Rtm (инжекция)
При методе инжекции полиэфирной смолы в закрытую форму используется оснастка из матрицы и ответной формы – пуансона. Стекломатериал укладывается между матрицей и ответной формой, затем в форму под давлением вливается отвердитель – полиэфирная смола. И, конечно, доработка напильником после отверждения – по вкусу.
Автоклавное формование
Автоклав необходим для проведения процессов при нагреве и под давлением выше атмосферного с целью ускорить реакцию и увеличить выход продукта. Внутрь автоклава помещаются композитные материалы на специальных формах.
Вакуумная инфузия
Для метода вакуумной инфузии необходим пакет, в котором с помощью насоса создается вакуум. В самом пакете располагается армирующий материал, поры которого после откачки воздуха заполняются жидким связующим.
Пример метода — для изготовления скейтборда.
Намотка
Метод намотки композитов позволяет сделать сверхлегкие баллоны для сжатого газа, для чего используют РЕТ-лейнер, подкачанный до 2-5 атмосфер, а также композитные трубы, используемые в нефтедобывающей отрасли, химической промышленности и в коммунальном хозяйстве. Из названия легко понять, что стеклоткань наматывают на подвижный или неподвижный объект.
На видео — процесс намотки стеклоткани на баллон.
Напыление
Напыление не требует раскроя стекломатериала, но взамен нужно использование специального оборудования. Данный метод часто используется для работы с крупными объектами, такими как корпусы лодок, автотранспорт и так далее. Точно так же, как и в случае с ручным формованием, сначала анносится гелькоут, затем стекломатериал.
Продукты из композитов
Композитные материалы широко используются в авиастроении. Например,
построен из них.
Автопром.
Протезы и ортезы.
Спорт.
Если у вас появились дополнения, то обязательно напишите о них в комментариях. Спасибо.
Прямое прессование
Изделия из термопластов изготавливают в пресс-формах под давлением. Для этого используют высокотемпературные гидравлические прессы с усилием от 12 до 100 тонн и максимальной температурой около 650 градусов. Таким способом делают, например, пластиковые ведра.
Пултрузия
Пультрузия – это “протяжка”. При этом методе происходит непрерывный процесс протягивания композиционного материала сквозь тянущую машину. Скорость процесса составляет до 6 метров в минуту. Волокна пропускаются через полимерную ванну, где пропитываются связующим, после чего проходят сквозь преформовочное устройство, получая окончательную форму. Затем в пресс-форме материал нагревается, и на выходе мы получаем окончательный затвердевший продукт.
Процесс производства шпунтовых свай методом пултрузии.
Ручное формование
В случае с изготовлением изделий единичными экземплярами наиболее распространенным методом является ручное формование. На подготовленную матрицу наносится гелькоут – материал для получения хорошей отделки на внешней части армированного материала, позволяющий также подобрать цвет для изделия.
Этот метод широко используется для создания деталей корпуса автомобилей, мотоциклов и мопедов. То есть для тюнинга в тех случаях, когда он не ограничивается наклейкой пленки «под карбон».
Технология изготовления композиционных материалов
Композиционные материалы (композиты) представляют собой матрицу, металлическую или неметаллическую, в которой определенным образом расположены упрочняющие элементы. Композиты подразделяются на две основные группы (см. раздел 1.6):
- – дисперсно-упрочненные — упрочнитель – мелкодисперсные порошки;
- – волокнистые — упрочнитель – различные волокнистые или тканые материалы.
Производство композиционных материалов должно включать изготовление
матричного и упрочняющего материала, а затем их соединение для получения собственно композита. Особенность композитов и их отличие от традиционных металлических материалов состоит в том, что получение композита часто совмещено с изготовлением изделия, т.е. и материал – композит, и деталь получают одновременно.
Настоящая глава посвящена производству тех компонентов композитов, которые производятся на специализированных предприятиях. Они используются для изготовления деталей из композита не только на предприятиях, которые их производят, но и поставляются на другие предприятия как комплектующие изделия.
В качестве матричного материала используют металлы, полимерные материалы и углерод. Эти материалы производятся на специальных предприятиях (например, металлы – на металлургических заводах), технология их производства рассмотрена в главах 2-6.
Упрочняющим компонентом дисперсно-упрочненных компонентов являются порошки. Технология их производства рассмотрена в главе 3.
Настоящая глава посвящена:
- – упрочняющим компонентам композиционных материалов;
- – полуфабрикатам композиционных материалов.
Их изготовление требует использования специальных технологий и оборудования. Они являются комплектующими изделиями при изготовлении деталей из композиционных материалов.
Упрочняющим компонентом дисперсно-упрочненных композитов являются порошки, их производство рассмотрено выше (см. раздел 3.1).
В качестве упрочняющих компонентов волокнистых композитов используют компоненты из разных материалов и различные по форме (конструкции). Прежде всего это непрерывные (бесконечные) нити. Кроме того, нити являются основой более сложных армирующих компонентов — это ровинг, ткань, жгут и др. (рис. 7.1).
Свойства этих более сложных наполнителей зависят от многих факторов: формы, плотности и др. Эти факторы примерно одинаково влияют на свойства композита. Принципиальная разница свойств композита определяется неодинаковыми свойствами материала нитей, из которых изготовлен армирующий материал.
Рис. 7.1. Классификация волокнистых упрочняющих компонентов
В настоящей главе рассмотрены, прежде всего, свойства первичных нитей из разных материалов, получаемых непосредственно вытягиванием, особенности технологии их изготовления. Далее приведены характеристики сложных наполнителей, полученных в результате переработки первичных нитей во все остальные структурные виды волокнистых наполнителей.
Нить характеризуется следующими техническими характеристиками:
- – линейная плотность – вес одного километра нити в граммах [текс (tex)];
- – удельная разрывная нагрузка – разрывное усилие, отнесенное к линейной плотности [Н/текс].
Наиболее распространенная форма поперечного сечения волокон – круг, вместе с тем производятся волокна и другого сечения (рис. 7.2).
Наибольшее распространение получили волокна стеклянные, углеродные, борные, из карбида кремния, органические и металлические.
Рис. 7.2. Сечения волокон
Стеклянные волокна наиболее широко применяют при создании композитов с неметаллической матрицей. Стеклопластики являются одними из наиболее применяемых видов композиционных материалов, что обусловлено их высокими свойствами и относительно невысокой стоимостью.
Достоинства стекловолокна:
- — относительно невысокая плотность волокон 2,4—2,6 • 103 кг/м3;
- — высокая удельная прочность в условиях действия растягивающих напряжений (отношение предела прочности к плотности) стекловолокна выше, чем у стальной проволоки;
- — хорошие электроизоляционные свойства;
- — волокна не горят и не поддерживают горение;
- — возможность эксплуатации при повышенных температурах;
- — низкий коэффициент линейного температурного расширения и высокий коэффициент теплопроводности;
- — химическая и биологическая стойкость;
- — повышенная влагостойкость.
Непрерывные волокна получают сначала протягиванием расплавленной стекломассы через фильеры диаметром 0,8…3 мм, а затем быстрым вытягиванием до диаметра 3…19 мкм (при вытягивании стекла уменьшение диаметра идет равномерно по всей длине, шейки не образуется). Выпускаются волокна (диаметром 3…100 мкм) в прядях, намотанных на барабан, и отдельные (диаметром 0,5…20 мкм и длиной 0,01…5 м). Поверхность стеклянных волокон покрывают замасливателем. Замасливатели подразделяются на технологические и активные.
Технологические замасливатели — парафиновая эмульсия, материалы на основе крахмала и др. — применяют только на стадии переработки волокна для предотвращения истирания волокон при транспортировке и технологических операциях. Перед изготовлением композиционного материала их удаляют (смывают или удаляют нагревом).
Активные замасливатели — кремнийорганические соединения и др. — выполняют двойную функцию. Они не только предохраняют поверхность волокна от механического воздействия, но и улучшают адгезию между стеклом и полимерной матрицей. Активные замасливатели с поверхности стекловолокна при изготовлении композита не удаляются.
Органические волокна (арамидные и полиэтиленовые) используют для производства полимерных композиционных материалов.
Арамидные волокна относятся к классу ароматических полиамидных материалов. Наиболее распространенные арамидные волокна выпускаются под торговой маркой «Кевлар».
При получении органических нитей раствор очищенного полимера протягивается при температуре 50—100 °С через фильеру с большим количеством формирующих отверстий диаметром ~12 мкм. Далее струйки волокна проходят через осадительную ванну с холодной водой (с температурой ниже 4 °С), в результате чего затвердевают и в виде нити наматываются на приемную бобину.
Достоинства органического волокна — высокие удельные значения предела прочности при растяжении и модуля упругости.
Углеродные волокна имеют высокие механические свойства, а также весьма высокую теплостойкость (свыше 2000 °С в неокислительной среде), низкие коэффициенты трения и температурного расширения, высокую стойкость к химическим реагентам. Волокна производят из продуктов переработки нефти, каменного угля — пеков, а также из углеродсодержащих соединений.
Процесс производства углеродных волокон из пеков включает следующие стадии:
- — расплавление пека в среде инертного газа;
- — формование волокон из пеков протягиванием через фильеры (диаметром 0,3 мм);
- — отверждение и вытягивание волокон; степень вытяжки составляет -1000:1; диаметр волокна — 10—15 мкм;
- — карбонизация волокон;
- — графитация волокон (см. п. 6.4.1).
Большее применение нашли технологии получения углеродных волокон из углеродсодержащих полимеров — вискозы, полиакрилнитрила (ПАН).
Процесс переработки ПАН в углеродные волокна включает следующие стадии:
- — нагрев синтетического волокна, его разложение с образованием лентообразных слоев углерода с гексагональной неупорядоченной структурой;
- — формование исходного ПАН-волокна предварительной вытяжкой;
- — стабилизация при 220 °С на воздухе под натяжением;
- — карбонизация при 1500 °С в атмосфере инертного газа;
- — графитация при 3000 °С в атмосфере инертного газа.
В результате графитации диаметр ПАН-волокна уменьшается практически вдвое за счет уменьшения межслойного расстояния (см. п. 6.4.1 и рис. 6.19), в результате получают волокно диаметром 7—10 мкм.
Борные волокна по сравнению с другими армирующими компонентами обладают большим модулем сдвига G-180 ГПа. Это один из наиболее эффективных упрочнителей композиционных материалов. Волокна применяют для композитов и с металлической, и с полимерной матрицей.
Метод получения борных волокон – химическое осаждение из смеси газов – хлорида бора и водорода (2ВС13 ЗН2->2В 6НС1) — на вольфрамовую подложку при температуре около 1100 °С.
Диаметр волокна – 70…200 мкм. Борные волокна выпускаются промышленностью в виде моноволокна, намотанного на катушку, и лент шириной от 50 до 500 мм.
Карбид кремния (SiС) в виде нитевидных кристаллов (усов) диаметром от долей до десятков микрометров, длиной 60…80 мкм получают реакцией взаимодействия хлорсиланов и углеводородов при высоких температурах (1250… 1350 °С):
Волокна используют для изготовления деталей из композитов, работающих при высоких температурах.
Борсик (Бор SiC) получают выращиванием монокристаллов карбида кремния на борных волокнах (процесс называется вискеризацией). Этим достигается хорошая сцепляемость полученных «мохнатых» волокон с материалом матрицы.
Базальтовое волокно получают по следующей схеме:
- — плавление базальтового щебня при температуре 1460—1500 °С;
- — гомогенизация расплава (изотермическая выдержка);
- — выдавливание расплава под действием собственного веса через калиброванные отверстия (200—400 отверстий) платинородиевой фильеры с образованием капель;
- — вытягивание из постоянно висящих капель волокна диаметром ~9 мкм
Волокна складываются в одну комплексную нить, на нее наносится замасли-
ватель, предотвращающий повреждение нити и обеспечивающий необходимые свойства поверхности при дальнейшей переработке нити. Затем нить наматывается на бобины или шпули.
Преимущества базальтовых волокон:
- • Высокая прочность. Удельная прочность базальтового волокна в 2,5 раза превышает прочность легированных сталей и в 1,5 раза — прочность стекловолокна.
- • Высокая химическая стойкость к воздействию агрессивных сред: растворов солей, кислот и особенно щелочей.
- • Высокая термостойкость. Диапазон температур длительного применения базальтовых волокон от —200 °С до 600 °С. Кратковременное воздействие температур до 700 °С. Разовое воздействие температур до 1000 °С.
- • Совместимость с другими материалами. Базальтовые волокна обладают высокой совместимостью с пластиками, пластмассами, клеями, стеклянными и углеродными волокнами.
Металлические волокна и проволоки являются наиболее экономичными. Для композитов, работающих при низких температурах, используют стальные и бе- риллиевые проволочные волокна. Для эксплуатации при высоких температурах — вольфрамовые или молибденовые. Стальные волокна изготовляют, в основном, из высокопрочной коррозионностойкой стали.
Некоторые свойства волокон представлены в табл. 7.1.
Таблица 7.1
Свойства металлических и неметаллических волокон
Материал волокна | ов, ГПа | Е, ГПа | Плотность, кг/м3 |
Сталь | 1,5 | 200 | 7900 |
Берилий | 3,3 | 870 | 1870 |
Бор | 3,5 | 400 | 2450 |
Карбид кремния (SiC) | 2,5-3,5 | 73 | 2200 |
Стекло | 0,6-2,5 | 72,5-82,5 | 2500 |
Кевлар | 3,6 | 130 | 440 |
Углерод | 2-5 | 250-830 | 1850 |
Технология производства изделий из композиционных материалов. курсовая работа (т). другое. 2021-03-26
Содержание
Введение
. Подготовительные технологические
операции
.1 Подготовка армирующего материала,
входной контроль
. Расчет количества армирующего
материала и связующего
.1 Расчет количества ткани и
связующего, необходимого для пропитки
.2 Приготовление препрегов
. Формообразования и расчет штучного
времени
.1 Штучное время на подготовку
формообразующей поверхности
.2 Штучное время на нанесения одного
слоя разделительной поверхности
.3 Штучное время на выкладку одного
слоя
.4 Штучное время на герметизацию
формообразующей поверхности
.5 Штучное время на намотку
трубчатого заполнителя
.6 Штучное время на изготовления
вакуумного мешка
. Формование конструкции
. Механическая обработка детали
. Контроль качества панели
. Разработка сетевого директивного
графика технологического процесса изготовления панели
.1 Порядок построения сетевого
графика
.2 Порядок построения линейной карты
сети
.3 Порядок построения графика
загрузки исполнителей
Список используемой литературы
Приложение А
Введение
Темпы внедрения композиционных материалов (КМ) в
современное производство увеличиваются с каждым днём. На сегодняшний день КМ
используются не только в авиастроении, но в электротехнической и
радиотехнической промышленности, судостроении, кабельной промышленности и в
производстве спортивных товаров.
Использование КМ в двигателестроении позволяет
снизить его массу, тем самым снизить расход топлива и увеличить манёвренность
летательного аппарата (ЛА). С другой стороны, применение КМ позволяет достичь
увеличения полезной нагрузки.
В данной работе описан тех процесс изготовления
панели с трубчатым заполнителем, которая применяется в каркасе стабилизатора
самолета.
Панель выполняет функции нервюры, которая
работает на кручение, поэтому по ее длине действуют потоки касательных усилий.
Целью данной работы является разработка
технологического процесса изготовления панели и расчет технологических
параметров этого процесса.
Процесс изготовления панели с трубчатым
заполнителем состоит из следующих технологических операций:
подготовка исходных материалов;
пропитка армирующих наполнителей и хранение
припрегов;
подготовка поверхности формообразующей оснастки;
намотка трубчатого наполнителя;
выкладка нижнего пояса и трубчатого заполнителя;
формование конструкции;
механическая обработка деталей;
маркировка и выходной контроль изделия.
1. Подготовительные технологические
процессы
Производство изделий из КМ начинается с
подготовительных технологических процессов: подготовка исходных армирующих
материалов, приготовления и контроль компонентов связующего, изготовления
препрегов, раскрой полуфабрикатов. Первым этапом подготовки технологических
процессов является расчет необходимой длины наматываемого препрега и массы
наносимого связующего.
1.1 Подготовка армирующего материала
,входной контроль
Проверке армирующих материалов по порокам
внешнего вида подвергаем 5% от объема входного контроля, проверке по
физико-механическим показателям подвергаем 10%.
Контроль исходной арматуры заключается в
испытании ее на соответствие техническим требованиям механических
характеристик, размеров, поверхностной плотности ткани, содержание влаги.
Проводятся контрольные испытания разрывной прочности арматуры.
В данном проекте необходимо призвести подготовку
исходного армирующего материала- углеленты ЭЛУР-0,08П и углеткани УТ-900-2,5А.
Физико-механические характеристики ткани
приведены в таблице 1.
Таблица 1. Физико-механические характеристики
углеткани УТ-900-2,5А
Толщина | 0.35±0.05 |
Ширина | 900 |
Масса | 0.419 |
Армирующий материал должен быть принят
технологическим контролем предприятия-изготовителя. Изготовитель должен
гарантировать соответствие армирующего материала требованиям стандарта в
течение гарантийного срока хранения при соблюдении потребителем условий
транспортировки и хранения, указанных в стандарте. По истечении указанного
срока армирующий материал можно использовать после повторных испытаний на
соответствие стандартам.
Перед употреблением армирующий материал должен
пройти входной контроль на соответствие паспортным данным. В ходе входного
контроля необходимо произвести контроль следующих параметров:
линейные размеры;
поверхностная плотность;
невоспламеняемость;
содержание влаги и веществ, удаляемых при
прокаливании;
разрывная нагрузка;
удлинение при разрыве.
2. Расчет количества армирующего
материала и связующего
Расчет количества армирующего материала
производим используя схему раскроя и приложения программы КОМПАС-3D V8 Plus .
Расчет количества связующего был рассчитан в
программе Mathcad 13, результаты расчета оформлены ниже.
2.1 Расчет количества ткани и
связующего, необходимого для пропитки
Расчет количества армирующего материала
производим, используя схему раскроя рис.1
Рис.1 Схема раскроя УТ-900-2,5А ЭДТ-69Н
Посчитаем затраченную площадь ткани:
Рассчитаем потребную площадь
(площадь накладки), учитывая количество слоев ткани, необходимой для укладки:
Определяем коэффициент использования
материала по формуле (2.1.1):
(2.1.1)
а) Рассчитаем массу связующего
необходимую для пропитки
угле – ленты ЭЛУР-0,08П
. Определяем шаг намотки по
формуле(2.1.2):
(2.1.2)
где φ – угол
укладки слоев 40º;длина секции
;л-ширина ленты;
.Определяем длину необходимую для
намотки секции по формуле(2.1.3):
(2.1.3)
количество намотанных
слоев;ширина;высота;
.Определяем массу пропитываемого
препрега по формуле (2.1.4):
(2.1.4)
где 
погонная плотность ленты;
.Потребное количество
связующего(2.1.5):
(2.1.5)
где 
Mc – масса, необходимого для
пропитки связующего, кг;
Ma – масса пропитываемого
армирующего материала, кг;- коэффициент технологических потерь, Kn=1.12;-
процентное содержание связующего в препреге, Kc=36%.
.Определяем массу каждого компонента
связующего по формуле(2.1.6):
(2.1.6)
где m – массовая часть компонента
связующего.
а) продукт КДА 
б) смола эпоксидная ЭТФ 
в) смола зпоксидная УП-631У 
г) отвердитель №9 
. Определяем потребное количество
связующего 51% концентрации производим по правилу креста по формуле (2.1.7):
(2.1.7)
Необходимо намотать 
штук,
количество укладываемых трубок. Изготовление трубчатого заполнителя производим
спиральной намоткой с углом укладки [ ±40].
Длина ленты необходимая для обмотки
трубки в один слой – 2437 мм. Длина ленты необходимой для намотки 8 трубок –
38992 мм.
б) Рассчитаем массу связующего
необходимую для пропитки угле -ленты УТ-900-2,5А
. Определяем массу пропитываемого
препрега по формуле (2.1.9):
(2.1.9)
. Потребное количество связующего по
формуле (2.1.5):
. Определяем массу каждого входящего
компонента по формуле (2.1.6):
а) продукт КДА 
б) смола эпоксидная ЭТФ 
в) смола зпоксидная УП-631У
г) отвердитель №9 
. Определяем потребное количество
связующего 51% концентрации по правилу креста, по формуле (2.1.7):
2.2 Приготовление препрегов
Изготовление препрегов на основе
тканевых наполнителей осуществляется на пропиточной машине УПСТ-300.
Концентрация связующего для пропитки армирующих наполнителей составляет 51%.При
выполнении данного технологического процесса необходимо соблюдать требования
техники безопасности. Перед началом пропитки нужно проверить на
работоспособность всех узлов установки, чистоту валиков, исправность
вентиляции. В процессе работы строго соблюдать руководства по эксплуатации
установки.
Таблица 2 – Параметры пропитки
армирующих наполнителей
Марка | t˚,˚С | I | II | III | скорость | Натяжение, |
ЭЛУР-П-0.08 | 105±5º | 60±5 | 70±5 | 60±5 | 1±3.5 | 35-40 |
УТ-900-2,5А | 105±5º | 60±5 | 75±5 | 60±5 | 0.8±1.2 | 35-40 |
В процессе пропитки контролировать:
температуру в сушильной камере;
скорость движения ленты;
нанос связующего и содержание летучих по
экспресс анализу;
уровень связующего в пропиточной ванне;
равномерность натяжения углеленты и углеткани.
Пропитанная углелента и углеткани должна
удовлетворять следующим требованиям:
содержание связующего
(ЭЛУР-П-0.08)-36±3%;(УТ-900-2,5А)- 45%
содержание летучих (ЭЛУР-П-0.08) – 2±2,5;
(УТ-900-2,5А ) – 2.5%
растворимость смолы (ЭЛУР-П-0.08) – 95;
(УТ-900-2,5А) – 97%
3. Формообразования и расчет
штучного времени
Выбор метода формообразования изделия из
армированных композиционных материалов зависит от назначения изделия,
габаритных размеров, состава связующего и др.
Метод выкладки заключается в послойном наборе
пакета КМ из заранее раскроенных заготовок препрега или армирующего материала с
последующей его пропиткой связующим по схеме выкладки. Выкладка панели
осуществляется ручной выкладкой. Ручная выкладка применяется для изготовления
малогабаритных деталей, а также при единичном производстве. Ручная выкладка
дает возможность введения в изделие различных закладных элементов и
формирование слоистых изделий.
Операция ручной выкладки включает в себя
следующие технологические процессы:
подготовка оснастки;
нанесение антиадгезионного слоя;
выкладка слоев на формообразующую поверхность;
герметизация оснастки;
изготовление вакуумного мешка.
Каждый из перечисленных процессов имеет свое
штучное время – время на полное завершение операции.
Время штучного времени включают в себя время
оперативное, подготовительно-заключительное (4%), организационно-техническое
обслуживания (5%), а также на отдых и естественные потребности (5%).
Для нахождения штучного времени необходимо
предварительно определить площадь S и периметр P формуемой оснастки:=1877×120=
225240 (мм2) = 22.5 (дм2)= 2(1877 120)=3994 (мм) = 3.99 (м)
3.1 Штучное время на подготовку
формообразующей поверхности
технологический формообразование
изделие композиционный
Подготовка оснастки включает в операции:
установка оснастки на рабочем столе;
подготовка материалов и инструментов;
удаление остатков связующего;
протирка поверхности ФО смоченной в бензине
салфеткой;
предъявление оснастки для контроля мастеру;
уборка рабочего стала, материалов и
инструментов.
Штучное время на подготовку поверхности
оснастки. Применяется стеклопластиковая оснастка.
(4.1.1)
где S – площадь поверхности оснастки
(дм²);
τ – штучное время, мин;
А,В – эмпирические коэффициенты,
взяты из условия что размер оснастки ≤250 дм2 и поверхность оснастки
гладкая небольшой кривизны: А=0.0166, В=1.67.Данные взяты из источника [4].
Штучное время на подготовку
формообразующей оснастки составляет τ1=12.11 мин.
3.2 Штучное время на нанесения
одного слоя разделительной поверхности
Нанесение разделительного слоя на
поверхность оснастки включает в себя следующие операции:
подготовка рабочего места,
материалов и инструмента;
нанесение разделительного слоя на
защищаемую поверхность;
предъявление результат работы
мастеру или в БТК;
уборка рабочего места, материалов и
инструментов.
Решим уравнение (4.1.1)
А,В – эмпирические коэффициенты,
взяты из условия что размер оснастки ≤250 дм2 и поверхность оснастки
гладкая небольшой кривизны: А=0.042, В=7.8.Данные взяты из источника [4].
Штучное время на нанесение одного
слоя разделительной поверхности составляет:
τ2=2.86 мин.
3.3 Штучное время на выкладку одного
слоя
Последующий процесс выкладки на ФОП,
который включает в себя:
подготовка рабочего места,
материалов и инструмента;
раскрой и укладка необходимого
количества раздельн. пленки;
раскрой необходимого количества
препрега с помощью линейки, ножа или ножниц;
укладка заготовок препрега на
поверхность стола в соответствии со схемой ориентации волокон, удаление
разделительной пленки;
предъявление работы мастеру;
отмер и обрезка необходимого
количества разделительной пленки, и выкладка ее на пакет;
выкладка цулаги;
отмер и обрезка необходимого
количества стеклоткани для дренажного слоя и обмотка дренажных трубок;
выкладка дренажной ткани;
предъявление работы мастеру;
уборка рабочего стола.
Решим уравнение (4.1.1) и
коэффициенты А и В выберем исходя из размеров изделия и вида оснастки А=0.042,
В=4.2, приведенных в источнике [4].
Штучное время на выкладку одного
слоя выбираем из двух вариантов положительное значение
τ3=4.76 мин.
3.4 Штучное время на герметизацию
формообразующей поверхности
Следующий процесс – герметизация
оснастки. Включает в себя следующие операции:
подготовка рабочего места;
материалов и инструмента;
укладка вакуумного мешка на форму;
проверка герметичности поверхности
ФО;
предъявление проведенной работы
мастеру;
отправка ФО в автоклав;
уборка рабочего места.
Решим уравнение (4.1.1) и
коэффициенты А и В выберем исходя из размеров изделия и вида оснастки,
приведенных в источнике [4].
Штучное время на герметизацию
формообразующей поверхности одного слоя выбираем из двух вариантов
положительное значение:
τ4=31.25 мин.
3.5 Штучное время на намотку
трубчатого заполнителя
На намотку одного погонного метра
трубок затрачивается 8 мин. Длина трубки 1.877 м, всего трубок 8. Получаем для
намотки 1 трубки:
τ5=13.5 мин.
Для 8 трубок τ =8×13.5=108
мин.
3.6 Штучное время на изготовления
вакуумного мешка
Решим уравнение (4.1.1) и
коэффициенты А и В выберем исходя из размеров изделия и вида оснастки А=0.02,
В=0.049, приведенных из источника [4].
Путем решения квадратного уравнения
получим штучное время на изготовление вакуумного мешка:
τ6=32.28 мин.
После расчета времени на отдельные
операции можно определить суммарное штучное время, которое необходимо затратить
на выкладку нашей детали, которое будит равно сумме отдельных операций:
Значит
.11 2.86 4.76 31.25 13.5 32.28=96.76
мин.
4. Формование конструкции
Методы формования изделий из
композиционных материалов разнообразны и их применение зависит от назначения
изделия, его формы, габаритных размеров, типа и состава связующего, и других
факторов. Методы формования делятся на три группы:
контактное формование;
упругое формование;
формование в жестких формах.
Из вышеперечисленных методов
формования характеризуется тремя характеристиками: временем, давлением,
температурой.
Так как пояс подформовуется
отдельно. Рассчитываем давление формование отдельно для трубчатого заполнителя
на основе препрега ЭЛУР-0.08П и отдельно для выложенных слоев пояса на основе
препрега УТ-900-2,5А.
Применяем метод формование, рассчитаем
давление формования по формуле (6.1):
(6.1)
– относительное объемное содержание
армирующего материала в КМ, =0,7 [1];
– относительное объемное содержании
армирующего материала в препреге, =0,65- для углеленты, =0,66- для
углеткани [5];
– поверхностная плотность
армирующего материала, =0,1кг/м²- для
углеленты, =0,525кг/м²- для
углеткани [5];
– плотность материала арматуры, 
кг/м³- для
углеленты, 
кг/м³- для
углеткани;
– количество слоев препрега в
изделии, =2- для
углеленты, =6- для
угле-ткани;
– минимальная вязкость, =32Па*с;
– время сохранения минимальной
вязкости при температуре 60°С, =30 мин;
– толщина монослоя, 
м – для
углеленты, 
м – для
углеткани.
Давление формования для намотанных
слоев препрегом на наполнителе ЭЛУР-0.08П. Рассчитаем по формуле (6.1):
Давление формования для выложенных
слоев пояса на основе препрега УТ-900-2,5А. Рассчитаем по формуле (6.1):
Суммарное давление формования:
Отсюда следует что для обеспечения
требуемого давления формования и учитывая, что данная панель испытывает высокие
нагрузки и является ответственным элементом конструкции каркаса стабилизатора
мы используем формование в термопечи, которое обеспечивает процентное
содержание армирующего материала.
График режима формовании в термопечи
(зависимости температуры от времени) изображен в Приложении А.
Температурно-временной режим
формования можно условно разделить на пять этапов:
Первый этап отверждения
характеризуется размягчением связующего, на этом этапе выбираем наибольший
градиент подъема температуры возможный для данного оборудования – 1°С/мин. При
подходе к точке гелеобразования необходимо уменьшить градиент подъема
температуры и выйти чуть-чуть раньше до начала гелеобразования, для обеспечения
равномерности выхода летучих.
Для того, чтобы структура не была
пористой необходимо обеспечить выход летучих продуктов, 3%-содержится в
препреге с наполнителем ЭЛУР-0.08П, и 3%- содержится в препреге с наполнителем
УТ-900-2,5А. Выход летучих продуктов обеспечивается на втором этапе формования.
При температуре выдержки – 130°С и времени выдержки – 30 мин. обеспечивается
оптимальный выход летучих продуктов.
На третьем участке температуру
поднять до 175°С со скоростью, которая бы обеспечила минимальное приращение
усадки связующего (2°С/мин.).
Четвертый участок характеризуется
температурой 175°С и временем (95 мин.) выдержки для 100% степени полимеризации
связующего. После чего происходит охлаждение под вакуумным давлением при
падении температуры(2°С/мин.) до 40°С (создать вакуум не менее 0,01494МПа).
5. Механическая обработка детали
Если при извлечения панели из
оснастки размеры детали не соответствуют заданным, то применяют механическую:
подрезать торцы, удалить припуски на механическую обработку. Чтобы достичь
нужных размеров.
При обработке изделий из КМ
стойкость алмазного отрезного круга в 50 раз выше обычных твердосплавных фрез и
в 7-50 раз выше абразивные круги. Для лучшей работы алмазного инструмента
большое значение имеет не только установление дисков с минимальным биением, но
и правильным выбором направления вращения и подачи. При встречном резании
срабатывание инструмента уменьшается а скорость обрезки выше.
При выборе подачи алмазного круга
необходимо учитывать требования к шероховатости обрабатываемой поверхности,
недопущение сколов материала и прижогов на поверхности детали режущей кромкой
алмазного отрезного круга. При малых значениях подач сколы отсутствуют, но
алмазно отрезной круг интенсивно нагревается за счет трения. В результате этого
на поверхностях детали прижоги. При больших значениях подач появляются сколы,
повышается шероховатость поверхности.
Следовательно, нужно выбирать такие
оптимальные значения параметров обработки, чтобы свести к минимуму недостатки и
погрешности которые могут быть вызваны данным способом механической обработки.
В нашем случае необходимо подрезать
торцы панели, то есть удалить припуски на механическую обработку по заданному
шаблону. Обрезку осуществлять согласно чертежа КП 407.448.1715.012.00.СБ
обеспечивая припуск по длине 30 мм по носовой и хвостовой кромке.
Операцию производить на шлице –
шлифовальном станке алмазным кругом диаметром 250мм. зернистостью 315/400.
Рекомендуемая подача 0,5…5,0 м/мин.
6. Контроль качества панели
Качество изготовления деталей и
конструкций обеспечивается соблюдением правил КД и технологических режимов на
всех этапах изготовления.
В процессе изготовления конструкций
контролю подлежат:
а) технологическая оснастка (наличие
входящих элементов, чистота формообразующей поверхностей и соответствие
геометрическим размерам детали);
б) применяемые основные материалы
подлежат входному контролю на соответствие требований НТД;
в) основные технологические операции
(приготовление связующего, изготовление препрегов, выкладки слоев препрега,
элементов жесткости, и стеклотрикотажного заполнителя в соответствии с
требованиями КД и инструкций, герметичность вакуумного мешка и соблюдение режимов
формования согласно требованиям инструкции).
После изготовления панели необходимо
произвести контроль качества панели, необходимо:
а) контроль внешнего вида и контура-
контролируется качество поверхности конструкции, соответствие контуров
конструкции разметке на оснастке и прилегание ее к формообразующей поверхности
оснастки;
б) произвести механические испытания
образцов – свидетелей на сжатие;
в) контроль механических свойств и
качества отвержденного пластика;
г) произвести визуальный контроль на
отсутствие механических повреждений.
д) контроль геометрических размеров;
е) контроль массы конструкции.
7. Разработка сетевого директивного
графика технологического процесса изготовления панели
.1 Расчет параметров сетевого
графика
.1.1 Определение начала и окончания
робот
Ранний срок свершения события
характеризует наиболее ранний из возможных сроков свершения рассматриваемого
события по отношению к исходному; поздний срок свершения события характеризует
наиболее поздний из возможных сроков свершения рассматриваемого события.
Расчет ранних сроков свершения
события ведут на графике, начиная от исходного к последнему завершающему. При
расчете ранних сроков свершения событий рассчитывается максимальный путь,
ведущий к каждому событию. Если к одному и тому же событию ведут несколько
робот, то из всех возможных значений выбирается максимальное значение,
состоящее из суммы продолжительности предшествующей роботы и находящегося
начального события.
Расчет поздних сроков свершения
события ведут на графике, начиная от последнего к исходному начальному. При
расчете поздних сроков свершения событий рассчитывается минимальный путь. Если
от одного и того же события отходит несколько робот, то из всех возможных
значений выбирается минимальное значение.
Событие – это момент времени,
который отображает выполнение предшествующих робот. Отображается в виде круга.
Сетевой график имеет одно исходное и
одно завершающее событие. Каждая работа имеет 1 начальное (предшествующее)
событие и 1 завершающее.
начальное, 
завершающее.
Событие делится на 4 части:
номер события,
ранние сроки свершения события,
ранние сроки свершения события,
резерв события.
продолжительность, 
количество исполнителей,
полный резерв,
резерв 1-го 2-го видов.
7.1.2 Расчет сроков работ:
Ранний срок начала работы совпадает
с ранним сроком начала события, а раннее окончание работы равно раннему
окончанию, или больше него.
Работа обозначается:
Позднее окончание работы равно самой
поздней дате свершения события, а позднее начало работы равно позднему началу
события или меньше него.
7.1.3 Определение полного и частных
резервов времени работ
Путь, имеющий наибольшую
длительность, называется критическим. Он является максимальным путем всего
графика и представляет сумму составляющих его работ от исходного события до
завершающего. Этот путь является максимальным путем всего графика. Все
остальные пути по сумме составляющих работ будут меньше длительности
критического пути. За счет этого на этих путях образуются резервы, или запасы
времени.
Различают такие резервы:
а) Полный резерв работ- резерв
максимального из путей проходящего через рассматриваемую работу ,т.е. разница
между критическим и максимальным путем рассматриваемой работы.
Полный резерв – запас времени ,
который может располагать в предположении, что раннее начало работы, может
осуществляться по раним срокам и следует предположить, что последующие события
произойдут по поздним срокам. На величину этого запаса увеличивать
продолжительность работы, а значит и всех путем, проходящих через рассматриваемую
работу.
б) Частный резерв первого вида –
запас времени, которым можно располагать в предположении, что работы начнутся и
закончатся по своим поздним срокам.
в) Частный резерв второго вида –
запас времени, которым можно располагать по условию, что работы должны быть
выполнены по своим ранним срокам.
г) Свободный резерв – запас времени,
которым можно располагать в предположении, что предшествующие работы выполнены
по поздним срокам, а последующие начать по ранним. Отрицательное значение этого
резерва означает, что такой возможности не имеется.
7.1.4 Определение коэффициентов
напряженности работ:
Коэффициент напряженности работы
представляет собой отношение совпадающих участков пути, одним из которых
является максимальный по продолжительности путь рассматриваемой работы, к
критическому.
,
где 
максимальный путь рассматриваемой
работы,
критический путь,
части максимального пути, которая
совпадает с критическим.
Значения ранних и поздних сроков
работ, всех резервов и коэффициентов напряженности работ вычислены и занесены в
(табл.1).
7.2 Порядок построения линейной
карты сети
После расчета параметров сетевого
графика необходимо построить линейную карту сети. Карту строят в масштабе
времени, и для построения используют ранее полученные данные по
продолжительности, началу и окончанию работ.
.)По горизонтальной шкале линейной
карты откладывают длительность критического пути по масштабу времени.
Вертикальная шкала – условная, на ней отмечаем полные резервы работ,
размещенных от меньших значений к большим.
.)Параллельно горизонтальной шкале
времен работ напротив отметки с нулевым резервом откладываются работы
критического пути в виде сплошной непрерывной цепочки. Эти работы откладываются
в масштабе времени, и в начале и в конце каждой работы делаются засечки, над
которыми отмечаются номера событий.
.)На линейной карте сети откладываем
последовательно, по возрастающему значению полных резервов, работы, которые
находятся на критическом пути. Эти работы откладываются по своим ранним срокам.
Поэтому в конце цыпочки этих робот образуется резерв второго вида, который
отмечается в виде пунктира, над которым записывается значение этого резерва.
.)Если через одну и ту же работу
проходит несколько путей, то эта работа на линейной карте сети отображается
один раз соответственно своему резерву.
.)Если одно и то же событие
повторяется на разных цепочках то они соединяются тонкой линией.
.)Если фиктивная работа имеет
резерв, то этот резерв на линейной карте сети показывается в виде пунктира как
и резерв остальных не фиктивных работ.
Если фиктивная работа, находится на
критическом пути и не имеет резервов, то ее пограничные события склеиваются
одно над другим в соответствии со временем этих событий.
.)На линейной карте сети над
стрелками должна указываться продолжительность времени каждой работы, над
пунктирами – резервы второго вида, а под стрелками количество исполнителей на
каждой работе.
Линейная карта сети построена и
представлена в (прилож.3).
7.3 Порядок построения графика
загрузки исполнителей
Линейная карта сети является
основанием для построения графика загрузки исполнителей, который представляет
собой диаграмму необходимого количества исполнителей по календарным периодам
разработки.
)По горизонтальной шкале графика
загрузки откладывается длительность критического пути, как в линейной карте
сети. По вертикали в масштабе откладывается количество исполнителей от меньших
значений к большим. Для того, чтобы определить длину вертикальной шкалы
необходимо предварительно посмотреть линейную карту сети и определить, какое
максимальное количество исполнителей на параллельных работах может работать
одновременно.
.)Построение диаграммы начинается с
просмотра параллельных работ, шаг за шагом и учета количества исполнителей,
которые работают на этих работах в один и тот же период времени.
График загрузки исполнителей
построен и представлен в (прилож.4).
Таблица 7.1- Перечень работ
Таблица 7.2
Код | Tij | tpн | tpo | tпн | tпо | Rп | R’ | R” | Rсв | кн | n |
0-3 | 20 | 0 | 20 | 10 | 30 | 10 | 10 | 10 | 10 | 2 | |
0-4 | 20 | 0 | 20 | 420 | 440 | 420 | 420 | 10 | 10 | 2 | |
1-4 | 30 | 0 | 30 | 410 | 440 | 410 | 410 | 0 | 0 | 2 | |
2-3 | 30 | 0 | 30 | 0 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 |
4-6 | 40 | 30 | 70 | 440 | 280 | 410 | 0 | 0 | -410 | 1 | |
6-11 | 7 | 70 | 77 | 493 | 500 | 423 | 13 | 13 | -397 | 1 | |
7-11 | 20 | 70 | 90 | 480 | 500 | 410 | 0 | 0 | -410 | 1 | |
11-17 | 108 | 90 | 198 | 400 | 608 | 410 | 0 | 410 | 0 | 1 | |
3-5 | 10 | 30 | 40 | 30 | 40 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
5-9 | 40 | 40 | 80 | 40 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
10-9 | 10 | 40 | 50 | 70 | 80 | 30 | 0 | 30 | 0 | 1 | |
8-9 | 30 | 0 | 30 | 50 | 80 | 50 | 0 | 50 | 0 | 1 | |
9-12 | 47 | 80 | 127 | 80 | 127 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 |
13-12 | 32 | 80 | 112 | 95 | 127 | 15 | 15 | 15 | 15 | 1 | |
12-14 | 31 | 127 | 158 | 127 | 158 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
14-15 | 390 | 158 | 548 | 548 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 | |
15-16 | 40 | 548 | 588 | 548 | 588 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
16-17 | 20 | 588 | 608 | 588 | 608 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
17-19 | 26 | 608 | 634 | 614 | 640 | 6 | 6 | 6 | 6 | 2 | |
18-19 | 32 | 608 | 640 | 608 | 640 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
19-20 | 31 | 640 | 671 | 640 | 671 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
20-21 | 20 | 671 | 691 | 671 | 691 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
21-22 | 20 | 691 | 711 | 691 | 711 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
23-22 | 20 | 691 | 711 | 691 | 711 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
22-24 | 30 | 711 | 741 | 713 | 743 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | |
25-24 | 32 | 711 | 743 | 711 | 743 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
24-26 | 31 | 743 | 774 | 743 | 774 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
26-27 | 420 | 774 | 1194 | 774 | 1194 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 |
27-28 | 20 | 1194 | 1214 | 1194 | 1214 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
28-29 | 25 | 1214 | 1239 | 1214 | 1239 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
29-30 | 11 | 1239 | 1250 | 1239 | 1250 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
30-31 | 22 | 1250 | 1272 | 1250 | 1272 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 |
Список используемой литературы
1. Технология производства
изделий из КМ: Учеб. пособие, Вамболь А.А., Шевцова М.А.-Х.: Нац. аэрокосм.
ун-т «Харьк. авиац. ин-т», 2005, 28 с.
. Кривенда С.П. Оформоение
технической документации на изделия из КМ: Учеб. пособие- Х.: Нац. аэрокосм.
ун-т «Харьк. авиац. ин-т», 2004.-50с.
. А.В. Гайдачук, М.А.
Сидоренкова Учебное пособие «Технология производства изделий из полимерных
композиционных материалов», Харьков «ХАИ» 1998г., 98 с.
. С.А. Бычков, О.В. Гайдачук,
В.Е. Гайдачук, В.Д. Гречка, В.Н. Кобрин
. Учебное пособие «Технология
производства летательных аппаратов из композиционных материалов», Киев, 1995г.,
374с.
. Ивановская О.В., Шевцова
М.А. технология производства изделий из полимерных композиционный материалов-
Х.: Нац. аэрокосм. ун-т «Харьк. авиац. ин-т», 2005, 98 с.
Приложение А
График зависимости температуры от времени
формования
Разработка сетевого директивного графика
технологического процесса изготовления панели
