Лабораторная работа № 2 Входной контроль армирующих материалов км Цель работы

1. Изучить состав, условия совместимости компонентов и классификацию композиционных материалов.

2. Изучить виды волокон и армирующих материалов, их производство, свойства, маркировку и особенности применения.

3. Изучить содержание входного контроля армирующих материалов и методику определения основных свойств.

4. Определить линейную плотность нити и ленты, поверхностную плотность ткани.

5. Определить диаметр нити и разрывную нагрузку для нее.

6. Определить тип плетения ткани и число нитей в направлении основы и утка на выбранной площадке ткани.

7. Дать оценку невоспламеняемости ткани и ленты.

8. Изучить и выписать в таблицу свойства 3-4 видов тканей.

Содержание работы

Композиционными материалами (КМ) называют материалы, обладающие совокупностью следующих признаков:

1) наличием в материале двух или более компонентов, существенно различающихся своим составом, геометрической формой, свойствами и разграниченных поверхностью раздела;

2) заранее известным или запрограммированным сочетанием компонентов и их распределением;

3) наличием существенного влияния на свойства КМ каждого из его компонентов;

4) наличием свойств, которыми не обладают компоненты КМ, взятые в отдельности;

5) однородностью состава и структуры в макромасштабе. (Последний признак позволяет исключить из класса КМ биметаллы, детали с покрытиями, сотовые изделия и т.п., являющиеся скорее конструкциями, чем материалами).

Основными компонентами КМ являются матричные и армирующие материалы. Матричные материалы выполняют функцию связующего вещества, они соединяют между собой отдельные армирующие материалы, перераспределяют усилия между ними и фиксируют форму изделия. Армирующие материалы придают КМ необходимые механические свойства.

Армирующие материалы должны обладать высокой прочностью, жесткостью, стабильностью свойств в широком температурном интервале, по возможности, химической стойкостью, малой плотностью и хорошей совместимостью с матричными материалами, в том числе высокой взаимной адгезией.

Армирующие материалы могут использоваться в виде:

а) непрерывных волокон (крученые и некрученые нити, жгуты, ровинги, ровница и др.);

б) коротких волокон в виде порошков, штапельных нитей и др;

в) тканей различного переплетения (полотняного, ситцевого, сатинового, саржевого, трикотажного и др.), лент и др.;

г) нетканых материалов типа матов.

Компоненты КМ должны отвечать следующим условиям взаимной совместимости:

1. Хорошая взаимная адгезия.

2. Отсутствие взаимной растворимости во всем диапазоне температур (при производстве и эксплуатации).

3. Отсутствие химического взаимодействия во всем интервале температур.

4. Примерно одинаковые коэффициенты термического расширения.

5. Жесткость матричного материала должна быть ниже жесткости армирующих материалов.

Положительные свойства композиционных материалов:

1. Высокие показатели конструктивной прочности (удельная прочность и жесткость, износостойкость, коррозионная стойкость, вязкость разрушения, энергия, поглощаемая при распространении трещины, высокая удельная ударная вязкость, повышенная надежность и живучесть при знакопеременных нагрузках).

2. Радиопрозрачность некоторых КМ.

3. Стойкость к агрессивным средам.

4. Немагнитность и высокие диэлектрические свойства некоторых КМ.

5. Рациональное распределение материала в конструкции деталей, узлов и агрегатов, возможность создания равнопрочных во всех сечениях деталей, так как окончательные свойства материала формируются в процессе производства элементов конструкции.

6. Возможность производства крупногабаритных элементов конструкций, уменьшение за счет этого количества механических соединений и снижение веса узлов и агрегатов.

Недостатки композиционных материалов:

1. Низкие физико-механические свойства в неглавных направлениях, особенно низкая межслойная прочность.

2. Низкая твердость и контактная прочность.

3. Склонность к старению (изменение свойств в процессе эксплуатации, как правило, ухудшение).

4. При длительном воздействии значительных нагрузок проявляется ползучесть, текучесть.

5. Трудность переработки и утилизации отходов вышедших из строя деталей, узлов и агрегатов из КМ.

Технологические особенности производства деталей из КМ:

1. В процессе отверждения происходит усадка матричного материала.

2. Возможно выделение вредных веществ.

3. В процессе механической обработки выделяется пыль (особенно вредная борная пыль).

4. Высокая стоимость исходных материалов и полуфабрикатов.

Особенностью производства изделий из КМ является то, что процессы получения материала с заданными свойствами и изготовление из него деталей и узлов с расчетными характеристиками прочности и определенными показателями качества и надежности технологически совмещены. Поэтому важное значение в структуре технологических процессов приобретает входной контроль всех исходных материалов и компонентов на соответствие стандартам, техническим условиям и производственным инструкциям.