udstyr, udstyr og andre maskiner. Med denne teknik kan armeringsstænger bøjes i forskellige retninger til de mest usædvanlige konstruktionsløsninger.

I dette afsnit kan vi se nærmere på, hvad der bruges til at lave kompositmaterialer, hvilken type forstærkningsmateriale og matrix der kan bruges, samt hvilke typer teknologier der bruges i produktionen.

Sammensatte materialer og teknologier.

Forstærkningsmaterialer til kompositter:

		1. Glasfiber. Produktionsteknologi for kompositmaterialer bruger forstærkende materialer såsom glasfiber. Dette materiale er en afledt form af glas smeltet ved ekstrudering. Under fremstillingsprocessen føres smeltede tråde gennem spindefiltre, som bliver meget stærke. Dette materiale, i modsætning til glasprodukter, går ikke i stykker eller går i stykker, men forbliver meget holdbart og tillader produktion af stoffer og kabler fra det til forskellige formål. Som regel er det meget ofte og meget brugt i opførelsen af ​​huse, fundamenter til kapitalbyggeri, samt ombygningsarbejder på motorvejen. Glasfiber bruges også til termisk isolering af facader og lydisolering. Glasfiber bruges jævnligt til både efterbehandling og byggematerialer for eksempel glasfiberarmering, beklædningspaneler, brædder, glasfiberfliser. Dette materiale er brandsikkert, så det er sikkert for alle lokaler, både kommercielle og boliger. Sammenligner du glasfiber med konventionelle materialer, sammenligner kompositten sig godt i pris. Denne teknologi gør det muligt at fremstille materialer med en specifik styrke, der er højere end den specifikke styrke af stål. Det er også meget vigtigt, at glasfiber kan gives absolut enhver form.
		2. Basaltfiber. Et andet meget populært materiale til fremstilling af kompositter er basaltfiber, som er lavet af klipper, der strukturelt ligner basalt, basanit og gabradiabase. Kombinationer af disse materialer anvendes også. Denne fiber produceres i specielle ovne ved høje temperaturer. Materialerne smelter og flyder frit gennem et specielt udløb. Basaltfiber kan være af to typer - korte og kontinuerlige forskelle mellem disse to typer er i selve materialets egenskaber. Det er meget udbredt i produktionen af ​​filtre. Dette materiale er let og holdbart, hvilket gør det med succes brugt til forstærkning af betonkonstruktioner. Basaltfiber bruges i byggeriet, på grund af hvilken strukturen væsentligt forbedrer dens kvaliteter med hensyn til slagstyrke, frostbestandighed og vandbestandighed af strukturer. Basaltfiber bruges til at lave termisk isolering og brandbeskyttelse, basalt-plastarmering, fyldstoffer til ultrafine filtre, blandinger til betonarmering, isolering af forskellige maskiner, der fungerer under ugunstige forhold. vejrforhold og på meget lave temperaturer. Basaltmåtter og fiberplader er lavet af dette materiale, som efterfølgende bruges til foring af rørledninger. De vigtigste fordele ved produkter fremstillet af basaltfiber er egenskaber som høj modstandsdygtighed over for kemiske angreb, lav vægt og en meget fordelagtig pris. Den porøse struktur af basaltfibre undertrykker ikke gennemløb, og fibre fremstillet af basaltfibre korroderer ikke og har ikke en katodisk effekt, i modsætning til metalprodukter.
		3. Kulfiber. Kulfiber bruges også til fremstilling af kompositmaterialer. Dette materiale er et stof, der kun indeholder carbonatkul. Først fremstillet og patenteret af Thomas Edison i slutningen af ​​det 19. århundrede, er dette materiale et superstærkt element, der kan fremstilles ved at behandle organiske fibre ved høje temperaturer. Fremstillingen af ​​kompositmaterialer ud fra carboncarbonat er en meget kompleks proces, der udføres på en omfattende måde. Efter at materialet er fuldstændig hærdet og grafitiseret, vil mængden af ​​rent kulstof i fiberen være omkring 99%. Kulstofkompositter bruges hovedsageligt til fremstilling af fragmenter fly, samt enheder, der oplever konstant høje belastninger. Dette materiale smelter ved en meget høj temperatur, så det bruges med succes til termisk isolering i produktionen af ​​vakuumovne. Derudover har kulstofkompositten evnen til effektivt at absorbere elektromagnetiske bølger, hvilket er meget udbredt i radioteknik. Kulfiber har ekstrem høj kemisk resistens. Det bruges i produktionen af ​​rumfartøjer, supersoniske fly, racerbildele, skærme, der absorberer elektromagnetiske bølger, samt til produktion af professionelt sportsudstyr. Hvis vi sammenligner kulfiber med traditionelle materialer, er det nye teknologiske materiale let og holdbart, hvilket gør det muligt at erstatte enhver plastik og metal.
		4. Aramidfiber. Aramidfiber bruges også meget ofte til fremstilling af kompositmaterialer. Det kaldes også nogle gange Kevlar. Det er et holdbart syntetisk materiale opnået fra copolymertråde ved at opvarme dem til fem hundrede grader. Dette materiale kommer i flere varianter, såsom para-aramid og meta-aramid fibre. Sidstnævnte har meget høj varmebestandighed, så de kan bruges til at skabe tøjtilbehør. Aramidfibre er meget udbredt i mange typer industrier. De kombinerer lethed og styrke. De bruges til design af rumfartskøretøjer, racerbildele samt til produktion af arbejdstøj og udstyr til racerløbere, militæret, brandmænd og andre specialområder. Det er vigtigt, at aramid bruges til fremstilling af kropsrustning, kabelfletning, kraftige kabler, brandhæmmende beklædning og forstærkning. bildæk. Dette materiale er meget højt niveau trækstyrke, samt høj modstand mod kemiske angreb og højt smeltepunkt. Takket være disse kvaliteter har aramidfiber praktisk talt ingen analoger, hvilket gør det muligt at fremstille rovings fra det. De er bundter samlet af tråde af denne fiber. Rovings kan variere i tæthed eller tykkelse, dette afhænger af antallet af fibertråde i bundtet, trådens diameter og typen af ​​råmateriale, som det er fremstillet af.

Rovings fremstilles baseret på de ovenfor beskrevne fibre. Roving- er et bundt samlet af kontinuerlige fibertråde. Rovings adskiller sig i: tæthed eller tykkelse - antallet af fibertråde i et bundt, diameteren af ​​en enkelt tråd, typen af ​​råmateriale, som de er lavet af, typen af ​​smøremiddel og formål. De har deres hovedbetegnelse i tex ("tex") - dette er vægten af ​​1 kilometer roving i gram. Rovings leveres i ruller eller ruller, hermetisk pakket i film.

		Glasroving er en kontinuerlig tråd vævet af glasfilament. For at angive tykkelsen af ​​rovingen, som afhænger af hvor mange tråde den indeholder, bruges tex-værdien. Dybest set produceres roving på specielle vævede viklingsenheder ved hjælp af individuelle glasfiberstrenge. Det færdige glasreb er foreskrevet med en speciel termoplastisk lim kaldet et smøremiddel. Ved hjælp af glasroving er det muligt at fremstille beslag, forskellige profiler samt rotationscylindre, rør, tanke, som kan bruges til at opbevare og transportere kemiske reagenser. Roving kan bruges som forstærkningsmateriale. På grund af det faktum, at prisen er meget overkommelig, er materialet let og plastik, det bruges meget ofte til efterbehandling og udsmykning af facader. Roving bruges også til fyldning af plast, fremstilling af pultruderede profiler, bygningsarmering, termoplastisk forstærkning samt til fremstilling af glasfiber, forbedring af kvaliteten asfaltbetonbelægning, samt til fremstilling af rør og beholdere, der anvendes ved højtryk. Produkter baseret på glasroving har mange fordele. Først og fremmest er det overkommeligt, højstyrke, sikkert, modstandsdygtigt over for ugunstige forhold, immunt over for skader og kan bruges som et termisk isoleringsmateriale i lang tid.
		Basalt roving er i virkeligheden et reb, hvori solide basalttråde er jævnt strakte. For at lave tråde knuses grovkornet basaltknust sten, sigtes, vaskes og tørres. Bagefter fyldes denne sammensætning i rekuperative smelteovne, hvor krummerne opvarmes til 1500 grader. Sammensætningen begynder at smelte og strømme ind i føderen, hvorefter den kommer ind i spindedyseføderen, hvorfra den trækkes ud ved hjælp af en speciel anordning, der danner kontinuerlige tråde. Spindemetoden afgør, om rovingen skal være enkeltrullet med lige tråde eller foldet. Stoffets høje styrke og immunitet over for aggressive miljøer gør det muligt at bruge roving til fremstilling af rør til transport kemikalier, gasser ved høje temperaturer og brændstoffer og smøremidler. Basaltbaseret roving bruges også til fremstilling af stof og prepregs, konstruktionsbeslag, plastarmering og betonprodukter til fremstilling tag installationer og beklædningsmateriale, i produktionen af ​​varmeisoleringsmåtter, for at forbedre asfaltbelægningen i anlægs- og ombygningsarbejde på veje.
		Carbon roving er tråde vævet af enkelte kulfibre. Fibertrådene, der udgør materialet, har en meget lille diameter, op til 15 mikron, på grund af hvilke bundtet har meget høj trækstyrke. Desuden er materialet meget let vægt. Under produktionen opvarmes de til 1700 grader og behandles kemisk, hvilket resulterer i forkulning. Rovings sælges i ruller, men de skal opbevares tørt. Carbon roving kan bruges i byggeri, skibsbygning og flyproduktion. De høje mekaniske egenskaber, som rovings har, gør det muligt at laminere og forstærke systemer, der indeholder epoxy-, vinyl- eller polyesterharpiks. Rovings indeholdende kulfilamenter bruges til medicinske formål, inden for byggeri, elektroteknik, fly og raketteknik, i olieindustrien, rumindustrien og til fremstilling af sportsudstyr. Fordelene ved carbon roving er indlysende - sammenlignet med traditionelt brugte materialer har den høj trækstyrke, ruster ikke, og kan modstå ekstremt høje temperaturer. Kulfibrene, der udgør slæbet, er i stand til at fange alfapartikler, og deres egenskaber gør det muligt at skabe sømløse produkter af komplekse former.

Typer af sammensatte bindemidler. Sammensatte matricer:

1. Epoxy bindemiddel.

Sammensatte bindemidler og matricer kan være forskellige typer. Meget ofte bruges et epoxybindemiddel, som er dannet af et stof fra epoxygruppen. Dette materiale har en tredimensionel struktur, der er modstandsdygtig over for alkaliske, sure og halogenopløsninger. Epoxybindemidler er meget udbredt i en lang række industrier. Det bruges til at lime forskellige typer forstærkningselementer og opnå et kompositmateriale af høj kvalitet. Det bruges også som tætningsmiddel til elektroniske enheder, forskellige printkort og andre enheder. Dette bindemiddel er meget brugt i byggearbejde såvel som til husholdningsformål.

2. Polyimidbindemidler.

Ikke mindre berømt og populær er polyimidbindemidlet. Disse stoffer tilhører den varmebestandige klasse af materialer, der har en kompleks struktur med et stort antal bindinger mellem partikler. På grund af disse partiklers varmebestandighed bruges dette materiale som bindemiddel i termiske beskyttelsessystemer til rumfartøjer, i raketindustrien og i mange andre produkter, der bruges ved aggressivt høje temperaturer. Når du vælger denne type bindemiddel, er det nødvendigt at tage højde for toksicitetsfaktoren for dette materiale, et meget højt viskositetsniveau, når normale temperaturer, en ret høj pris, som er forbundet med en lang produktionsproces.

3. Polyester bindemiddel.

Polyesterbindemidler er et produkt, der dannes under polymerisationen af ​​estere med mættede partikler. Det særlige ved dette stof er, at det indeholder en høj procentdel styren, som opstår under polymerisationsprocessen. Dette kan føre til to negative træk ved dette materiale - udover dets porøse struktur kan det også være giftigt. Dette bindemiddel er dog billigere end et epoxybindemiddel, og har desuden en lavere viskositet og er lettere at påføre.

4. Phenol-formaldehyd bindemiddel.

Phenol-formaldehyd-bindemidlet er kendetegnet ved, at driftstemperaturniveauet kan være meget højt. Det er også vigtigt, at dette materiale er meget tilgængeligt, da det er et biprodukt af syntesen af ​​olieprodukter. Den har god flydende, takket være hvilken det er muligt at få produkter i forskellige konfigurationer. Takket være brugen af ​​dette bindemateriale er det muligt at opnå et velimprægneret forstærkningselement i kompositmaterialet.

5. Kulstofbinder.

Kulstofbinderen vil gøre det muligt at fremstille et produkt med meget høje fysiske og mekaniske egenskaber. Dens lineære koefficient termisk ekspansion≈10-7-10-8; varmeledningskoefficient op til 1000 W/m.K; elasticitetsmodul E≈600 GPa. Dette stof har også fremragende elektriske egenskaber, såvel som høj kemisk inerthed. Denne binding bruges til fremstilling af motordyseblokke, varmebestandige fliser og også i elektriske komponenter.

6. Cyanatesterbindemiddel.

Cyanatetherbindemidlet har høj strålingsmodstand, variable mekaniske egenskaber, der afhænger af behandlingstid, samt lav fugtabsorption og lav dielektrisk konstant. Derudover er cyanatesterbindemidler meget modstandsdygtige over for temperaturændringer, som i andre materialer kan forårsage mikrorevner og efterfølgende nedbrydning af stoffet. På grund af disse egenskaber er cyanatester meget udbredt i kompositmaterialer til rumindustrien. Stoffet anvendes til fremstilling af reflektorer, radomer, antenner, reflektorer samt formstabile rumlige strukturer.

GELCOATS Til at belægge kompositmaterialer bruges modificerede harpikser kaldet gelcoats. De er lavet af polyester el epoxyharpiks, på grund af hvilken kompositten vil have en glat blank overflade. Gelcoaten skal påføres med en sprøjtepistol, som garanterer et jævnt lag uden afskalning. I processen med at danne en del anvendes ofte en speciel matrix-type gelcoat, som kan påføres i et tykkere lag. Som regel er glasfiberprodukter belagt med denne harpiks, hvilket skaber yderligere beskyttelse og forlænger materialernes levetid. Også ved hjælp af gelcoat males overfladen i den ønskede farve.

Information om teknologier til fremstilling af kompositmaterialer kan læses