Технология изготовления баллонов из композиционных материалов

Баллоны из композиционных материалов (КМ) изготавливаются методом намотки высокопрочных стекло- и органоволокон, пропитанных эпоксидным связующим, на стальные или алюминиевые лейнеры с применением станков с программным управлением.

Применение КМ обеспечивает снижение веса баллонов в 1,5…2 раза по сравнению со стальными. Баллоны имеют форму тела вращения с заправочными горловинами, расположенными на полюсах.

Параметры заправочных горловин и объемы баллонов (от 1 до 1000 литров) выполняются согласно требованиям заказчика.

Надежность, долговечность, легкость, безосколочное разрушение в аварийных ситуациях отличает баллоны из композиционных материалов.

Области применения баллонов в качестве: топливных баллонов для автотранспорта, работающих на сжатом природном и сжиженном нефтяном газах; кислородных баллонов для авиации; аккумуляторов давления, работающих на азоте или сжатом газе; огнетушителей, работающих на сжиженных пожаротушащих газах; кислородных баллонов для горноспасателей и аквалангистов; емкостей для транспортировки и хранения агрессивных сред; накопительных и дозировочных станций для заправки газообразным топливом.

Баллоны предназначены для эксплуатации при температуре окружающей среды от – 50 ^оС до + 80 ^оС.

По желанию заказчика может быть нанесено внешнее покрытие, обеспечивающее активную защиту от огня.

Композиционные материалы постепенно занимает все большее место в нашей жизни.

Уже достаточно трудно представить современную стоматологию без композитных материалов. Области применения композиционных материалов не ограничены. Они применяются в авиации для высоконагруженных деталей самолетов (обшивки, лонжеронов, нервюр, панелей и т. д.) и двигателей (лопаток компрессора и турбины и т. д.), в космической технике для узлов силовых конструкций аппаратов, подвергающихся нагреву, для элементов жесткости, панелей, в автомобилестроении для облегчения кузовов, рессор, рам, панелей кузовов, бамперов и т. д., в горной промышленности (буровой инструмент, детали комбайнов и т. д.), в гражданском строительстве (пролеты мостов, элементы сборных конструкций высотных сооружений и т. д.) и в других областях народного хозяйства.

Применение композиционных материалов обеспечивает новый качественный скачок в увеличении мощности двигателей, энергетических и транспортных установок, уменьшении массы машин и приборов.

Технология получения полуфабрикатов и изделий из композиционных материалов достаточно хорошо отработана.

Композиционные материалы с неметаллической матрицей, а именно полимерные карбоволокниты используют в судо- и автомобилестроении (кузова гоночных машин, шасси, гребные винты); из них изготовляют подшипники, панели отопления, спортивный инвентарь, части ЭВМ. Высокомодульные карбоволокниты применяют для изготовления деталей авиационной техники, аппаратуры для химической промышленности, в рентгеновском оборудовании и другом.

Карбоволокниты с углеродной матрицей заменяют различные типы графитов. Они применяются для тепловой защиты, дисков авиационных тормозов, химически стойкой аппаратуры.

Изделия из бороволокнитов применяют в авиационной и космической технике (профили, панели, роторы и лопатки компрессоров, лопасти винтов и трансмиссионные валы вертолетов и т. д.).

Органоволокниты применяют в качестве изоляционного и конструкционного материала в электрорадиопромышленности, авиационной технике, автостроении; из них изготовляют трубы, емкости для реактивов, покрытия корпусов судов и многое другое.

Диапазон применения этих материалов постоянно увеличивается.

ЛЕКЦИЯ 3

БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

План лекции.

 

1. Общие сведения.

2. Способы получения биметаллов.

2.1. Технологии производства биметаллов литьем.

2.2. Получение биметаллов совместной пластической деформацией.

2.3. Получение биметаллов методами электрошлаковой сварки, электродуговой наплавки, сваркой взрывом.

3. Виды биметаллов и области их применения.

4. Особенности обработки слоистых металлов при производстве из них готовых изделий.

4.1. Обработка давлением.

4.2. Резка.

4.3. Сварка.

5. Утилизация отходов слоистых металлов.

 

Общие сведения.

Биметаллом называют двухслойный или многослойный материал, состоящий из двух различных металлов или сплавов, прочно соединенных между собой по всей плоскости соприкосновения, и представляющий собой монолитное целое.

Например, сталь и алюминий, сталь и ниобий, алюминий и титан, титан и молибден и др. Сочетание цветных и тугоплавких материалов, а так же жаропрочных сплавов, создают комбинированные материалы сталь + полимер и др.

Биметаллы применяют для повышения прочности и жаростойкости конструкций, снижения их массы с целью экономии дорогостоящих и дефицитных металлов или как материал со специальными свойствами. В электро- и радиотехнике распространение биметаллов обусловлено тем, что плотность тока падает от периферии проводника к его середине, поэтому иногда целесообразно поверхность провода из более дешевого материала (сталь, алюминий) покрывать хорошим проводником (медь, серебро). Применение биметаллов в приборостроении основано на использовании различных значений температурных коэффициентов расширения металлов, из которых состоят биметаллические пластины. В машиностроении из биметаллов изготавливают детали машин и механизмов (например, втулки подшипников).

Внедрение биметаллов в химическом машиностроении является одним из основных путей экономии дефицитных металлов и сплавов. Параллельно с освоением производства различных биметаллов ведется разработка технологий изготовления из них химической аппаратуры. В этой работе принимают участие как специализированные научно – исследовательские институты, так и машиностроительные заводы.

Плакирование (нанесение слоя металла на основу) применяется как способ рационального конструктивного торможения растущих трещин. При этом могут быть обеспечены условия, исключающие развитие внезапных, катастрофических и протяженных разрушений.

Плакирование области сварного шва и околошовной зоны в случае выполнения сварного соединения из углеродистой стали нержавеющей аустенитной сталью можно уменьшить неблагоприятные остаточные сварочные напряжения и понизить критическую температуру хрупкости.

Использование слоистых композиций позволяет:

- значительно повысить конструкционную надежность материала при снижении чувствительности к концентрации напряжений;

- уменьшить потери пластичности и ударной вязкости в условиях перехода к низким температурам;

- обеспечить существенное повышение удельной жесткости, прочности, жаропрочности и долговечности;

- достичь уникальных физических свойств (высокой демпфирующей способности, теплопроводности, сверхпроводимости и т.п.).

Биметаллы во многих случаях являются наиболее эффективными заменителями дефицитных и дорогостоящих металлов и сплавов.

В настоящее время в мире производится более 50 видов биметаллов, которые востребованы в приборостроении, автомобилестроении, в инструментальном производстве, в самолетостроении, химической промышленности и во многих других отраслях.

Таким образом, использование биметаллов может способствовать эффективности использования металлических материалов, снижению металлоемкости машины и оборудования их качества, надежности и долговечности.

Внедрение в производство биметаллических отливок позволяет увеличивать в 1,5…4,5 раза ресурс изделий, сократить до 75…80 % потребность в высоколегированных сталях и сплавах, снизить в 2…2,5 раза расход металла.