Прочность стеклопластика

При естественном старении (20°С) прочность становится максимальной через четверо — пятеро суток после закалки, причем скорость упрочнения в первые часы значительно мень-

Вероятностный расчет на прочность становится весьма актуальным в связи с тем, что нагрузки являются случайными функциями времени и пределы выносливости имеют большие колебания из-за неоднородности материала, технологии изготовления и других факто-

- периодической сушкой покрытия. При выдержке покрытий в сухом воздухе после экспозиции в летучих электролитах НС1, СНзСООН адгезионная прочность восстанавливается, хотя и не полностью, что, очевидно, связано с ростом прочности слоя продуктов коррозии при удалении воды, а также упрочнением связи полимер-продукты коррозии. Несмотря на быстрый рост под плёнкой слоя продуктов коррозии в 50%-ной азотной кислоте, покрытие сохраняет значительную адгезию, а после сушки на воздухе восстановленная адгезионная прочность становится выше исходной.

При отсутствии- концентраторов напряжения начиная с некоторой температуры, разной для разных сплавов, усталостная прочность становится выше статической прочности при одинаковом в обоих случаях времени действия нагрузки. При наличии надреза предел выносливости часто оказывается ниже предела длительной прочности и в области очень высоких температур зависит от состояния поверхности, способа изготовления надреза.

Прочность на растяжение пленки толщиной 1 мм составляет не менее 120 кГ/см2, а если напыление произведено на тканевую основу, то прочность становится еще больше.

Связь 111—V. Нагрузки, вызывающие усталостное разрушение материала детали, носят циклический характер и имеют разную величину. Эксплуатационные нагрузки, действующие на деталь, изменяются по амплитуде и среднему значению, что объясняется дорожными условиями. Предельное значение эксплуатационной нагрузки не достигает величины, при которой может произойти мгновенное разрушение детали в эксплуатации. В то же время при возникновении нагрузок, превышающих предел выносливости, в металле детали возникают усталостные разрушения. Срок службы детали можно определять на основании гипотезы о накоплении усталостных повреждений до такого состояния, когда остаточная усталостная прочность становится равной нулю.

Высокотемпературная пайка вольфрама нежелательна, так как при температуре выше 1300—1400 °С он рекристаллизуется, теряет прочность, становится хрупким. В этом случае перспективной является пайка при низкой температуре с последующей диффузионной термообработкой. Применяют припои на основе никеля, титана, палладия и др.

При естественном старении (20°С) прочность становится максимальной через четверо — пятеро суток после закалки, причем скорость упрочнения в первые часы значительно мень-

Малоцикловая прочность становится актуальной для дисков и •барабанов компрессора авиадвигателя [42, 61] в связи с увеличением ресурса. Известно, что в соответствии с режимом работы изделия термоциклический характер нагружения материала в зонах концентрации (рис. 1.9), хотя и протекает на фоне умеренных температур (200...300° С), однако значительные перепады температур в период запуска двигателя (дф 200° С) вызывают высокие термические изгибные напряжения, определяющие циклический харак-

Для иллюстрации высказанных положений на рис. 34 приведены зависимости длительной прочности и пластичности металла сварного шва типа Э-ХМФ (ЦЛ-20М) в трех термических состояниях и для сравнения близкой ему по составу стали марки 12Х1МФ. Металл шва исходного и отпущенного состояний при длительности испытания до 104 ч по прочности превосходит основной металл, в дальнейшем его прочность становится ниже прочности основного металла.

Ципк имеет гексагональную кристаллическую решетку и поэтому легко деформируется. Образующаяся при сварке крупнозернистая структура отрицательного влияния на свойства не оказывает, однако прочность становится зависимой от направления приложения нагрузки.

По изменению скорости УЗ судят о процессе твердения полиэфирной смолы, наличии зон неотвержденности. По мере твердения скорость звука в стеклопластике асимптотически повышается до максимума, причем закономерность эта разная для направления вдоль основы и вдоль утка (основа и уток — совокупности нитей, идущих вдоль и поперек ткани). Одновременно повышается прочность стеклопластика. Другой способ контроля затвердевания смолы — по изменению частотного спектра сквозного или донного сигнала. Применяют широкополосные импульсы с максимумом на частоте около 150 кГц. На рис. 3.35 показано изменение частоты импульса, связанное с тем, что в неотвержденной смоле колебания высоких частот затухают. Частота повышается от 20... 25 до 144 кГц.

В табл. 28 приведено изменение прочностных характеристик во влажной среде для стеклянной ткани, обработанной аппретом (без смолы), и стеклянной ткани, покрытой смолой и аппретом. Прочность стеклопластика с аппретированными тканями после выдержки при 38 °С на воздухе с относительной влажностью 95% в течение 12 недель снижается примерно на 8% (до обработки она составляла 56 кгс/мм2, после обработки 51,1 кгс/мм2). Прочность стеклопластиков с тканями, пропитанными смолой и аппретом, после воздействия влажной атмосферы уменьшается примерно на

Рис. 39. Влияние пор на прочность стеклопластика (S-стекло) при внутрисловном сдвиге [6].

Рис. 40. Влияние объемной доли пор (kv, %) на прочность стеклопластика (S-стекло — эпоксидная матрица) при продольном сжатии [6].

Установлено влияние длины стекловолокнистого наполнителя на прочность стеклопластика. Пресс-материал с длиной стеклово-локнита 5 мм обладает максимальной текучестью и его можно применять для изготовления изделий методом литьевого прессования. Стекловолокниты с длиной нарезки 10 мм хорошо перерабатываются в изделия как контактным методом, так, и методом литьевого прессования. Материал с длиной 'нарезки более 20 мм .следует использовать для изготовления высокопрочных деталей методой контактного прессования. Прочность стеклопластика весьма чувствительна к изменению длины стеклонаполнитедя вплоть до 40 мм. Дальнейшее увеличение длины стекловолокнистого наполнителя не приводит к увеличению прочностных показателей отпрессованных изделий.

1 Значения показателей соответствуют прочности стеклопластика СВАМ в направлении вдоль волокон и под углом 90°. При отклонении от указанных направлений прочность стеклопластика снижается, достигая минимальных значений при испытаниях под углом 45°

Использование стекловолокна марки S (994)—HTS позволило создать конструкционный материал с высокой удельной прочностью. По данным фирмы, удельная прочность стеклопластика при содержании стекла 80% в 1,7—2 раза выше, чем у высокопрочной стали и в 1,2—1,4 раза выше, чем у титановых сплавов. Кроме того, преимуществом стеклопластика является возможность ориентировать при изготовлении стекловолокно в требуемом направлении, что является очень важным при несимметричном на-гружении несферических конструкций.

Влияние толщины ткани на прочность стеклопластика отражено на рис. 45. Как правило, слоистые стеклопластики, армированные рогожкой, можно считать изотропными, как и материалы, армированные неупорядоченными стеклянными волокнами. Ортотроп-ными же следует считать стеклопластики из специальных ориентированных рогожек и стеклянных тканей всех видов. На рис. 46 приведен пример ортотропии полиэфирного стеклопластика с тканевым наполнителем; модуль упругости при растяжении и сжатии одинаков, тогда как пределы прочности при растяжении и сжатии в зависимости от направления сил различны. Механические свойства некоторых слоистых стеклопластиков приведены в табл. 4. Значения отдельных показателей армированных пластиков в

Простейшим типом переплетения является полотняное. Ткани такого переплетения имеют наибольшее число пересечений, влияющих на гибкость ткани. У более гибких тканей, саржевого и сатинового переплетения на 1 сма значительно меньше пересечений. На гибкость ткани влияет также число нитей, приходящихся на единицу поверхности, толщина и степень закручивания нити. Прочность стеклопластика на сжатие, изготовленного из стеклоткани будет тем выше, чем тоньше ткань и чем меньше в ней пересечений нитей. Прочность на растяжение и изгиб зависят от типа ткани, соотношения нитей основы и утка и типа нитей. Установлено, что эти показатели снижаются с увеличением веса ткани, числа пересечений нитей и их плотности. Ударная прочность стеклопластика очень высока, причем она возрастает с увеличением веса и толщины ткани, а также с числом пересечений нитей (при этом лучше распределяется нагрузка). Таким образом,

Прочность смолы также оказывает определенное влияние на механические свойства стеклопластиков. Прочность стекловолокна будет полностью реализована в том случае, когда относительное удлинение при растяжении смолы меньше относительного удлинения при растяжении применяемого стекловолокна. Прочность смолы может повысить прочность стеклопластика, если относительное удлинение ее при растяжении превосходит относительное удлинение стекловолокна. Полное использование прочности смолы и стекловолокна возможно тогда, когда они имеют одинаковое относительное удлинение (оптимальный случай). Смолы с низким относительным удлинением при растяжении, т. е. хрупкие, использовать не следует.

Ориентированные стекловолокниты имеют наполнитель в виде длинных волокон, располагающихся ориентированно отдельными прядями и тщательно склеивающихся связующим. Это обеспечивает более высокую прочность стеклопластика.