Материал: Отчетная научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, сотрудников, аспирантов и студентов

УДК 678.027

ИССЛЕДОВАНИЕВЛИЯНИЯРЕЖИМОВФОРМОВАНИЯНАПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИПОЛИМЕРНЫХКОМПОЗИЦИОННЫХМАТЕРИАЛОВ НАОСНОВЕНАПОЛНИТЕЛЯFORMOSATC-35ИСВЯЗУЮЩЕГОT-107

М.Ю.Воскобойник,О.А.Караева,Д.В.Полухин

НВЛ «Композиционныематериалы»

Сразвитием различных сфер промышленности и поиском материалов, удовлетворяющих требованиям высокой прочности и минимальной массы итоговой конструкции, широкое применение нашли полимерные композиционные материалы (ПКМ). Сочетание свойств волокнистого наполнителя и полимерной матрицы, позволяет получать ПКМ с высокими упруго-прочностными характеристиками. Существенное влияние на прочностные характеристики оказывает правильный подбор параметров на каждом этапе технологического процесса получения изделий из ПКМ.

Одним из важных этапов является процесс формования ПКМ. В настоящее время для производства крупногабаритных изделий широко применяется автоклавное формование. В процессе автоклавного формования деталей при избыточном давлении происходит постепенный нагрев до температуры гелеобразования, которая соответствует температуре формирования полимерной сетки; выдержка для обеспечения прогрева всей массы изделия, нагрев до температуры стеклования с повышением избыточного давления до оптимального уровня, при котором происходит отверждение полимерной матрицы; выдержка до окончания полимеризации, и охлаждение до комнатной температуры. Таким образом, основными технологическими параметрами процесса формования являются время, температура и избыточное давление, создаваемое в камере автоклава.

Сцелью подбора оптимального режима формования с использованием автоклава для получения крупногабаритного изделия на основе однонаправленной ленты Formosa TC-35 и эпоксидного связующего Т-107 были получены пластины углепластика при различных режимах автоклавного формования.

В процессе подбора оптимального режима формования температура выдержки ва-

рьировалась в диапазоне от 160 °С до 180 °С; время выдержки выбиралось от 160 до 210 минут; подаваемое избыточное давление подбирали в пределах от 2 кгс/см2 до 7 кгс/см2.

Для наиболее полного представления о механической прочности углепластика полученного автоклавным формованием были изготовлены партии элементарных образцов из сформованных пластин и проведены испытания на растяжение и сжатие при комнатной температуре по методикам на основе стандартов ASTM D 3039 и ASTM D 695 соответственно.

Сравнительный анализ проведенных механических испытаний позволил сделать вывод, что наиболее оптимальным режимом формования ПКМ на основе Formosa TC-35+ Т-107 с использованием автоклава является режим с параметрами, представленными в таблице.

Значения параметров формования и результат механических испытаний ПКМ

Данный режим может быть использован в процессе производства для получения крупногабаритного изделия из ПКМ на основе Formosa TC-35+ Т-107 с использованием автоклава.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки в рамках госзадания на НИР университету на 2016 г.

36

УДК678 ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОБРАЗЦОВ ПКМ НА ОСНОВЕ

СВЯЗУЮЩЕГО Т-107 И КОМПОЗИЦИЙ УГЛЕРОДНОГО И СТЕКЛЯННОГО АРМИРУЮЩЕГО НАПОЛНИТЕЛЯ

О.А.Караева,А.М.Кудрин,Д.В.Полухин,О.В.Овдак

НВЛ «Композиционныематериалы»

В современной авиакосмической промышленности широкое применение находит использование полимерных композиционных материалов (ПКМ) при изготовлении узлов и агрегатов. К таким материалам предъявляются высокие требования физикомеханических свойств. Использование углеродных волокон в качестве армирующего материала при производстве изделий из ПКМ позволяет получать изделия по своим прочностным свойствам, не уступающим аналогичным металлическим, а иногда и превосходящих по многим параметрам. Стоимость углеродных наполнителей на сегодняшний день остается достаточно высокой, что инициализирует поиск возможных способов удешевления конструкций из ПКМ. Одним из возможных методов решения данной задачи является частичное замещение слоев углеродного армирующего наполнителя стеклянным при производстве изделий из ПКМ.

Целью данной работы было исследование физико-механических свойств гибридных ПКМ с разным процентным соотношением углеродного и стеклянного наполнителя.

Экспериментальные образцы для испытаний на растяжение и изгиб были получены из угле-, стекло- и угле-стеклопластиков на основе углеродного материала (Formosa TC 35) и стеклянного наполнителя (Т 10-14). Соответствующие соотношения армирующих наполнителей в образцах и результаты испытаний представлены в таблице.

Предел прочности при растяжении и изгибе образцов композиций ПКМ с разным процентным соотношением углеродного и стеклянного наполнителя

Как видно из полученных результатов, пределы прочности при растяжении и изгибе имеют максимальные значения для образцов композиций ПКМ с процентным содержанием углеродного наполнителя 100 %, и уменьшаются с увеличением процентного содержания стеклянного армирующего материала. Минимальные значения пределов прочности соответствуют образцам с процентным содержанием стеклянного наполнителя 100%.

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что подбор соотношения процентного содержания углеродного и стеклянного наполнителя, позволяет получать материалы ПКМ с требуемыми прочностными характеристиками для конкретных конструкционных задач.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки в рамках госзадания на НИР университету на 2016 г.

37

УДК678.027

ИЗГОТОВЛЕНИЕОСНАСТКИДЛЯПОЛУЧЕНИЯИЗДЕЛИЙМЕТОДОМRTM

М.Ю.Воскобойник,К.С. Габриельс,А.М.Кудрин,Е.В.Кулакова

НВЛ «Композиционныематериалы»

Одним из современных направлений в производстве летательных аппаратов, изделий машиностроения, медицинской техники, спортинвентаря, а также строительных конструкций и судостроения, является широкое применение полимерных композиционных материалов (ПКМ). В настоящее время большой интерес представляет использование прогрессивных технологий, позволяющихполучать изделия сложной формы из ПКМ с точностью, вполне соизмеримой с требованиями, предъявляемыми к металлическим изделиям. К таким технологиям относится RTM технология.

Процесс RTM (Resin Transfer Moulding) заключается в тщательно контролируемом пропитывании связующим преформы из волокна, выложенной и зафиксированной в закрытой оснастке(форме).

Для отработки RTM технологии нами была разработана и изготовлена демонстрационная оснастка.

Композитная оснастка состоит из двух частей. Схематическое изображение собранной установкипредставлено нарисунке.

Нижняя часть(1) - это деревянное основание с выфрезерованным квадратным углублением, выполняющим роль формы для будущих изделий. Деревянное основание было покрыто стекломатериалом и пропитано эпоксидной смолой методом вакуумной инфузии. Таким образом, была получена гладкая поверхность высокого качества. В основании были выфрезерованы каналы для вакуумных уплотнителей (3) и отверстия для ввода смол из инжекционной машины

(2)иоткачкивоздуха.

Верхняя часть оснастки выполнена из стекла (7). В стекле имеется отверстие для откачки воздуха, в которое устанавливается вакуумная ловушка, предотвращающая попадания эпоксидного связующего в вакуумный насос (1, 6). Прозрачность стекла позволяет наблюдать за процессоминжекцииинепосредственно контролировать его.

1-нижняячастьоснастки;2–инжекционнаямашина;3–уплотнительныерезинкивнешнегоивнутреннегоконтуров; 4–стекломаты; 5-вакуумнаяловушка;6–вакуумныйнасос; 7–верхняячастьоснастки–стекло.

Схематичноеизображениесобраннойустановки

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки в рамках госзадания на НИР университету на 2016 г.

38

Влияние скорости закалки на термоэлектрическую добротность твердого рас-