Определение необходимого количества армирующего материала и связующего

 

При производстве панели будут использованы следующие материалы и полуфабрикаты:

· армирующий материал - стеклоткань Т-10-80 и стеклолента ЛЭС-0, 15х35;

· связующее СП-97К-5-211-БН.

Поверхностная плотность стеклоткани Т-10-80 r = 0, 29 кг/м². Ткань вырабатывается переплетением сатин 8/3:

 

d = 0, 25 мм;

r = 2400 кг/м³;

b = 900 мм.

 

Поверхностная плотность стеклоленты ЛЭС-0, 15х35 r = 0, 19 кг/м².

Для изготовления панели необходимо 18, 45 м² стеклоткани Т-10-80 и 240 м стеклоленты ЛЭС-0, 15х35.

Определим массу армирующего материала:

 

                                                             (2.1)

 

где S - площадь материала.

 

 

Определим необходимое количество связующего для того, чтобы пропитать 6, 5 кг армирующего материала:

1. По ПИ-59-1026-86 содержание связующего в пластике 38%;

Содержание наполнителя в пластике 62%. Определим сухой остаток связующего в пластике:

 

, 95 кг - 62%                                                                                                                   (2.3)

х - 38%

кг.

 

2. Для приготовления связующего 50%-ной концентрации необходимо 4, 26 кг растворителя.

3. Итак, всего связующего необходимо:

 

М_с = 4, 26+4, 26=8, 52 кг.

 

4. С учетом технологических потерь (k_тп = 1, 25):

 

;                                      (2.4)

 кг.

 

Связующее СП-97К-5-211-БН получается путем введения в связующее СП-97К смолы 5-211-БН в количестве 15% от массы сухой смолы СП-97С.

Рецептура связующего 5-211-БН:

· смола эпоксидная ЭД-20…………50 м.ч.;

· смола УП-631…………………..…..50 м.ч.;

· смола СФ-341А…………………….50 м.ч.;

· спирто-ацетоновая смесь………..170 м.ч.

Для приготовления 10 кг связующего СП-97С 50%-ной концентрации производится следующий расчет количества компонентов:

1) При 100%-ной концентрации смолы СП-97С и продукта МФСН-А соотношение компонентов следующее (в кг):

· смола СП-97С - 4, 854 (100 м.ч.);

· продукт МНФС-А - 0, 146 (3 м.ч.);

· растворитель - 5, 0.

1) При концентрации смолы СП-97С 60%, а смолы МФСН-А 49% соотношение компонентов изменится так (в кг):

смола СП-97С -

продукт МНФС-А -

растворитель -

2) Для загрузки в реактор отвесить (в кг):

· смола СП-97С - 8, 09;

· продукт МНФС-А - 0, 298;

· растворитель - 1, 612.

Соблюдая пропорцию указанных компонентов, можно рассчитать состав любого количества связующего.

Т.к. для приготовления М₁ = 10 кг связующего СП-97К необходимо 8, 09 кг СП-97С, то для приготовления СП-97К-5-211-БН необходимо:

 

 кг связующего 5-211-БН.

 

Масса связующего СП-97К-5-211-БН равна:

 

 кг.                      (2.5)

 

Тогда для приготовления связующего 10, 65 кг СП-97К-5-211-БН необходимо следующее количество 5-211-БН:

, 21 - 1, 21,                                                                                                      (2.6)

, 65 - Х;

 кг.

 

Количество каждого компонента связующего определяется из соотношения:

 

                                                         (2.7)

 

где М_i - масса искомого компонента связующего, кг;

М_св - масса необходимого для пропитки связующего, кг;

m_i - удельное массовое содержание искомого компонента в рецептуре связующего, м.ч.

Определим количество компонентов, входящих в 5-211-БН:

· смола ЭД-20:

 

 (кг);

· смола УП-631:

 (кг);

· смола СФ-341А:

 (кг);

· смесь спирто-ацетоновая:

 

 (кг).

Определим, количество компонентов, входящих в СП-97К:

· смола СП-97С:

 

- 8, 09,                                                                                                             (2.8)

, 41 - Х;

 (кг);

· продукт МНФС-А:

 

- 0, 298,                                                                                                          (2.9)

, 41 - Х;

 

 (кг);

 

· растворитель:

 

 (кг).

 

Количество материалов, необходимое для изготовления крышки нижней части мотогондолы, сведено в Приложение 1.

Разработка технологии подготовки исходных материалов и приспособлений

 

Контроль армирующего материала

При хранении и транспортировке армирующие материалы наполнители подвергаются воздействию различных климатических условий (температуры и влажности). Кроме того, может быть нарушена целостность их упаковки и воздействие этих факторов внешней среды еще больше изменит их физическое состояние. Перед использованием армирующие наполнители проверяют на содержание влаги, отсутствие механических повреждений.

Содержание влаги в волокнистых полуфабрикатах определяют взвешиванием проб до и после их высушивания при температуре около 100⁰С в течение 2 часов.

 

Приготовление связующего

Приготовление связующего производить в эмалированном (или из нержавеющей стали) реакторе, снабженном якорной мешалкой, охлаждением, обогревом, обратным холодильником и термометром, с люком для загрузки и нижним спускным краном.

Перед приготовлением и после использования связующего реактор промыть ацетоном, а затем небольшим количеством смеси спирто-ацетеновой 1: 2 не менее 100 г на 3-5 литровую емкость.

Приготовление связующего СП-97К-5-211-БН состоит из следующих операций:

1) Приготовление связующего СП-97К:

a) загрузить в аппарат 7, 6 кг смолы СП-97С;

b) разбавить смолу спиртом 0, 28 кг из расчета получения 50%-ного раствора связующего; ) после введения в смолу П-97С спирта всю массу тщательно перемешать в течение 1 часа; )  ввести продукт МФСН-А 0, 28 кг; )    перемешать связующее в течение 0, 5 часа.

По окончании смешивания из реактора отобрать пробу связующего СП-97К, которое должно отвечать следующим требованиям:

· концентрация - 50-55%;

· плотность - 1-1, 02 кг/м³.

Срок хранения готового связующего 3 суток при температуре 18-25⁰С и в герметично закрытой емкости.

) Приготовление связующего 5-211-БН:

При приготовлении связующего с целью ускорения процесса растворения смолу СФ-341А размолоть на вольцах или шаровых мельницах (размер кусков не более 5 мм).

) залить в реактор расчетное количество смеси спирто-ацетоновой 0, 57 кг;

) при работающей мешалке 60-80 об/мин загрузить 0, 17 кг смолы СФ-341А, 0, 17 кг смолы УП-631 и 0, 24 кг смолы ЭД-20;

) перемешать смесь указанных компонентов при температуре (20±5)⁰С в течение часа.

Приготовленное связующее слить через фильтр (сетку) или сложенную втрое марлю в чистую, высушенную металлическую из нержавеющей стали тару с герметичной крышкой или в стеклянные бутылки с притертыми пробками.

От каждой партии отбирают пробу для определения плотности и концентрации. Плотность связующего, приготовленного для пропитки, при температуре 20⁰С должна составлять 0, 92 кг/м³, концентрация - (50±5)%.

3) Приготовление связующего СП-97К-5-211-БН.

) залить связующее 5-211-БН в связующее СП-97К;

) тщательно перемешать всю массу в течение 0, 5 часа при температуре (20±5)⁰С.

Готовое связующее сливается в тару. Срок хранения в плотно закрытой таре при температуре (20±5)⁰С - 10 суток.

При приготовлении связующего строго соблюдать правила техники безопасности.

Готовое связующее передавать в производство в герметично закрытой таре, снабженной биркой или свидетельством с указанием марки, даты приготовления и номера партии связующего, концентрации связующего.

Все работы по приготовлению связующих производить только в вытяжных шкафах или в смесителях и реакторах, снабженных местной вытяжной вентиляцией.

 

Приготовление препрегов

Изделия из КМ получаю двумя способами - «мокрым» и «сухим». При «мокром» способе наполнитель пропитывается связующим непосредственно при выкладке. При «сухом» способе пропитка выделена в самостоятельную операцию, в результате которой из арматуры и связующего получают препреги (нити, ленты, ткани, которые после пропитки просушиваются для частичного удаления летучих веществ).

Процесс приготовления препрегов разделяют на две стадии:

· нанесение связующего на армирующий материал;

· частичное удаление растворителей (подсушка препрегов).

Пропитку армирующего материала связующим осуществляют в ваннах пропиточных машин или вакуумной пропиткой в закрытых формах. Основными требованиями данной операции являются поддержание заданной постоянной концентрации и вязкости связующего, оптимального содержания летучих веществ.

Длительная сушка и повышение температуры в перпреге могут ухудшать качество нанесенного на армирующий материал связующего за счет преждевременной полимеризации.

Важно фиксирование нанесенного на армирующий материал связующего путем сушки. Для этого необходимо рационально выбрать следующие параметры:

· температуру сушки (Т_с);

· время сушки (т_с).

Конечное содержание летучих продуктов после сушки должно быть 6-9%, связующего - 35-38%, растворимой смолы - не менее 95%.

Процесс пропитки и сушки стеклоткани необходимо проводить в вертикальной пропиточной машине. Перед началом пропитки необходимо:

1) конец пропитываемого наполнителя присоединить к заправочному полотну сваркой полиэтиленовой пленкой, второй конец заправочного полотна пропустить через систему валков пропиточной машины; на рис. 2 показана схема заправки ткани по тканепроводу установки УПСТ-1000М;

 

- разматывающее устройство; 2 - зажимное устройство;

- рулон сухой ткани; 4 - механизм соединения ткани; 5 - накопитель;

- пропиточная ванна; 7 - пропиточный вал; 8 - отжимное устройство; 9 - валки тянущие; 10 - разделительная пленка; 11 - валки подающие;

- рулон препрега; 13 - приемное устройство.

Рис. 2 Схема заправки ткани по тканепроводу установки УПСТ-1000М

 

2) установить температуру по зонам в шахте пропиточной установки в соответствии с данными, приведенными в табл.2.1.

 

Таблица 2.1 Технологические параметры пропитки армирующих наполнителей

Марка пропитываемого материала	Температура по зонам, 0С			Скорость пропитки, м/мин
	I	II	III
Т-10-80	50±5	99±5	75±5	1, 5±0, 5
Т-13	55±5	65±5	75±5	3-5

 

3) проконтролировать чистоту валков установки;

4) отрегулировать свободное сматывание материалов с подающих бобин и обеспечить плотное и равномерное натяжение слоев с помощью тормозных колодок;

5) в ванну пропиточной установки залить приготовленное связующее до уровня оси валков (температура связующего в ванне пропиточной установки должна быть (20±5)⁰С).

6) для предотвращения слипания пропитанных материалов при намотке необходимо применять разделительный слой из полиэтиленовой пленки. Применяемая пленка должна быть гладкой равномерной толщины и шире пропитываемого материала на 20-30 мм.

При наносе связующего необходимо контролировать:

· равномерность натяга пропитываемого материала;

· скорость перемещения армирующего материала по тракту пропиточной машины;

· уровень связующего в пропиточной ванне;

· вязкость связующего в пропиточной ванне.

Для контроля пропитанного материала отбираются образцы 200х200 мм в начале, середине и в конце 50-100 метров рулона. Если рулон меньше 50 м, то на пробу вырезать образцы в начале и конце рулона.

Подготовка трубчатого заполнителя

Трубчатый заполнитель представляет собой прямоугольные трубки с поперечным сечением 20х25 мм.

Подготовить трубчатый заполнитель:

· проверить комплексность резиновых оправок, визуально проконтролировать качество поверхности;

· протереть оправки влажной салфеткой, растворитель не применять, просушить на воздухе при температуре воздуха в цехе;

· обмотать оправки фторопластовой пленкой.

Произвести намотку стеклоленты ЛЭС-0, 15х35-76 (поз. 5) на оправки

(согласно чертежу - 77.00.6906.770.000СБ): угол намотки 16, перехлест 6 мм, второй слой намотки сместить на полшага -15 мм.

Контролировать качество намотки трубчатого заполнителя согласно требованиям чертежа (поз. 5, сеч. А-А).

Упаковать и хранить оправки с намотанным трубчатым заполнителем при температуре (18-25)⁰С в герметичных мешках из ткани 500 или полиэтиленовой пленки согласно ТИ 59-1033-87 раздел 11. Хранение оправок в неупакованном виде более 4 часов не допускается.

Разработка техпроцесса формообразования детали

Выбор и обоснование метода формообразования

Технологическим процессом формообразования называется комплекс технологических и контрольных операций, обеспечивающих изделию в формообразующей оснастке заданной, но обратимой формы.

Выбор метода формообразования изделий из композиционных материалов (КМ) зависит от назначения изделия, состава связующего, габаритных размеров и др.

Наибольшее распространение получили следующие методы формообразования: выкладка, намотка, напыление, пултрузия.

Методом выкладки изготавливают силовые и несиловые плоские и объемные детали сложной конфигурации.

Намоткой могут изготавливаться преимущественно изделия осесимметричные объемные, а также силовые плоские элементы конструкций, «вафельные» панели.

Напыление редко встречается при производстве летательных аппаратов, потому что этот метод позволяет изготавливать несиловые изделия сложной формы.

Методом пултрузии получают профильные подкрепляющие элементы, разные по форме и размеру поперечного сечения и неограниченной длины с однонаправленным размещением армирующих волокон.

Комбинированное формообразование изделий из КМ включает в себя элементы разных методов, что позволяет получать силовые профильные элементы с улучшенными наперед заданными характеристиками.

Технологический процесс выкладки в зависимости от геометрии деталей и возможностей производства по способу выполнения разделяется на ручной, автоматизированный и механизированный.

Ручная выкладка применяется при производстве малогабаритных деталей, а также для изготовления любых деталей сложной конфигурации.

Автоматизированная выкладка применяется при производстве деталей плоской формы и одинарной кривизны с углом подъема кривой менее 5⁰.

Механизированную выкладку применяют для изготовления детали двойной, а также одинарной кривизны с углом наклона более 5⁰.

Методом выкладки получают подавляющее число плоских, криволинейных и объемных деталей сложной конфигурации с любым количеством слоев, с закладными элементами изменяющейся толщины.

Способ ручной выкладки позволяет в полной мере решить задачу локального изменения схем армирования, приближая их к оптимальному.

В нашем случае для изготовления панели из КМ применяется ручная выкладка.

Ручная выкладка заключается в послойном наборе пакета из заранее раскроенных заготовок в соответствии со схемой выкладки. Раскрой заготовок проводят средствами малой механизации из предварительно пропитанных лент после их выдержке 2, 0…2, 5часов при температуре цеха (в случае хранения материала в холодильнике).

Заготовки из однонаправленных лент выкладывают встык на форму или лист с обработанной поверхностью или проложенной разделительной пленкой. Для сложных по конфигурации деталей допускаются нахлесты или зазоры 1, 5…2, 0 мм, при этом в схеме выкладки должно быть предусмотрено смещение нахлестов в слоях. После выкладки каждого слоя пакет уплотняется обогревающим роликом через разделительную пленку для удаления воздушных включений и усиления соединения слоев.

Выкладка включает в свой состав такие ТП:

) подготовка оснастки;

) выкладка разделительного слоя (антиадгезионных специальных составов или полипропиленовой пленки) на поверхность формообразующей оснастки (ФО);

) выкладка слоев и пакета на ФО;

) выкладка разделительного слоя;

) укладка цулаги;

) выкладка дренажного слоя;

) изготовление вакуумного мешка;

) герметизация оснастки специальными приспособлениями или клеем.

При выкладке изделий используют такую оснастку: инструмент для резки и раскроя препрега на заготовки, прикаточный ролик с обогревом для уплотнения пакета, шаблоны для раскроя препрега на заготовки и шаблоны для выкладки.

Шаблоны для раскроя изготавливаются из метала или из неметаллических материалов толщиной 1, 5…2, 0 мм. Количество шаблонов отвечает числу разных заготовок, указанных в схеме выкладки.

Прикаточный ролик изготовлен из метала, имеет массу - 2, 0…2, 5 кг. Диаметр ролика - 0, 075…0, 1 м при длине 0, 05…0, 3 м. Температура поверхности ролика - 40…120⁰С.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: