Содержание к диссертации
Введение
1. Электромагнитное экранирование в обеспечении электромагнитной совместимости (ЭМС) радиотехнической аппаратуры 6
1.1 Требования ЭМС, методы и средства их обеспечения 7
1.2 Экранирование и материалы для экранов 14
1.3 Оценка возможностей применения полимерных композиционных материалов (ПКМ) для создания электромагнитных экранов 23
1.4 Постановка задачи 40
2. Анализ методов расчета эффективности экранирования электродинамических экранов 42
2.1 Аналитические методы расчетов 42
2.2 Численные методы расчетов 53
2.3 Разработка алгоритма расчета эффективности экранирования неоднородного экрана 62
2.4 Выводы 66
3. Теоретические исследования. Проектирование электромагнитных экранов с требуемой эффективностью экранирования из ПКМ 67
3.1 Создание, оптимизированной с точки зрения экранируемых и прочностных свойств, конструкции электродинамического экрана с применением ПКМ
3.2 Разработка математической модели процесса пропитки ПКМ методом вакуумной инфузии 80
3.3 Разработка методики проектирования механического соединения элементов экрана 85
3.4 Выводы 102
4. Методики, средства и результаты экспериментальных исследований 103
4.1 Разработка программного обеспечения «Расчет эффективности экранирования неоднородного экрана (SE Calculator)» 103
4.2 Разработка программного обеспечения для трехмерного анализа композиционного ламината Composite 106
4.3 Экспериментальные исследования по определению проводимости связующего при пропитке методом вакуумной инфузией 111
4.4 Экспериментальные исследования по определению влияния схемы армирования на эффективность экранирования ПКМ 117
4.5 Выводы 120
Заключение 121
Литература
- Экранирование и материалы для экранов
- Оценка возможностей применения полимерных композиционных материалов (ПКМ) для создания электромагнитных экранов
- Разработка математической модели процесса пропитки ПКМ методом вакуумной инфузии
- Экспериментальные исследования по определению проводимости связующего при пропитке методом вакуумной инфузией
Введение к работе
Актуальность темы диссертации
Совместное существование радиослужб всех видов, использующих электромагнитный спектр для передачи информации, а также технических процессов и устройств, генерирующих электромагнитную энергию в качестве побочного продукта, создает проблему, известную как электромагнитная совместимость (ЭМС).
Проблемы ЭМС не ограничиваются созданием помех радиослужбами. Все большее значение приобретают проблемы, связанные с тем, что электронная аппаратура всех видов становится более восприимчивой к внешним электромагнитным помехам. Это явление становится все более заметным по двум причинам: во-первых, постоянно увеличивается распространение и взаимодействие электронных изделий во всех сферах повседневной жизни и, во-вторых, современное оборудование с микропроцессорами и пластмассовыми корпусами обладает, как правило, худшей устойчивостью к электромагнитным помехам. Восприимчивость к помехам сегодня является основной проблемой электронных устройств многих видов, особенно тех, для которых обеспечение нормального функционирования является жизненно важным по причинам, связанным с безопасностью или экономикой.
При сложившейся практике необходимые характеристики ЭМС могут быть получены различными конструкторскими и схемотехническими методами. Одним из вариантов конструкторских методов является экранирование. В последние десятилетия к вопросам экранирования внимание специалистов существенно возросло. Важно отметить, что экранирование будет во много раз дешевле, если его внедрять в самом начале, и наоборот - очень дорогим, в том случае, когда им занимаются уже перед тем, как выдвинуть продукт на рынок.
В России проблемам проектирования электродинамических экранов посвящены работы Князева А. Д., Михайлина Д.Ю., Кечиева Л. Н., Балюка Н.В., Чернушенко A.M., Апполонского СМ., Волина М.Л., Шапиро Д.Н. и др. Из исследований в этой области за рубежом можно выделить работы Т. Уильямса, Д. Уайта, Д. Отта, Д. Барнса, К. Тонга и др.
В виду экономических и конструктивных соображений часто предпочтение, например, для изготовления корпусов аппаратуры, шкафов и стоек, отдается стальным экранам. Преимущества стали теряются при экранировании цепей, критичных к вносимым потерям. Так, экранирование
печатного узла стальным экраном может привести к снижению скорости распространения сигнала в линиях передачи печатного монтажа из-за влияния магнитной составляющей на свойства среды. В общем случае применение стальных экранов ограничено большими потерями, вносимыми ими в экранируемую цепь. Необходимо так же отметить, что соотношение массы и прочностных характеристик при использовании стальных экранов в настоящее время не удовлетворяет современным требованиям при изготовлении высокотехнологических изделий.
В диссертационной работе рассматриваются возможные подходы к решению данной проблемы: предлагается улучшение существующих методик конструирования электромагнитных экранов за счет внедрения передовых технологий изготовления полимерных композиционных материалов (ПКМ).
Цель и задачи работы
Основной целью диссертационной работы заключается в: изучении проблем, возникающих при проектировании электромагнитных экранов с требуемой эффективностью экранирования из ПКМ; разработке методик проектирования электромагнитных экранов из ПКМ; внедрении полученных результатов.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
Проведение анализа возможностей применения ПКМ для создания электромагнитных экранов.
Проведение анализа методов расчета эффективности экранирования и факторов, приводящих к её ухудшению.
Разработка алгоритма проектирования неоднородного экрана и реализация его в виде программного обеспечения.
Проработка и опробирование методики получения экрана с заданными характеристиками за счет использования передовых композиционных материалов и реализация её в виде программного обеспечения.
Внедрение разработанных методик и программного обеспечения в практику промышленного проектирования и в учебный процесс вуза.
На защиту выносятся:
Метод создания электромагнитных экранов с использованием перспективных полимерных композиционных материалов.
Решения, направленные на разработку электромагнитных экранов с заданными свойствами за счет применения композиционных
материалов, свойства которых можно регулировать путем изменения состава этих материалов и применения технологии с регулируемыми параметрами.
Методики, направленные на разработку электромагнитных экранов с требуемыми свойствами из композиционных материалов с необходимыми требуемыми свойствами.
Методики, позволяющие регулировать параметры технологического процесса при изготовлении электромагнитного экрана из композиционных материалов.
Научная новизна диссертации заключается в разработке методик проектирования электромагнитных экранов с применением полимерных композиционных материалов, отличительной особенностью которых является применение комплексного подхода с использованием электрофизических и геометрических параметров конструкций.
Практическая значимость работы состоит в следующем:
Решение поставленных задач диссертационной работы проводилось с использованием передовых перспективных композиционных материалов и перспективных технологий изготовления изделий с требуемым комплексом свойств из этих материалов.
Разработанные в процессе исследований методики и программы позволяют разработчикам облегчить процесс создания электромагнитных экранов с требуемым комплексом свойств.
Реализация и внедрение результатов работы
Основные результаты работы внедрены и нашли практическое применение при разработке изделий в ООО «НТИЦ АпАТэК-Дубна», а также в учебном процессе Московского государственного института электроники и математики на кафедре "Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы".
Апробация работы
Результаты представлялись и докладывались на научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых специалистов в МИЭМ (г. Москва), в 2007, 2008, 2009, 2010 гг., Международной Инновационно-ориентированной конференции молодых ученых и студентов по современным проблемам машиноведения в 2008 и 2009 г.г. (г. Москва), на Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости ЭМС-2009 (г. Санкт-Петербург), на XIX Международной научно-технической конференции «Конструкции и технологии получения изделий из неметаллических материалов» (г. Москва), на Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии - НМТ-2010» (г.
Москва), на XIX Международной научно-технической конференции в 2010 г. (г. Обнинск), на American Society of Civil Engineers (ASCE) 6th International Engineering & Construction Conference (IECC6) в 2010 г. (г. Каир).
Публикации
По теме диссертации опубликовано: 21 публикация, в том числе 2 в журналах, включенных в рекомендуемый список ВАК для публикации основных материалов диссертаций на соискание ученых степеней кандидата и доктора наук, и одно свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.
Структура работы:
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения, содержит 129 страниц машинописного текста, 97 рисунков, 20 таблиц. Список цитируемой литературы включает 117 наименований.
Экранирование и материалы для экранов
Под действием первичного поля (поле источника) на поверхности экрана индуцируются заряды, а в его толще — токи и магнитная поляризация. Эти заряды, токи и поляризация создают вторичное поле. От сложения вторичного поля с первичным образуется результирующее поле, которое в защищаемой области пространства оказывается слабее первичного. При данном принципе работу экрана можно рассматривать на любых частотах, включая частоту, равную нулю [8]. Так же принцип действия электромагнитного экрана состоит в том, что, отражая и направляя поток энергии, создаваемый источниками поля, экран отводит его от защищаемой области пространства, не допускает в эту область
Единое существо обоих принципов работы экрана исходит из того, что сам механизм отражающего, не направляющего, действия экрана на потоки электромагнитной энергии неразрывно связан с возникновением на поверхности и в толще конструкции зарядов, токов и поляризации.
При анализе экранирования необходимо разделять задачи локализации электрического, магнитного и электромагнитного полей [18-20]. Тип источника известен только в частных случаях (например, трансформатор, как источник магнитного поля). Поэтому экранирование в ближней зоне требует априорных знаний свойств источника. Очевидно, что для дальней зоны тип источника не имеет значения, поскольку в любом случае воздействующее поле будет представлять собой плоскую электромагнитную волну.
Таким образом, электромагнитные экраны позволяют обеспечивать ЭМС и электромагнитную защиту для ТС, подвергнутых, электромагнитньтм воздействиям. С другой стороны, можно, избежать помехоэмиссии, загрязняющей окружающую среду вследствие работы оборудования, с помощью соответствующей системы экранирования.
Низкочастотные электрические поля можно относительно легко ослабить. Низкочастотные магнитные поля труднее поддаются экранированию, так как это влечет за собой использование экрана с большой толщиной стенок и высокой магнитной проницаемостью.
Диапазон частот электромагнитных полей простирается от единиц герц до десятков гигагерц, т.е. перекрывает более чем пять порядков. В последние годы получила ускоренное развитие техника генерации усиления мощных сверхширокополосных импульсных сигналов, которая может быть использована для преднамеренного воздействия- на электронную аппаратуру. В этих условиях наиболее ответственные системы защищают должным образом с учетом расширенного частотного диапазона воздействий. В Таблица 1.1 показаны примеры некоторых приборов и систем, работающих в отдельных диапазонах частот, как приемники и/или источники помех [8].
Показатель эффективности экранирования S описывает производительность экрана в уменьшении электромагнитной энергии, как действующей на восприимчивый рецептор, так и исходящей от излучающего источника [8, 18-20]: пропущенная энергия/ v где падающая энергия — это энергия в точке измерения до установки экрана, а пропущенная энергия - энергия в той же точке, но уже после установки экрана. Это выражение определяется как потеря и, поэтому, всегда положительна.
Степень ослабления, обеспечиваемая экраном, зависит от трех факторов (Рис. 1.6). Первый - это отражение волны от границы. Второй - поглощение волны по мере ее прохождения через слой экранирующего материала. Третий - повторное отражение, которое имеет место при достижении волной противоположной стороны экранирующего материала и так далее - неограниченное число раз. Ниже будет рассматриваться только первое переотражение. падающая волна отраженная волна многократно отраженная волна внутри экрана Представление прохождения плоской электромагнитной волны через экран толщиной / В общем случае экран не только ослабляет, но и искажает поле источника в защищаемой области. Поэтому эффективность экранирования оказьшается различной для электрической и магнитной составляющих поля. Эффективность экранирования зависит от координат точки измерения. Это обстоятельство существенно затрудняет ее количественную оценку [8].
Для напряженности двух полей, измеряемых в одной среде с определенным волновым сопротивлением, выражение будет выглядеть так: для электрического поля где Е - напряженность электрического поля до установки экрана; Es;, напряженность электрического поля после установки экрана; Н — напряженность магнитного поля до установки экрана; Hsh — напряженность магнитного поля после установки экрана.
Таким образом, экранирование - это вынужденная мера, которая применяется, если исчерпаны другие возможности. При создании несущих конструкций РЭС можно предусмотреть технические решения, обеспечивающие необходимые экранирующие свойства конструкции. Но без специальных мер подобные решения не обеспечат необходимой эффективности ослабления электромагнитного поля.
Магнитное экранирование на низких частотах является самой сложной практической задачей. Оно существенно усложняет и утяжеляет конструкцию [21, 22].
Экранирующие материалы весьма разнообразны и включают в себя металлы и сплавы, пластические массы с наполнителями, слоистые, тканные и композиционные материалы. Во всех случаях базовым требованием является высокая проводимость, а для экранирования магнитных полей - высокая магнитная проницаемость.
Для рационального выбора материалов разработчикам необходимо четко ориентироваться в основных электрофизических параметрах и характеристиках материалов, таким как: объемное сопротивление, скин-эффект, волновое сопротивление, магнитная проницаемость.
Оценка возможностей применения полимерных композиционных материалов (ПКМ) для создания электромагнитных экранов
К полимерным матрицам (связующим) относятся термопластичные матрицы (термопласты) и отверждающиеся (реактопластьт), которые являются полимерными (или полимерообразующими) реакционными системами. Выбор и соотношение исходных компонентов в процессах получения матриц на основе реактопластов зависит от вида и условий получения ПКМ, способа их термической обработки, возможности сочетания с определенными наполнителями[35].
В ПКМ матрица (связующее) служит для передачи и перераспределения механических усилий между отдельными частицами дисперсной фазы, защиты наполнителя от внешних воздействий, создания монолитности материала [36]. Все эти функции связующего зависят от его взаимодействия с наполнителем в процессе получения и эксплуатации композита - соотношения свойств компонентов, смачивания, адгезии, изменении свойств при взаимодействии компонентов [37].
Матрица (связующее) в виде расплавов, растворов, дисперсий порошков, эмульсий, суспензий или пленок сочетается с армирующими волокнистыми наполнителями при получении армированных волокнистых полуфабрикатов (премиксов, препрегов, прессовочных, заливочных и других композиций) или в процессах формования заготовок и изделий методами смешения, пропитки, напыления, механического соединения. При этом важное значение имеет равномерное распределение матрицы (связующего) между частицами наполнителя или армирующего компонента. Равномерное распределение зависит от смачиваемости компонентов, вязкости связующего и его поверхностной энергии. На стадиях переработки полуфабрикатов вид, количество и распределение связующего определяют технологичность материала - формуемость, объемную усадку и другие характеристики[35-37]. Наиболее распространенными связующими являются полимерные смолы с добавкой отвердителя. 1.3.3 Технологии получения ПКМ
Формирование - это этап технологического процесса, при котором материал принимает форму будущего изделия и происходит отверждение связующего (связующие -сочетание полимерной смолы и отвердителя). В процессе отверждения связующего создается конечная структура материала, формируются его свойства и фиксируется форма изделия [38].
Отверждение связующего является результатом роста молекул и образования полимерной сетки под воздействием катализатора (отвердителя) и соответствующих внешних условий. При этом выделяются две характерные стадии отверждения: начальную - до формирования полимерной сетки; конечную - процесс формирования полимерной сетки.
Эти две стадии отделены друг от друга так называемой фазой гелеобразования. Фаза гелеобразования соответствует такому моменту, когда связующее утрачивает способность находиться в текучем состоянии, т.е. теряет свою жизнеспособность и технологические качества жидкости [39]. Это одна из наиболее важных технологических характеристик процесса отверждения полимерного материала.
Все свойства полимерного материала резко меняются: уменьшается удельный объем; увеличивается твердость; возрастает сопротивление деформации.
В настоящее время существует много различных способов формирования изделий из ПКМ. Это объясняется разнообразием свойств исходных компонентов композитов, полуфабрикатов, а также различными требованиями к прочности и другим параметрам изделий. Рассмотрим методы получения ПКМ для изготовления компонентов РЭА.
Наиболее простым по аппаратурно-технологическому оформлению способом получения полимерных композиционных материалов является контактное формование [40]. Этот способ применяется для изготовления крупногабаритных малонагруженных деталей сложной конфигурации: коробчатых кожухов механизмов, баков, корпусов и других корпусных элементов и пр. Контактное формование изделий в открытых формах осуществляют в основном двумя методами — ручной укладкой и напылением. Технология ручной укладки включает следующие основные операции [41, 42]: 1. Нанесение разделительных покрытий на формы; 2. Раскрой тканых или нетканых армирующих материалов; зо 3. Приготовление связующего; 4. Укладку армирующего материала на форму; 5. Нанесение на армирующий материал связующего и пропитка им слоя материала; 6. Отверждение связующего при комнатной температуре или при нагревании до 70-95С; 7. Извлечение изделия из формы и его механическая обработка согласно требованиям чертежу; 8. Контроль качества изделия. Технология напыления представляет собой: автоматическую разрезку армирующего наполнителя на мелкие частицы размером в несколько миллиметров, автоматическое смешение полученных частиц со связующим и последующее напыление под давлением этой смеси на форму. После отверждения изделие снимается с формы и отправляется на механическую обработку.
Препрег — полуфабрикат, представляющий собой листовой волокнистый наполнитель предварительно пропитанный связующим. Метод получения многослойных изделий из препрегов аналогичен формованию ПКМ ручным формованием. Изделия из ПКМ в этом случае получают ручной выкладкой слоев из требуемого препрега. Отверждение изделия проводят методами горячего прессования или автоклавного формования. Классификация схем формования, в зависимости от способа обеспечения давления на препрег, приведена на Рис. 1.16 [42].
Разработка математической модели процесса пропитки ПКМ методом вакуумной инфузии
В ряде случаев приведенные аналитические соотношения не дают ответа на частные конкретные вопросы, связанные с повышенными требованиями к точности расчетов. Поэтому весьма полезным оказывается применение численных методов в расчете электрических и магнитных полей и оценке эффективности экранирования.
Наибольшей универсальностью для расчета электрических и магнитных полей обладает метод конечных элементов (МКЭ). Применительно к экранированию с помощью МКЭ можно получать достаточно точные решения в проектировании экранов для статических полей и решении задач в квазистатическом приближении. Причем благодаря универсальности метода расчеты можно делать для экранов сложной формы: с отверстиями; многослойных.
Метод конечных элементов является численным методом решения дифференциальных уравнений, встречающихся в физике и технике. Основная идея МКЭ в том, что любую непрерывную величину (индукция или напряженность магнитного поля) можно аппроксимировать моделью, состоящий из отдельных элементов (участков). На каждом из этих элементов исследуемая непрерывная величина аппроксимируется кусочно-непрерывной функцией, которая строится на значениях исследуемой величины в некоторых точках области («узлы»). Кусочно-непрерывные функции определяются с помощью значений непрерывной величины в конечном числе точек рассматриваемой области [67].
Очевидно, что реализация метода МКЭ возможна только с помощью соответствующих программных средств. Дадим краткую характеристику основных из них.
В настоящее время метод конечных элементов реализован в ряде зарубежных (ANSYS, COSMOS/M) и отечественных (ELCUT) программных комплексов.
При использовании конечно-элементных методов требуются некоторые предварительные алгебраические действия и необходимо приложить несколько большие усилия по программированию, чем для конечно-разностных методов. Однако модульная структура метода конечных элементов способствует более эффективному программированию. Легкость изменения программ является важной особенностью метода конечных элементов. При переходе к решению новой задачи существующий пакет вычислительных программ должен подвергаться лишь сравнительно малому числу изменений.
Расчет эффективности экранирования - только одна из возможных областей применения указанных программ. Согласно МКЭ модель конструкции сложной формы подразделяется на элементарные части (конечные элементы) сравнительно простой формы, в пределах которых находятся приближенные решения. Результатом такого моделирования обычно бывают электрические и магнитные поля, а при необходимости -интегральные показатели полей. Ansys ANSYS, Inc. разрабатывает широкую линейку программных продуктов, являясь одним из мировых лидеров в области расчетных технологий [68]. В стандартную комплектацию входит модуль EMAG (электромагнитный модуль). Применительно к электромагнитному экранированию EMAG позволяет проводить следующие виды анализа: Геометрическое описание: 2-D плоская, 3-D оссиметричная, Ъ-D полная и симметричные плоскости.
Электростатика: силовые линии электрического поля и анализ поля по ним (опционально). Магнитостатика: скалярный потенциал, магнитный векторный потенциал связанный магнитный векторный и скалярный потенциал, 3-D реберно-потоковая формулировка, 1-D плоская и оссемитричная геометрия. COSMOS/M SolidWorks Corporation более десяти лет успешно разрабатывает и внедряет программный продукт COSMOS/M. COSMOS/M является одним из наиболее передовых и универсальных пакетов конечно-элементного анализа. В настоящий момент COSMOS/M имеет десять модулей, среди них ESTAR - для расчета задач электромагнетизма [69].
Основные возможности модуля ESTAR: магнитостатический анализ для двумерных, осесимметричньгх и трехмерных задач с источниками тока и постоянными магнитами. электростатический анализ и анализ токов для двух- и трехмерных моделей. анализ переходных электромагнитных режимов для двухмерных и осесимметричньгх моделей. анализ вихревых переменных (гармонических) токов в двумерных и осесимметричньгх моделях. возможность использования результатов расчета для электротермического анализа и проектирования магнитоэлектрических устройств. нелинейный анализ на основе В-Н - зависимостей и кривых размагничивания постоянных магнитов. формирование файлов с результатами решений, включающих плотность магнитных потоков, интенсивность полей, силы, крутящие моменты, матрицы электрической емкости, напряжение, электрическое поле, возбужденные вихревые токи, энергетические потери и др. ELCUT Российской разработкой в расчетных комплексах работающих на МКЭ является ELCUT— программа моделирования двумерных полей методом конечных элементов [70].
Применительно к экранированию ELCUT позволяет решаїь задачи электростатики и магнитостатики в двухмерных постановках. В отличии от ANSYS и COSMOS/M, ELCUT, за счёт уменьшения возможностей, позволяет начать работу практически сразу на интуитивно понятном интерфейсе.
Экспериментальные исследования по определению проводимости связующего при пропитке методом вакуумной инфузией
Описанная в данной работе методика создания экрана оптимизированного с точки зрения прочностных и экранируемых свойств композиционного материала, была модифицирована в удобную для пользователя программу, которая разработана в среде Microsoft Visual Basic 2010 [118].
Программа разработана для операционной системы Windows Vista. Для инсталляции программы необходимо запустить файл setup. Для работы программы необходимо установить библиотеку Microsoft.NET Framework 4. Программа запускается файлом composite.exe.
Главная форма Composite является контейнером для рабочих форм. Главное меню содержит два пункта: форма Lamina, в которой задаются свойства монослоя. При нажатии кнопки Calculate осуществляется расчет свойств монослоя по правилу смесей для материалов (волокно и матрица), которые выбраны в выпадающих меню Fiber и Matrix. В поле Volume content вводится доля армирующего наполнителя. Таблица по отображению свойств монослоя связана с базой данных Database.accdb, которая разработана в программе Access 2007. База данных Database.accdb содержит четыре таблицы {Lamina, Laminate, Fiber, Matrix) и один запрос (Ukladka) (рис. 13). Таблица Lamina содержит информацию по свойствам монослоя. Таблица Laminate содержит информацию по свойствам ламината. Таблица Fiber содержит информацию по свойствам волокна. Таблица Matrix содержит информацию по свойствам матрицы. Запрос связывает между собой таблицы Lamina и Laminate.
При нажатии на строку Laminate выпадающего меню Preprocessor загружается форма Laminate, в которой задаются свойства ламината. При нажатии кнопки Calculate осуществляется расчет эффективных свойств ламината (механический и электрической проводимости относительно меди о ), которые отображаются в окне Effective properties.
При нажатии на строку Calculate выпадающего меню Postprocessor загружается форма Calculate, в которой осуществляется расчет критериев прочности. В строку Stress вводятся напряжения, а в строку Strain - деформации. При нажатии кнопки Calculate осуществляется расчет критериев прочности для каждого слоя.
Форма Calculate Таким образом, пользователь может подобрать оптимальные значения параметров композиционного ламината. Программа имеет простой интерфейс, обеспечивает высокую точность расчета и может применяться в инженерной практике и при обучении специалистов.
Целью исследований в процессе эксперимента является определение параметра проводимости пакета из углеродного наполнителя KIZ. Описание определения этого коэффициента приведено в математической модели процесса пропитки методом вакуумной инфузии (раздел 3.2, рис. 1.22).
При проведении эксперимента необходимо соблюдать следующие условия: - температура окружающего воздуха, С 20±5 - относительная влажность, %, не более 80 - атмосферное давление, кПа, в пределах 87-107. При проведении эксперимента использовалось следующие оборудование, оснастка, материалы (основные и вспомогательные): Оборудование: 1. Вакуумный насос - для создания вакуума в системе; 2. Вакуумный резервуар Airtech RB451 - для отвода излишков связующего из системы; 3. Прибор для проверки герметичности вакуумного мешка; 4. Весы - для взвешивания полимерной смолы, отвердителя, пакета заготовок из углеродной ткани. Оснастка: 1. Стол - для укладки слоев пакета из заготовок углеродной ткани; 2. Полиэтиленовые трубки — 10... 12 мм - для создания трубопроводов: подачи и отвода связующего; системы вакуумирования; 3 Полиэтиленовые спиральные трубки - 10... 12 мм — для-распределения связующего в процессе пропитки пакета заготовок; 4. Зажимы - для своевременного перекрытия грубопроводов подачи связующего и системы вакуумирования; 5. Шаблон - для разрезки углеродного полотна на заготовки требуемого размера; 6. Ножницы — для разрезки углеродной ткани на заготовки требуемого размера; 7. Емкости — для приготовления связующего; 8. Шпатель или механическая мешалка - для перемешивания связующего. Основные материалы: 1. Углеродная ткань; 2. Полимерная смола; 3. Отвердитель. Вспомогательные материалы: 1. Полиэтиленовая пленка - для создания вакуумного мешка; 2. Резиновый герметик в виде липкой ленты - для создания герметичного уплотнения в вакуумном мешке; 3. Проводящая сетка — для улучшения пропитки пакета заготовок углеродной ткани связующим; 4. Жертвенная ткань — для улучшения съема готового изделия после окончания процесса полимеризации.
Процесс проведения эксперимента состоял из следующих этапов:
1. Рулон углеродной ткани укладывается на стол. Полотно углеродной ткани разматывается из рулона и расправляется на поверхности стола. С использованием шаблонов полотно углеродной ткани ножницами разрезается на заготовки требуемого размера.
2. Заготовки углеродной ткани укладываются друг на друга для формирования пакета в соответствии со схемой армирования данного изделия. Количество заготовок в пакете и направление армирования в каждом пакете определяется схемой армирования данного изделия, задаваемого при проектировании изделия.
