Мультиаксиальные ткани

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ»

(КНИТУ-КАИ)

Институт авиации, наземного транспорта и энергетики

Кафедра производства летательных аппаратов

 

 

Изготовление композиционных конструкций по

Препреговой технологии

 

 

Методические указания к практической работе № 3

По дисциплине: «Изготовление деталей из композиционных материалов»

 

2017 г.

 

Цель работы: изучение технологии производства композитных деталей из препрегов.

 

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Преимущества композиционных материалов многократно доказаны. Большое многообразие применения композитов, начиная с товаров промышленного потребления, спортинвентаря до высокоэффективных аэрокосмических компонентов указывает, что композитные материалы имеют перспективное будущее.

Это руководство было написано, чтобы дать расширенную информацию о препреге, как он производится, обрабатывается, его свойствах и многообразии применения.

Основные технологии производства высокоэффективных композитов

Различные технологии производства деталей из препрега с указанием механических свойств и объёмов производства сравнивается ниже с другими производственными процессами.[1]

Рисунок 1 - График зависимости объема производства от механических характеристик

Препрег

Препрег представляет собой полуфабрикат состоящий из арматуры пропитанной связующим, которое находится в неотвержденном состоянии. Препреги выпускаются в промышленных масштабах и имеют широкую область применения.

Препреги могут быть в виде (рисунок 2):

· Однонаправленной ленты;

· Ткани (различных стилей плетения).

Рисунок 2 - Виды препрегов

Типы волокон и тканей

Свойства волокон

Армирующие материалы определяют механические свойства композитов. Композиты отличаются жесткостью и прочностью,имеют хорошие физико-химические свойства, и имеют значительно низкую плотность по сравнению с металлами.

Применяют волокна различных видов. Диаграмма ниже выделяет основные параметры подбора волокон (рисунок 3).

Рисунок 3 - Основные параметры волокон

 

Каждая ткань состоит из двух взаимно переплетающихся систем нитей: основы и утка. Типы плетения различаются согласно переплетению волокон и драпируемости.

Малая кривизна переплетенных волокон дают высокие механические характеристики, поскольку не изогнутые волокна выдерживают большую нагрузку. Драпируемые ткани легче ложатся на сложные формы.

 

Полотняное плетение	Сатиновое (атласное) плетение	Саржевое плетение
Низкая драпируемость/ Большая кривизна волокон	Хорошая драпируемость Малая кривизна волокон	Средняя драпируемость/ Средняя кривизна волокон

Существует три основных типа плетения:

Мультиаксиальные ткани

Мультиаксиальные ткани – это специальные стеклоткани, состоящие из нескольких слоев нитей, ориентированных в различных направлениях в соответствии с заданной схемой армирования, рассчитанной исходя из оказываемой на материал нагрузки. Слои ткани прошиваются полиэфирной нитью. В дополнение к нескольким слоям волокна в структуру мультиаксиальной ткани (стеклоткани) может быть добавлена поверхностная вуаль или слой рубленого стекломата.

В мультиаксиальных армирующих материалах (стеклоткани) используется несколько типов волокна, наиболее распространенным является стекловолокно типа Е. Также часто используется углеродное и арамидное волокно.

Рисунок 4 – Мультиаксиальные ткани

Преимущества мультиаксиальной ткани перед традиционной ровинговой тканью и стекломатом:

1. Армирование композиционного материала в различных направлениях;

2. Сокращение расхода смолы на 20-30%, т.к. за счет отсутствия переплетения нитей достигается более плотная укладка прядей по сравнению с ровинговыми тканями и меньшее сопротивление течению связующего;

3. Сокращение конечного веса композита до 50%;

4. Сокращение количества слоев ткани при укладке и оптимизация процесса изготовления композитов;

5. Увеличение механической прочности в 2 раза (по сравнению с ровинговыми тканями с аналогичной поверхностной плотностью);

6. Ровная поверхность ламината (поверхность ровинговой ткани имеет выпуклости в местах переплетения нитей).