Армированной волокнами

Стеклопластики нашли широкое применение в конструкциях разработанных и построенных в США маломестных транспортных средств. Примеры таких транспортных средств представлены на рис. 2 и 4. На рис. 2 показан вагон «Старкар» корпорации Alden. Вагоны этой системы имеют следующие характеристики: длина 4,2 м, ширина 2 м, высота 2,7 м, масса 1,6 т, номинальная мощность 60 л.с., максимальная скорость 48 км/ч, ускорение при изменении скорости от 0 до 40 км/ч 1,2 м/с2. Конструкция такого вагона и его оборудование описаны корпорацией Alden [1]. Кабина вагона выполнена из армированной стекловолокном полиэфирной смолы, обладающей огнеупорными свойствами. В качестве армирующего наполнителя использовалась рубленая ровница из стекловолокна, так же как и при изготовлении корпусов автомобилей, лодок и т. д. Выбор такого материала обусловлен следующими факторами: способностью материала поглощать энергию ударов, что позволяет кабине вагона выдерживать интенсивную эксплуатацию без существенной деформации; качеством отделки, сравнимым с качеством отделки лучших автомобилей вследствие объемной окрашенности и гладкой поверхности; минимальными затратами на обслуживание.

В последнее время для специальных заправочных станций используют также горизонтальные цилиндрические стальные резервуары емкостью 300 м5. Эти одностенные резервуары снаружи покрывают пластмассой, армированной стекловолокном (OfК). Изнутри такие резервуары имеют футеровку, стойкую к воздействию жидкого топлива. Резервуары такого типа обычно оборудуют привариваемыми или прикрепляемыми на фланцах стальными купольными колодцами; типоразмеры их тоже стандартизованы. Благодаря наличию полимерного покрытия (при условии, что и купольные колодцы имеют такое же покрытие) требуемая плотность защитного тока не превышает нескольких микроампер на 1 кв. м. Таким образом, для резервуара емкостью 300 м3 с двумя купольными колодцами с общей площадью поверхности 400 м2 при принятой плотности защитного тока 10 мкА-м-2 требуемый защитный ток составил бы всего 4 мА. Если же купольные колодцы имеют только битумное покрытие, то защитный ток, как известно из

Рис. 19.2. Измерительные контакты для определения профилей разности потенциалов AU: 1 — ножевые контакты из стали St37.ll1; 2 —покрытие из твердого сплава Видна; 3—труба из пластмассы, армированной стекловолокном; 4 — обсадная колонна 7", толщина стенки « = = 7,1' мм; 5 — расстояние До второго контакта 8 м

В качестве измерительного зонда используют два расположенных один над другим измерительных контакта, выполненных в виде ножей (рис. 19.2). Они соединены электроизолирующей трубой из пластмассы, армированной стекловолокном. Оба контакта введены в самую внутреннюю обсадную трубу. Для этой цели она должна быть очень тщательно очищена и практически не иметь остатков цемента. Для предотвращения погрешности под влиянием параллельно приложенных электролитических напряжений среда в обсадной трубе во время из-, мерения должна иметь высокое удельное электросопротивление. Для этого заливают например котловую питательную воду (деионизован-ную) или дизельное топливо.

После эксплуатации в течение двух лет покрытия отслоились от коррозионностойкой стали, вследствие чего требуемый защитный ток резко увеличился. Повышение плотности защитного тока в опытном порядке даже до 1,5 мА-м~2. не смогло подавить образование коррозионного элемента. По этой причине трубы из коррозионностойкой стали заменили теплостойкими трубами из пластмассы, армированной стекловолокном. После этого при средней плотности защитного тока около 1 мА-м~2 была достигнута полная катодная защита с потенциалом выключения Uaus=—0,95н—1Т05 В (по медносульфатному электроду сравнения).

1.1. Корпус защитного преобразователя с цоколем из пластмассы, армированной стекловолокном, подсоединительная коробка типа домового ввода, щит со счетчиком* преобразователь систем защиты от коррозии (10 А, 40 В), клеммная колодка, кабельные зажимы, электрическая проводка, в комплектном смонтированном виде

точки зрения жесткости такие материалы нередко уступают металлам и сплавам. Например, слоистые пластины, изготовленные из полиэфирной смолы, армированной стекловолокном, обладают модулем упругости ?=1000—2000 кгс/мм2. Повысить жесткость композитов можно за счет использования волокон, обладающих хорошей жесткостью. Например, для упрочнения можно воспользоваться углеродными волокнами или борволокнами. Однако следует иметь в виду, что в таком случае стоимость композитов значительно возрастает. Наибольший практический интерес представляют из-гибная жесткость и жесткость на кручение. Существенными факторами в таком случае являются характеристики поверхностных слоев слоистого композита и расстояние от центральной оси. Можно набирать композит таким образом, что жесткость его будет существенно повышена. С этой целью используются конструкции с наполнителем, показанные на рис. 2.17. В центральной части таких конструкций располагается наполнитель (легкий материал), а поверхности изготовлены из материалов, обладающих высокой жесткостью, например из пластмассы, армированной волокном, которая прочно связана с наполнителем. Такие конструкции носят название слоистых конструкций с наполнителем. В качестве наполнителя могут быть использованы сотовые конструкции, пористые материалы и т. д.

Особенности проведения испытаний на четырехточечный изгиб показаны на рис. 3.20. На рис. 3.21 дано разбиение на элементы, использованное при выполнении расчетов. Исходя из симметрии, рассматривалась лишь половина экспериментального образца. Рассматриваемая часть разбивалась на 259 элементов. Число узлов составляло 161. В табл. 3.1 в качестве исходных данных приведены характеристики пластмассы, армированной углеродным волокном, и пластмассы, армированной стекловолокном.

дят для оценки трещиностойкости композита, обладающего нелинейными свойствами, как, например, пластмассы, армированной стекловолокном. Для таких материалов при определении величины J необходимо использовать нелинейную модель разрушения, т. е. желательно использовать значения /1C.

Экспериментальные значения для эпоксидной смолы, армированной стекловолокном в одном направлении: ф толщина 3,2 мм, ширина 16 мм, X толщина 1,6 мм; О экспериментальные значения для полиэфирной смолы, армированной стеклотканью с атласным переплетением.

Для полиэфирной смолы, армированной стекловолокном,

Шмитца и др. [32]. Особый интерес к этой системе обусловлен, & частности, стремлением установить, в какой степени прочность матрицы влияет на допустимый уровень развития реакции на поверхности раздела. Результаты указанных выше работ приведены на'.рис. 11. Каждая точка получена, как правило, усреднением результатов двух или более измерений. Представленные данные получены для четырех партий ленты Ti75A—В, армированной волокнами со средней прочностью от 285 до 346 кГ/мм2. Средняя прочность ленты в этих партиях составляла 98, 100, 99 и 100 кГ/мм2, что свидетельствует о стабильности качества применявшегося в исследовании материала. Стабильными были и результаты, полученные при каждом режиме термической обработки.

рицей, армированной волокнами бора и углерода расположенными под углами 0/±45°, 0/±45/90° и 0/±60°, вязкость при разрушении путем отрыва (отслаивания) тоже изменяется линейно с ростом объемной доли волокон (рис. 22). Зависимость модуля и прочности при растяжении от объемной доли волокон также близка к линейной, и, значит, вязкость разрушения можно характеризовать с помощью любого из этих параметров. В волокнистых композитах увеличение вязкости разрушения обычно сопровождается повышением прочности, хотя металлические конструкционные материалы обычно ведут себя противоположным образом

Испытания на длительную прочность композитов с металлической матрицей, армированной волокнами бора, очень ограничены. В работе [66] осуществлены некоторые эксперименты на ползучесть и длительную прочность при растяжении композитов, изготовленных из алюминия 6061, армированного волокнами бора,

Композиции, полученные при малых давлениях пропитки, характеризуются развитой поверхностью разрушения с вырывом отдельных волокон и обладают низкой прочностью. Те же композиции, полученные при средних, оптимальных давлениях, характеризуются развитой'щеповидной поверхностью разрушения (подобной поверхности излома древесины) и максимальной прочностью. Например, для композиционного материала с алюминиевой матрицей (силумин), армированной волокнами карбида кремния, экспериментально установлено оптимальное давление 5 кгс/см2 [8].

Композицию на основе меди, армированной волокнами вольфрама, получали методом намотки вольфрамовой проволоки на цилиндрическую оправку, последующего осаждения на поверхность волокна электролитической меди и диффузионной сварки под давлением пакета, набранного из нескольких слоев волокна с медным покрытием. Диффузионная сварка осуществлялась в вакууме при температуре 700° С, давлении 800 кгс/см2 и времени выдержки 60 мин [146, 172]. Получений таким образом материал, содержащий 37 об.% вольфрамового волокна с диаметром 20 мкм, имел прочность 120 кгс/мм2. При этом же содержании волокна, но диаметром 40 мкм, предел прочности композиционного материала был равен 135 кгс/мм2.

Так, композит с матрицей из чистой меди, армированной волокнами вольфрама, относится к первому классу; если Си легирована небольшим количеством Ti, то этот композит следует отнести ко втором}' класс}'. При повышенных концентрациях титана на поверхности раздела появляются интерметаллические соединения и композит следует отнести к третьем}' классу.

123. Сведения о процессах первичного производства композиционных материалов с алюминиевой матрицей, армированной волокнами [8]

гии v миниевой матрицей, армированной волокнами

качество) достигается частичным удалением волокон, что придает материалу способность к своего рода обратимой "деформации", обеспечивая тем самым приемлемую вязкость. Пропитка тканых покрывал и матов из углеродных волокон, а также предварительно сформованных из этих волокон объемных тел жидким кремнием вызывает превращение углерода в SiC, что приводит к образованию нового композиционного материала с кремниевой матрицей, армированной волокнами SiC, получившего название "Silcomp". Из него можно изготавливать большие по размерам конструкции.

Технология производства изделий с полимерной матрицей, армированной волокнами, включает следующие основные операции:

Как известно, имеются две принципиально различные возможности достижения высокой прочности: одна, традиционная,— улучшение различными способами прочности пластичных металлических сплавов; другая, получившая развитие в последнее время,— создание композиционных материалов на металлической или неметаллической основе, армированной волокнами (дискретными — нитевидными кристаллами или непрерывными) часто не пластичных и неметаллических соединений.