Приложение 2. Описание материала
В отличие от металлургов, изготовители композиционных материалов часто вообще не желают сообщать разработчикам аэрокосмических конструкций химические составы своих материалов. Это вынудило многих разработчиков нанимать своих собственных химиков, чтобы изучать полученные от поставщиков материалы и лучше понимать их 
химические свойства. Это приводит к тому, что большинство изготовителей аэрокосмических конструкций не раскрывают ту информацию, которую они получили, и следовательно, работа неоднократно дублируется.
При описании дефектов композиционного материала следует запомнить значение следующих терминов:
LAMINA: Единичный пласт или тонкий слой в ламинате (пакете), состоящем из серии слоев.
LAMINAE: Некоторое множество слоев. 
LAMINATE: Полуфабрикат, полученный в результате соединения в одно целое двух или более слоев или множеств материала или материалов.
Контроль партии материала
После получения материала получающий инспектор проверяет отгрузку по упаковочному документу продавца и проверяет свидетельство на эту квитанцию. Все осмотры проводятся в соответствии с правилами приемки, которые обозначены в заказе на поставку. Кусок (полоса, отрезанная на полную ширину материала) каждой партии материала передается технической лаборатории как часть входной инспекционной приемной процедуры. Тесты проводятся в соответствии с соответствующей спецификацией, согласованной в заказе на поставку. Могут проводиться два типа тестов:
|
|
|
(а) Тесты в неотвержденном состоянии. Эти тесты обычно сводятся к определению:
• толщины слоя,
• клейкости (вязкости) термореактивного материала, 
• содержания летучих,
• содержания смолы
• поверхностной плотности,
• абсорбции влаги 
(b) Тесты в отвержденном состоянии. Эти тесты проводятся на изготовленном ламинате от каждой партии полученного материала. Ламинат проходит ультразвуковой контроль перед лабораторным тестом на концевые эффекты.
Изучение характеристик отвержденного ламината (до теста подвергаемого ультразвуковому контролю) проводится на каждой партии полученного материала. Устанавливается:
• содержание смолы/волокна — определяется как отношение веса смолы к весу волокна (результаты представляются в процентах),
• содержание пор — определяется как отношение пустот к весу смолы и волокна для определенного объема (результаты представляются в процентах),
• удельная масса - отношение веса смолы и волокна к весу воды (фиксируется как отношение),
• размол или выжигание — используется для определения укладки (результаты указывают на число и ориентацию в каждом слое).
|
|
|
Справочный листок безопасности изделия (СЛБИ) должен содержать следующую информацию:
• опасные компоненты;
• физические данные;
• данные об огне- и взрыво- безопасности;
• данные об опасности для здоровья;
• данные о радиоактивности;
• требования специальной защиты;
• особые предосторожности;
• метод транспортировки.
Испытания свободного края
Типичное тестирование свободного края включает следующее:
• сошлифование – ориентация слоя должна соответствовать чертежу;
• содержание смолы – взвешивание (например, 32±2 %);
• объем волокна – для информации и ссылки только;
• объем пор – для информации и ссылки только;
• толщина – для информации и ссылки только;
• плотность ламината –г/см3;
• микроструктура в направлении, перпендикулярном к 0˚ - последовательность укладки слоев, пористость, расслаивание;
• микроструктура в направлении, перпендикулярном к 90˚ - последовательность укладки слоев, пористость, расслаивание.
ТИПЫ ДЕФЕКТОВ (СЛАБЫЕ МЕСТА)
При изготовлении композитных материалов много факторов процесса могут приводить к образованию дефектов различных типов или слабых мест. К счастью, большинство слабых мест образуется нечасто, может быть легко предотвращено или не особенно вредно для работы изделия. К дефектам, обычно представляющим наибольший интерес, относятся расслоения и пустоты. Это – несплошности в структуре, которые, в зависимости от местоположения, могут резко уменьшить прочность.
|
|
|
а) Расслаивание - разделение слоев в пределах ламината в результате образования газовых карманов или загрязнений. Расслаивание вызывается ненадлежащей 
подготовкой поверхности, включением чужеродного материала, или повреждающим воздействием во время транспортировки или обработки. (рис. 1).
Рис. П2.1. Расслоение
b) Пустоты - небольшие группы воздушных или газовых микропузырей, стремящихся расположиться вдоль границ слоев. Пустоты (см. рис. 2) обычно образуются по двум причинам:
• несовпадения в наборе используемых инструментов во время цикла отверждения, приводящие к неравномерному распределению давления по поверхности детали и образованию промежутков, которые не может заполнить смола;
• объединенное действие смолы с высоким содержанием летучих и короткого цикла затвердевания. (Если летучий компонент не был удален до того, как смола начала отверждаться, сформируются пустоты. Иногда пустоты формируются из-за того, что смолой адсорбируется влага. Надлежащее хранение и контроль за процессом предотвратят появлениедефекта).
|
|
|
Рис. П2.2. Пустоты и пористость
(с) Пористость - объединение воздушных и газовых микропузырей в локальной области в пределах объема материала. Вызывается прерванным течением смолы во время затвердевания, локальным чрезмерным нагревом или загрязнением смолы. Механические свойства должны деградировать при относительно высокой доле пористости, но влияние пористости оказывается минимальным, если ее доля составляет меньше, чем 3 %.
Рис. П2.3. Пористость
d) Включения - инородный материал, случайно попавший в пакетную заготовку, такой как поддерживающая бумага, лента и другие загрязнители.
Рис. П2.4. Включения
е) Изменения доли матричного материала — области, обогащенные смолой или с недостатком смолы, которые могут образоваться, когда ламинат уплотнен ненадлежащим образом, или течением ненадлежащим образом управляют во время затвердевания.
Рис. П2.5. Изменение объема (доли) связующего (смолы)
f) Изменения доли волокна - резкие изменения в ориентации волокон, появляющихся в виде морщин, искривлений, изменения расстояний и т.д., возникающие при укладке или затвердевании.
Рис. П2.6. Изменение объема (доли), укладки и ориентация волокна
g) Просветы при соединениях встык - промежутки между лентами или тканью, которые вызваны отсутствием опыта укладки.
Рис. П2.7. Просветы на стыках
h) Просветы при соединения встык сотовых элементов - открытые места между смежными сотовыми элементами или между сотовым элементом и прилегающим слоем, вызванные отсутствием опыта укладки
Рис. П2.8. Просветы на стыке сотовых элементов
i) Непроклей отсутствие связи в месте соединения между двумя различными элементами детали из-за загрязнения поверхности; плохая подгонка частей детали.
Рис. П2.9. Непроклей
j) Поверхностная царапина - узкая щель, вызванная случайным воздействием чего-то грубого или заостренного; может приводить к поломке волокон.
Рис. П2.10. Царапины на поверхностном слое
k) Поверхностная утяжина — искажение поверхности, вызванное инородным материалом, приводящее к деформированным, но не поломанным волокнам.
Рис. П2.11. Утяжина на поверхности
l) Потертый или сожженный материал - вызванный чрезвычайной высокой температурой во время отверждения или отмеченный значимым изменением цвета материала.
Рис. П2.12. Протертость (износ) ткани или прожженный материал
m) Сломанные волокна - прерванные или смещенные волокна в ламинате.
Рис. П2.13. Разрушенные волокна
n) Неправильный учет количество слоев - лишнее или недостаточно количество слоев в ламинате может и не повлиять на толщину ламината.
Рис. П2.14. Неточный учет количества слоев (различное число слоев может дать одинаковую толщину ламината)
о) Нарушенная последовательность слоев - ошибка в последовательности выкладки слоев, собранных в ламинате.
Рис. П2.15. Нарушенная последовательность выкладки слоев
р) Нарушенная выкладка слоя или его ориентация в композитном ламинате. Как правило, может допускаться отклонение в любом направлении без заметного влияния на прочность. Однако проблема иногда возникает, когда слои, совершенно не требующие указанного выравнивания, например, 45˚ или 90˚ оказываются там, где требуется 0˚.
Рис. П2.16. Нарушенная последовательность в укладке слоя
я
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана»
Факультет «Специальное машиностроение»
Кафедра СМ-13 «Ракетно-космические композитные конструкции»
ЖУРНАЛ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО КУРСУ
«ОСНОВЫ ФИЗИКО-ХИМИИ И ТЕХНОЛОГИИ КОМПОЗИТОВ»
Студент_____________ Группа_________
Москва, 2018 г.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 242; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!