Необработанная поверхность

степени зависела от температуры воды. Плохой адгезионной прочностью отличалась ювенильная поверхность Ечстекла. Результаты показали, что .прочность адгезионного соединения смолы с химически очищенной, загрязненной или ювенильной поверхностью стекла (во всех случаях без аппрета) не менялась. Многие исследователи полагают, что если бы можно совместить смолы с необработанными волокнами в процессе формования, то отпала бы необходимость в аппретирующих добавках. Однако полученные результаты не подтверждают подобного предположения.

В то время как образование химической связи между сила-нольными функциональными группами и поверхностью стекла довольно хорошо установлено, значительно труднее получить данные о предполагаемом образовании химических связей между аппретом .и смолами. Стерман и Марсден :[i!2] определили зкстрагируе-моеть бензолом и трихлорэтиленом соответственно полистирола и полиэтилена из композитов с необработанными волокнами из Е-стекла и аппретированными З-метакрилоксипропилтриметоксиси-ланом. Анализ обоих полимеров показал, что после длительного экстрагирования на поверхности стекла сохраняется тонкий слой смолы. Йоханнсон и др. [5] использовали метилметакрилатсти-рольный сополимер с мечеными атомами С14 для определения

2. Характеристики смол. Хорошая адгезия смолы к волокну возможна в том случае, если поверхностное натяжение смолы меньше, чем волокна, и, следовательно, его поверхность хорошо смачивается смолой. Например, поверхностное натяжение раствора эпоксидной смолы, такой, как диглицидиловый эфир бисфено-ла-А, в ацетоне (12,5 вес. %) составляет 23,3-10~5 Н/см .[28], т. е. меньше поверхностного натяжения борного и графитового (Thor-nel-50, обработанного в HNO3) волокон, для которых оно равно соответственно ~38-10~5 Н/см и ~25-Ю-5 Н/см. Удаление ацетона из раствора смолы и ее отверждение приводят к увеличению ее поверхностного натяжения. Так, критическое поверхностное натяжение отвержденной аминами эпоксидной смолы бисфенола-А составляет 45-Ю-5 Н/см [20]. Если учесть, что для необработанного волокна Thornel-50 оно почти равно нулю, то поверхностное натяжение смолы, равное 45-10~5 Н/см, будет слишком велико, чтобы происходило смачивание поверхности графита. После окисления азотной кислотой поверхностное натяжение волокна Thornel-50 повышается до (20-=-30) -Ю-5 Н/см [23], приближаясь к поверхностно'му натяжению эпоксидной смолы. Благодаря этому у композитов с окисленными в HNO3 графитовыми волокнами Hitco HMG-50 прочность на сдвиг возрастает до 6 кгс/мм2, в то время как у композитов с необработанными волокнами она составляет 2,45 кге/мм2 [88]. Энергия разрушения поверхностей с повышенной активностью явно приближается к поверхностной энергии разрушения эпоксидных смол.

Механические свойства композита в значительной мере зависят от степени молекулярного взаимодействия волокна со смолой на поверхности раздела. Для достижения максимальной адгезионной прочности необходимо знать природу этого взаимодействия. Тот факт, что удельная поверхность волокна небольшая, еще не означает отсутствие достаточного взаимодействия между волокном и смолой. Так, в табл. 1 показано, что композиты, армированные необработанными волокнами стекла, бора и карбида кремния с незначительной площадью адгезионного соединения, обладают высокой прочностью на сдвиг; напротив, материалы, армированные

композитов приведены в табл. 23. Значительное повышение сдвиговой 'прочности композитов на основе обработанных волокон Hitco, Courtaulds и Morganite по сравнению с необработанными волокнами объясняется не увеличением удельной поверхности волокна,, а скорее ее реакционной способностью.

В работе [2] выражено мнение, что, хотя статическая усталость или эффекты длительного нагружения имеют место, однако в основном признается, что для армированных пластиков, эти явления, по-видимому, несущественны. Ввиду значительного различия видов разрушения композитов с поверхностно обработанными и необработанными волокнами, кажется довольно стран-

На рис. 14 показана температурная трещина в образце с необработанными волокнами. Такие трещины гораздо более многочисленны в образцах с необработанными волокнами, чем с поверхностно обработанными, однако они существуют и в тех, и в других. В докладе [10] сообщалось, что эти поперечные температурные трещины, по-видимому, не распространяются при усталостном нагружении.

Под действием статического сжимающего напряжения, при циклическом пульсирующем сжатии и при нагружении с циклом растяжение — сжатие свойства композитов с необработанными волокнами были несколько хуже, чем с поверхностно обработанными при том же составе смолы. Механизм разрушения при сжатии можно понять при изучении неразрушившихся усталостных образцов, в которых иногда обнаруживается локальное выпучивание волокон на поверхности образца. Путем воздействия

на основе как поверхностно обработанных, так и необработанных высокопрочных (типа II) волокон. Эти результаты приведены на рис. 17. Очевидно, что более высокая прочность волокон отражается в статической прочности композитов, однако влияние усталости оказывается значительно большим, чем для волокон типа I, особенно для композитов с необработанными волокнами. Исследований разрушения таких образцов не было проведено. Не должно вызывать удивления увеличение влияния усталости вследствие роста деформации разрушения. Статическая деформация разрушения композитов с волокнами типа I составляет примерно 0,5%, в то время как для композитов с волокнами типа II — примерно 1%.

Для сравнения влияния окружающей среды, в частности воздуха, масла или воды (при 100° С), авторы [2] нанесли на график нормированное начальное напряжение в зависимости от логарифма долговечности для случая разрушения, определенного различными долями начального напряжения в цикле. Им удалось произвести полное сравнение только при весьма высоких уровнях напряжений, и для этого были выбраны напряжения, равные 75 и 90% от начального. Было найдено, что результаты в случаях масла и воздуха почти совпадают для композитов как с обработанными, так и с необработанными волокнами. В воде при 100 °С повреждения композитов обоих типов были примерно одинаковыми. Были проведены исследования [2] распространения трещины при кручении, из которых следовали аналогичные выводы. Нагружение кручением в виде, представленном в работах [12, 2], едва ли возникает на практике из-за очень низкой крутильной жесткости однонаправленных углепластиков. Однако проведенные исследования подчеркнули значение видов нагружения, при которых матрица и поверхность раздела испытывают существенные деформации.

Установка детали для протягивания на протяжных станках производится на жесткой или шаровой опоре. Установку детали на жесткой опоре (рис. 90, а) применяют, когда торец детали подрезан перпендикулярно оси отверстия. Если торец детали не подрезан (черная, необработанная поверхность) или подрезан неперпендикулярно оси отверстия, деталь устанавливают для протягивания на шаровой опоре (рис. 90, б).

Определенное влияние на топливную экономичность и токсичность оказывает конструкция и качество изготовления впускных трубопроводов. Необработанная поверхность впускного трубопровода ухудшает наполнение цилиндров, по-разному формирует топливную пленку на поверхности патрубков отдельных цилиндров, приводит к неравномерности распределения и необходимости

4 — необработанная поверхность с окалиной и т. п.), а также табл. 15 1 позволяют отметить, что с увеличением предела прочности ав стали повышается ее чувствительность к резким изменениям формы, влиянию шероховатости поверхности и размеров детали. Это означает, что при разработке конструкции валов из высокопрочных сталей следует уделять особое внимание уменьшению концентрации напряжений и шероховатости поверхности.

Шлифование Об точка Обдирка Необработанная поверхность с окалиной и т. д.

1 — шлифованная поверхность; !— полированная поверхность; 3 — поверхность после чистовой обточ-ки; 4 — грубо обточенная поверхность; 5 — необработанная поверхность после прокатки; б— поиерх-ность, корродированная в пресной воде; 7 — поверхность, корродированная в морской воде

J — шлифованная поверхность; 2— полированная поверхность; 3 — поверхность после чистовой обточки; 4 — грубо обточенная поверх» ность; 5 — необработанная поверхность после прокатки; б— поиерх-ность, корродированная в пресной воде; 7 — поверхность, корродированная в морской воде

Обработанные поверхности узлов и приборов из сталей 1X18—Н10Т, ЗОХГСА, 1Х17Н2 оказались коррозионностойкими, в то время как необработанные поверхности подверглись коррозии. Необходимость обработки поверхностей конструкционных металлов и сплавов подтверждается тем фактом, что в павильоне жалюзийном необработанная поверхность стали 1Х18Н10Т была подвержена коррозии в шесть раз больше, чем у стали 1Х17Н2, хотя последняя при всех условиях эксперимента оказалась менее коррозионностойкой, чем сталь 1Х18Н10Т.

Поверхность металла пбсле отливки покрыта пленкой из оксидов и продуктов атмосферной коррозии. При обработке металлической поверхности резанием для снятия этой „литейной корки" свойства поверхностного слоя металла изменяются на некоторую глубину вследствие пластической деформации - наклепа. Наклепанный слой обладает несколько иными физико-химическими свойствами, чем необработанная поверхность. Своеобразные и глубокие изменения поверхности происходят также при механической полировке ее различными абразивами. В этом случае наблюдаются пластическая деформация поверхностных слоев, течение металла и заполнение, неровностей. В принципе, любая обработка поверхности приводит к заметному изменению свойств наружного слоя. Поверхность металла покрыта оксидной пленкой, которая при нарушении ее целостности довольно быстро восстанавливается. Установлено, что свежеобразованная (по месту излома или зачистки) под раствором электролита поверхность металла химически весьма активна, но эта активность очень быстро (по мере восстановления пленок) утрачивается [66]. 10 •

ны кратчайшей размерной связью. Это обеспечивает получение размера с допустимой погрешностью, а для размеров, определяющих относительный поворот, с наименьшей погрешностью. Предпочтение отдается тем поверхностям, от которых проставлено наибольшее число размеров или которые связаны с последними. Так как для первой операции базой является необработанная поверхность, то она выбирается из тех возможных базовых поверхностей, которые имеются в заготовке. Затем устанавливается соответствие между базовыми и обрабатываемыми поверхностями по классам точности и классам чистоты. Это обеспечивает условие, при котором базовая поверхность не ухудшает состояние обрабатываемой поверхности и состояние детали на рассматриваемом этапе обработки. В этом случае, если выбранная поверхность не может служить в качестве базы (малая площадь, длина и т. п.), производится перерасчет размерных цепей по известным и отработанным методикам и решение задачи повторяется сначала.

Фиг. 94. Фактор поверхности в зависимости от состояния поверхности детали и предела прочности о • / — шлифованная поверхность; 2 — полированная поверхность; 3 — поверхность после чистовой обточки; 4—грубо обточенная поверхность; 5 — необработанная поверхность после прокатки; 6—поверхность, корродированная в пресной воде; 7—поверхность, корродированная в морской воде.

Необработанная поверхность (окалина и т. п.) 0,75 0,65 0,45