Проектирование мотоустановки среднемагистрального пассажирского самолета

Страница 13

3.4. Использование в конструкции воздухозаборника композиционных

материалов

Большие возможности для создания эффективных конструкций мотоустановки предоставляют композиционные материалы, обладающие многообразием и уникальностью свойств.

КМ – это искусственно созданный материал, состоящий из двух или более разнородных и нерастворимых друг в друге компонентов (фаз), со­единенных между собой физико-химическими связями, и обладающий харак­теристиками, превосходящими средние показатели составляющих его компо­нентов.

Принципиальное значение замены металлов как традиционных конструкционных материалов на КМ состоит в том, что вместо ограниченного числа материалов с постоянными и практически равными во всех направлениях свойствами появляется возможность применять большое число новых мате­риалов со свойствами, различающимися в различных направлениях в зави­симости от направления ориентации наполнителя в материале (анизотропия свойств КМ). Более того, это различие свойств КМ является регулируемым и у конструктора появляется возможность на­правленно создавать КМ под конкретную конструкцию в соответствии с действующими нагрузками и особенностями ее эксплуатации. Поэтому пра­вильно спроектированная и хорошо изготовленная конструкция из КМ мо­жет быть более совершенной, чем выполненная из металлов. Само создание изделий из КМ является примером единства конструкции и технологии, по­скольку материал ,спроектированный конструктором, образуется одновре­менно с изделием при его изготовлении и свойства КМ в значительной сте­пени зависят от параметров технологического процесса.

Вместе с тем специфика КМ, в частности их низкая прочность и жесткость при сдвиге, требует внимательного отношения к конструктивно-технологиче­ской обработке конструкции: расчету сложных многослойных систем, сохра­нению в изделии высоких прочностных свойств армирующих волокон, получе­нию стабильных характеристик КМ.

3.4.1. Методы получения ПКМ

Отличительная особенность изготовления деталей из ПКМ состоит в том, что материал и изделие в большинстве случаев создаются одновременно. При этом изделию сразу придаются заданные геометрические размеры и форма, что позволяет существенно снизить его стоимость и сделать конкурен-тоспособным с изделиями из традиционных материалов, несмотря на сравнительно высокую стоимость полимерных связующих и волокнистых наполнителей.

Технология изготовления деталей из ПКМ включает следующие основные операции. 1 – подготовка армирующего наполнителя и приготовление связующего, 2 – совмещение арматуры и матрицы, 3 – формообразование детали, 4 – отверждение связующего в КМ, 5 – механическая доработка детали, 6 – контроль качества детали. Подготовка исходных компонентов заключается в проверке их свойств на соответствие техническим условиям, а также в обработке поверхности волокон для улучшения их смачиваемости увеличения прочности сцепления между наполнителем и матрицей в готовом ПКМ (удаление замасливателя, аппретирование, активирование поверхности, химическая очистка поверхности, удаление влаги и т. п.).

Совмещение армирующих волокон и связующего может осуществляться прямыми или непрямыми способами.

К прямым способам относятся такие, при которых изделие формуется непосредственно из исходных компонентов КМ, минуя операцию изготовления из них полуфабрикатов.

Непрямыми способами изготовления называются такие, в которых элементы конструкции образуются из полуфабрикатов. В этом случае пропитка армирующих волокон связующим представляет самостоятельную операцию, в результате которой получают предварительно пропитанные материалы (препреги) – нити, жгуты, ленты и ткани, которые затем подсушиваются и частично отверждаются.

Препреги приготовляют в специальных установках вертикального или горизонтального типа, одна из которых представлена на рис. 31

Формообразование деталей современной техники из ПКМ осуществляется многими технологическими методами, из которых наиболее широкое применение находят методы намотки, прессования, вакуумное и автоклавное формование, пултрузия.

Рис. 31

1 – стеклонити с бобин, установленных в шпулярнике. 2 – пропиточная ванна с отжимными валиками, 3 - раскадчик нитей, формирующий из них ленту, 4 – подающий валик,5 - цилиндрическая камера сушки ленты с барабаном. между двумя боковыми дисками которого расположены шесть транспортеров подачи ленты, 6 - катушка с лентой препрега и намоточном устройстве, 7-калорифер,8 - нагнетающий вентилятор, 9 - отсасывающий вентилятор

Метод намотки. Намоткой называют процесс формообразования конструкций из КМ, при котором заготовки получают автоматизированной укладкой по заданным траекториям армирующего наполнителя (нитей, лент, тканей), îáû÷íî ïðîïèòàííîãî ïîëèìåðíûì ñâÿçóþùèì, íà âðàùàþùèåñÿ êîíñòðóêòèâíûå ôîðìû èëè òåõíîëîãè÷еñкèå оправки.

Îïðàâêè èëè ôîðìû èìåþò êîíôèãóðàöèþ è ðàçìåðû , соответствующие внутренним размерам изготавливаемой детали. Формование детали намоткой завершается отверждением намотанной заготовки .

В настоящее время намотка осуществляется на автоматизированных намоточных станках с программным управлением, позволяющих получить изделия различных форм и размеров. Наиболее широко метод намотки применяется для изготовления конструкций, имеющих форму тел вращения или близкую к ней. Намоткой изготавливаются трубы, баки, емкости давления различной формы, конические оболочки, стержни, короба и т. п.

На рис. 32 представлена схема станка для спиральной намотки труб и емкостей сложной формы. При этом армирующий материал укладывается на поверхность оправки под некоторыми расчетными углами, которые выбираются в зависимости от схемы нагружения конструкции и в конечном счете определяют механические характеристики ПКМ. Требуемый угол укладки достигается в результате подбора скоростей вращения оправки и перемещения раскладчика. Материал при намотке укладывается с некоторым натяжением, которое способствует увеличению давления формования и получению монолитной структуры ПКМ.

Рис. 32

1 – технологическая оправка, 2-нитераскладчик, 3 – устройство пропиточно-натяжное, 4 - шпулярник, 5 – блок программного управления

4. Общий анализ технологического процесса при работе на прессе.

Таблица 23

Наименование операции	Материалы	Оборудование	Готовое изделие	Произв. cреда	Окруж. среда
Формообразо-¦вание	Лист. загот.	Пресс	Профиля Обшивки	Воздух	Воздух

Количественные показатели пожаро и взрывоопасных веществ и материалов

Таблица 24

Наименование операции	Наименование вещества	Показатели пожароопас.	Кол. раб.	Критическ. возн. пож
Формообразо- вание	Несгораемые	-/-	1-2	-/-