Глава 6.1. Основные свойства авиационных композиционных материалов
Композиционный материал (композит) - конструкционный (металлический или неметаллический) материал, в котором имеются усиливающие его элементы в виде нитей, волокон или хлопьев более прочного материала. Примеры композиционных материалов: пластик, армированный борными, углеродными, стеклянными волокнами, жгутами или тканями на их основе; алюминий, армированный нитями стали, бериллия. Комбинируя объемное содержание компонентов, можно получать композиционные материалы с требуемыми значениями прочности, жаропрочности, модуля упругости, абразивной стойкости, а также создавать композиции с необходимыми магнитными, диэлектрическими, радиопоглощающими и другими специальными свойствами. Одна из современных основных тенденций развития мировой авиационной техники является все возрастающее применение композитных материалов в изготовлении деталей планера, несущих значительные нагрузки, а также деталей внутреннего конструктивного набора. Появление композитных материалов (далее – стеклопластиков и углепластиков) привело к появлению ряда новых направлений в развитии авиации. Стеклопластик и углепластики – это эпоксидная или полиамидная смола, которой перед полимеризацией придают определенную форму и армируют стекло или угле волокном или сотканной из них тканью. Если смолу армировать тканью сотканной из углеродных волокон, а также кевларовой тканью, полученный материал называется углепластиком и применяется для получения изделий больших габаритов, сложной объемной формы и с очень высокими прочностными характеристиками. Изготовление деталей из композитных материалов при минимальном наличии на производственном участке технологического оборудования и оснастки во многих случаях является наиболее рациональным, а нередко единственно возможным видом соединений деталей из металла, неметаллических материалов и наполнителей типа пенопласта или пенополиуретана. К основным преимуществам деталей из композитных материалов относятся: - высокие адгезионные свойства; - возможность соединения между собой в одной детали разнородных материалов; - исключение отверстий под крепежные элементы являющимися концентраторами напряжений и ослабляющие соединяемые элементы. Крепежные делали, в большинстве случаев, вклеиваются в конструкцию детали из композитных материалов; - герметичность соединений; - более равномерное распределение напряжений в соединениях; - большая коррозионная стойкость; - получение ровной поверхности детали из композитного материала; - относительно низкая стоимость деталей из композитных материалов.
ПРИМЕЧАНИЕ. 1. Под адгезией принято понимать сцепление, возникшее между двумя приведенными в соприкосновение разнородными или однородными материалами. 2. Когезионная прочность обусловлена силами межмолекулярного взаимодействия и строения межмолекулярной решетки. Композитным материалам присуще необратимое изменение их механических характеристик с течением времени. Величина возможного снижения прочности композитных материалов вследствие «старения» зависит от условий эксплуатации изделий и других факторов и за год расчетная величина составляет до 5%. Эпоксидные и полиамидные клеи, большей частью, представляют собой композиции из высокополимерных материалов, которые благодаря сочетанию таких свойств как хорошая адгезия, механическая прочность в требуемом интервале температур, практически отсутствии хрупкости, минимальная усадка при полимеризации пригодны для прочного соединения различных материалов. Серьезным недостатком клеевых соединений на основе эпоксидных и полиамидных смол и готовых изделий из композитных материалов является относительно низкая термостойкость (до 60 0С) деталей из них. Все материалы, поступающие на производство, для изготовления изделий из композитных материалов должны отвечать техническим требованиям соответствующих ТНПА - ГОСТ, ОСТ и ТУ. Каждая партия, поступающих материалов, должна иметь паспорт (сертификат) завода – изготовителя и акт о прохождении входного контроля в лаборатории авиационного предприятия.
|
