Композитные материалы

 Современные композиционные пресс-материалына основе дискретных волокон 31 Март 2015, 00:37

Композиционный пресс-материал состоит из дискретных волокон длиной от 1 до 50 мм, пропитанных термопластичным или термофиксируемым связующим. Используется для изготовления композитов методом прессования или инжекции в форму.Композиционные пресс-материалы предназначены для замены металлов в высокотехнологичных применениях.

Их преимущества:

– Низкая плотность 1.3-2 г/см3;
(сталь – 7.9 г/см3,титан 4.5 г/см3 алюминий, 2.7 г/см3)
– Высокая удельная прочность;
– Коррозионная и термическая устойчивость;
– Низкая трудоемкость изготовления деталей сложной формы.

Создаваемые материалы обеспечивают большую удельную весовую прочность, чем сталь и алюминий при сопоставимой жесткости.

Изготовление композитов из непрерывных волокон достаточно длительный и сложно автоматизируемый процесс.

Пресс-материалы позволяют изготавливать композитные детали большими сериями.

Технология площения углеродного жгута:

Машина рассчитана на работу с углеродным жгутом 6K, 12K. 
Для углеродных жгутов 6К, машина должна обеспечивать получение плоских лент шириной до 8 мм, в случае 12К до 16 мм.
Переработка 5 бобин УВ одновременно.
Каждая пара цилиндров управляется серводвигателем.
На каждом этапе производства имеется датчик натяжения.
Регулируемая скорость каждой секции.
Автоматическая остановка при окончании жгута.
Независимый счетчик метров и автоматическая остановка при намотке полного вала.
Контроль уровня смолы в резервуаре.
Макс. скорость: около 15 м/мин.

Технология переработки пресс-материалов

Инжекционное пресование.

Позволяет быстро изготавливать детали сложной формы. Экструзия материала под давлением в горячую форму. Выдержка при повышенной температуре 10 - 20 мин. Пост отверждение вне формы - 5 часов.
Современные установка для прессования
Получаемая деталь. Для примера

Горячее прессование.

Дозированное количество материала помещается в форму. Форма разогревается, выдерживается при заданной температуре и охлаждается.
Установка для горячего прессования.
Способ предпочтителен для тонких деталей. Например кузовных частей автомобилей.
Схема прессования выглядит следующим образом:
Существует также совмещенное прессование. Оно позволяет совместить преимущества прямого прессования и инжекции.

Особенностями этого прессования являются:

– Средний уровень производительности;
– Высокое качество изделий;
– Ограниченая длина волокон;

Применение разрабатываемых материалов

Современные композитные материалы позволяют заменить металлы. Вот например преимущества перед алюминием:
– Вес аналогичной детали ниже на 45%;
– Коррозионная устойчивость (в т.ч. в морской среде);
– Более высокая усталостная устойчивость;
– Гальваническая совместимость с другими композитами (алюминий гальванически не совместим с углеродным волокном)
Большое применение, благодаря своим свойствам, композитные материалы находят там где присутствуют, сверх высокие или сверх низкие температуры, например:
– Обтекатели для сверхзвуковых деталей;
– Газовые коллекторы;
– Теплозащита сопловых аппаратов;
– Лопатки вентиляторов, турбин;
– Детали транспортно-пусковых контейнеров.
За счет своей легкости композиты позволяют создавать изделия с малым удельным весом. Что позволяет заменить металлы.

Эти особенности позволяют применять композитные материалы в промышленности, системах вооружения, автомобилестроении:
- Компоненты подкапотного пространства;
- Компоненты стрелкового оружия;
- Термостойкие корпуса для силовой электроники;
- Негорючие интерьерные детали;
- Подшипники скольжения.
 
Разработка новых типов армирующих волокон находит также применение в авиации, а также в повседневной жизни:
- Элементы конструкции самолетов (рамы иллюминаторов, обтекатели, детали двигателей, элементы внутренней отделки салона);
- Запорная и регулирующая арматура;
- Изделия для спорта и отдых.
Сейчас разрабатываются материалы и изделия из композиционных материалов и для жилищно-комунального хозяйства.

Особенный интерес могут представлять трубы, фитинги, фланцы, арматура и др. Это может серьезно продлить сроки службы комунальных сетей.

Преимущества:
– Высокая коррозионная стойкость;
– Легкость монтажа и транспортировки;
– Эффективная теплоизоляция ;
– Низкая материалоемкость.
На данный момент ФКП АХК работает над созданием современного производства по выпуску пресс-материалов и конечным изделий из композитов.