Введение к работе
Актуальность работы. Полимерные волокнистые композиционные материалы (ПВКМ), потребность в которых в промышленно развнтьа странах возрастает с каждым годом, заслуженно занимают одно из ведущих мест среди материалов функционального назначения. В начале 90-х годов правительством Республики Корея была разработана программа, в которой поставлены задачи по расширению применения ПВКМ в машиностроении, аэрокосмической технике, наземном транспорте и электротехнической промышленности, созданию новых современных производств и освоению методов оперативного формования деталей из ПВКМ. Предполагалось, что решение этих задач может быть осуществлено путем проведения научно- исследовательских работ как в Корее, так и в содружестве с другими странами. Настоящая работа выполняется в рамках этой программы.
Предприятиям, изготовляющим детали и конструкции из различных материалов, постоянно приходится решать задачи по снижению материалоёмкости и . трудоёмкости технологических процессов, интенсификации производства и повышению качества готовой продукции различными путями, в том числе и за счет внедрения перспективных ПВКМ, научно обоснованных технологических процессов и новых методов формования.
Анализ литературных источников показал, что наиболее простое оснащение и наименьшее время подготовки производства имеют методы формования деталей из ПВКМ гибкими элементами (ГЭ), аппаратурное оформление которых представляет собой сочетание одного формообразующего элемента позитивного или негативного типа (пуансона, матрицы или протяжного кольца) с гибкими или эластичными плоскими элементами (лентой, мембраной), позволяющими получать высокопрочные одно- и многослойные детали одинарной и двойной кривизны. Однако, сведения об этих методах чрезвычайной скупы и имеют преимущественно
описательный характер. В этом плане представляются весьма актуальными исследования технологических возможностей указанных методов формования, разработка методик расчета технологических параметров и вариантов технологической оснастки, обеспечивающей их реализацию. Полученные данные позволят сформулировать принципы построения технологических процессов формования деталей методами ГЭ, будут способствовать внедрению их на предприятиях России и Кореи и существенному расширению технических возможностей изготовления деталей нз ПВКМ.
t Цель работы. Разработка методик расчета технологических параметров операций формования деталей из ПВКМ.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- разработать методики и исследовать деформационные свойства
волокнистых структур и препрегов на их основе;
разработать методики и исследовать фильтрационные характеристики анизотропных волокнистых структур в режимах пропитки и уплотнения;
рафаботать методики расчета технологических параметров формования деталей из ПВКМ гибкой лентой и методом двух мембран;
определить границы применения и эффективность методов ГЭ.
Научную новизну имеют следующие результаты работы :
- анализ и классификация современных методов формования деталей из
ПВКМ, позволяющие определить технологические возможности каждого
из методов, конструктивные осообенности и сложность оснастки и
ооорулования, применяемых для их реализации, размеры и конфигурацию
и іготовляємьіх деталей, величину параметров, а также тип необходимых
полуфабрикатов и соотношение в них связующего и волокнистого
наполнителя;
физические и математические модели, описывающие процессы деформирования пакетов из тканых волокнистых структур и препрегов на их основе, позволяющие определить давление формования, обеспечивающее получение деталей необходимой толщины с заданным соотношением в ПВКМ матричной и армирующей фаз;
методология определения коэффициентов проницаемости тканы\ волокнистых структур в режимах пропитки и уплотнения и способы управления проницаемостью пакетов, собранных из них, позволяющие производить расчеты и оптимизировать время уплотнения пакетов и температурные режимы отверждения связующего.
- методология расчета технологических параметров процессов формования
деталей из ПВКМ гибкой лентой и методом 2х мембран и вариантов
конструктивного решения оснастки и оборудования, обеспечивающих
получение расчетных значений параметров.
Практическая значимость работы. На основании результатов проведенных исследований разработаны методики и лабораторные установки, позволяющие:.-
определять деформационные свойства волокнистых структур и препрегов на их основе и коэффициент проницаемости анизотропных волокнистых структур в режимах пропитки и уплотнения;
производить расчеты технологических параметров процессов формования деталей методами гибкой ленты и двух эластичных мембран;
изготовлять модельные криволинейные детали из ПВКМ методами ГЭ. являющиеся прототипами деталей, широко применяемых в авиации, автомобилестроении и гражданском строительстве.
Полученные при выполнении настоящих исследований данные, а также разработанные методики, приборы и установки позволили составіггь алгоритмы технологических процессов формования деталей из ПВКМ методами ГЭ.
Результаты работы нашли отражение в 2х методических пособиях для студентов и в 3* лабораторных работах по курсу "Технология формования деталей из ПВКМ ".
Автор выносит на зашиту :
классификацию и результаты анализа технологических возможностей современных методов формования деталей из ПВКМ;
результаты эксперементально-теоретических исследований поведения при сжатии и последующей разгрузке пакетов из тканых волокнистых стрчкгу р и препрегов на их основе;
результаты экспериментально-теоретических исследований фильтрационных характеристик тканых волокнистых структур;
методики расчета технологических параметров формования деталей из ПВКМ методами гибкой ленты и двух мембран.
Апробация работы: Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на II международной Российско-Корейской конференции по композиционным материалам (Чанвон, 1997 г.); на Российской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии" (Москва, 1998 г.); на Всероссийских и Международных Гагаринских чтениях в 1997, 1998, 1999, 2000 г. г.
Публикации: По материалам диссертации опубликовано 10 работ.
Структура и объём пнссертаиии: Диссертация изложена на 105 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц, 20 рисунков, и состоит из введения, 5-й глав, общих выводов, перечня использованных литературных источников из 85 наименований.
