Yra žinoma, kad anglies pluošto tvirtas tempiamojo stiprio rodiklis, palyginti su savo svoriu, yra unikalus medžiagos pasiekimas ir atveria ryškias perspektyvas naudoti šalies ekonomikoje. Anglies panaudojimas šiuolaikinėse statybose dar nėra plačiai paplitęs, nors šiais laikais anglies įsigyti nesunku. Tačiau paprasti ir patikimi taikymo būdai žada tarnauti ilgai.

Anglies pluoštas

Pirmąją anglies pluošto gamybą viskozės pluošto pirolizės būdu ir panaudojimą kaitinamiesiems siūlams, Edisonas užpatentavo XVIII amžiaus pabaigoje.

Padidėjęs susidomėjimas pluoštu atsirado XX amžiuje, kai buvo ieškoma medžiagos kompozitiniams komponentams gaminant raketų ir orlaivių variklius.

Pagal savo savybes: atsparumą karščiui ir šilumos izoliacijos savybes, taip pat atsparumą korozijai anglies pluoštas neturėjo lygių.

Pirmųjų poliakrilonitrilo (PAN) pluošto pavyzdžių charakteristikos buvo žemos, tačiau patobulinus technologijas, buvo galima gauti angliavandenilių pluoštus, kurių anglies pluošto stipris yra 2070 MPa, o tamprumo modulis – 480 GPa.

Šiandien anglies pluoštas arba anglies pluoštas turi platų pritaikymo spektrą statybose:

• išorinei sutvirtinimo sistemai
• sandėlių ir tiltų, gamybinių ir gyvenamųjų pastatų laikančiųjų konstrukcijų remontui.

Anglies pluošto gaminių naudojimas leidžia greitai ir efektyviai atlikti statybos darbus, palyginti su esamais rekonstrukcijos ar sutvirtinimo būdais.

Tačiau pasakojimas apie anglies pluošto pasiekimus būtų neišsamus, nepaminėjus jo panaudojimo orlaivių dalių gamyboje.

Vietinių orlaivių gamintojų pasiekimai suteikia sveiką konkurenciją „Mitsubishi Heavy Industries“, gaminančiai „Boeing 787“ dalis.

Gaminių iš polimerinės medžiagos gamyba

Polimerinė medžiaga – anglis yra plono pluošto siūlas ø nuo 5 iki 15 mikronų, suformuotas iš anglies atomų ir sujungtas į mikrokristalus. Būtent išlyginimas orientuojantis kristalus suteikia siūlams gerą stiprumą ir pailgėjimą, mažą savitąjį svorį ir šiluminio plėtimosi koeficientą bei cheminį inertiškumą.

PAN pluošto gamybos procesai apima autoklavo technologiją ir vėlesnį impregnavimą sutvirtinimui derva. Anglies pluoštas yra užpiltas plastiku (prepreg) ir skystu plastiku, sustiprinant pluošto sruogas spaudžiant.

Pagal fizines savybes anglies pluoštas skirstomas į tipus:

• didelio stiprumo anglies pluoštai (sudėtis iš 12 000 ištisinių pluoštų)
• karbonizuoti anglies pluoštai Pagrindinis tikslas(susuktas siūlas iš 2 ar daugiau pluoštų iki 100 mm ilgio).

Iš medžiagos pagamintais gaminiais sutvirtintos anglies pluošto struktūros sumažina konstrukcijos svorį 30%, o cheminis inertiškumas leidžia naudoti anglies audinius valant agresyvius skysčius ir dujas nuo priemaišų kaip filtrą.

Anglies pluošto gamyba pristatoma šiame vaizdo įraše.

Anglies pluošto gaminių asortimentas

anglies audiniai

Pagrindinis gaminys, pagamintas iš didelio modulio anglies pluošto, yra 1,6–5,0 mm storio anglies audinys, turintis austą paprasto pynimo struktūrą, kurio tankis nuo 520 iki 560 g/m².

Anglies audiniai, kurių linijinio plėtimosi koeficientas yra nulinis, yra labai atsparūs deformacijai ir korozijai.

Standartinių anglies audinių savybės yra šios:

Anglies audinių parametrai yra šie:

• ašmenų plotis 1000-2000mm
• anglies kiekis 98,5 %
• tankis 100-640 g/m2
• storis 0,25-0,30 mm.

Be anglinių audinių, pagrindiniai didelio modulio pluošto gaminiai yra juostos ir virvelės.

Yra šie anglies audinių audimo tipai, kurie tam tikru mastu turi įtakos gaminio mobilumui:

• Linas pynimas, sukurtas supynus kiekvieną metmenų siūlą su 1/1 ataudų siūlu, sukuriant didesnį audinio stiprumą ir judėjimą
• satino pynimas, kuriame vienas ataudų siūlas susipina 4-5 metmenų siūlus, sumažindamas galimybę per daug sulenkti audinį
• ruoželis pynimas, kuriame metmenų siūlų skaičius padengiamas tiek pat ataudų siūlų.

Ruoželinio pynimo galimybės pavyzdys yra įvairiaspalvis anglies audinys. Daugiaspalvis anglies audinys sėkmingai naudojamas kuriant kevlarinius drabužius ir daiktus, kurie yra higroskopiški ir gali keistis oru. Kevlaras, pagamintas iš skirtingo tankio ir struktūrų techninių siūlų, jau pradėtas naudoti automobilių ir karinėje pramonėje, išstumdamas stiklo pluoštą ir plieną.

Anglies pranašumai aiškiai išreikšti gaminiuose, pagamintuose iš karbonizuoto anglies pluošto.

karbonizuoto pluošto gaminiai

Gaminių, pagamintų iš karbonizuoto pluošto, asortimentas yra labiau išplėstas ir jį atstovauja:

• karbonizuotas anglies audinys RK-300 (stiklo pluošto pakaitalas)
• audinys su vienpuse aliuminio danga RK-300AF (patobulintos savybės dėl šiluminio ekrano leidžia naudoti anglį kaip šilumą izoliuojančią apvijų medžiagą)
• anglies konstrukciniai audiniai 1k, 3k, 6k, 12k, 24k, 48k
• karbonizuotos juostos ir virvelės.

Austa drobė iš anglies arba karbonizuoto pluošto atlieka puikias sutvirtinimo funkcijas, nepriklausomai nuo užpildo tipo.

Be to, naudojant karbonizuotus pluoštus gaminami ekranai, sugeriantys EMR, termoporos ir elektrodai, taip pat radijo inžinerijos gaminiai.

baseinų su anglies armatūra gamyba

Gaminant baseinus su anglies pluošto armatūra, technologija apima anglies pluošto armatūros, medžio balzos ir putplasčio įdėjimo į keramikinį sluoksnį etapą. Dvigubo baseino dubens su anglies armatūra rėmo sukūrimo pagrindas buvo sukonstruotos apkrovos diagramos ir leistini medžiagos įtempiai.

Darykime išvadą, kad augantis anglies pluošto naudojimo populiarumas ateityje gali išstumti armavimo medžiagas iš rinkos.

Tarp visų rūšių plastikų ir kompozitų, kuriuos sukūrė chemijos technologai, ypatingą vietą šiuolaikiniame pasaulyje užima anglis (anglies pluoštas) – medžiaga, pagaminta iš geriausių anglies siūlų. Jis yra 75 % lengvesnis už geležį ir 30 % lengvesnis už aliuminį, o tempiamasis stiprumas yra keturis kartus didesnis nei geriausi prekės ženklai tapti.
Patys anglies siūlai yra gana trapūs, todėl iš jų pinamos lanksčios ir elastingos plokštės. Į juos įmaišius rišamųjų polimerų kompozicijų, gaunami anglies pluošto plastikai, kurie padarė tikrą perversmą sporte, technikoje ir daugelyje kitų žmogaus veiklos sričių.

Keliuose, danguje ir jūroje

Plačiausiai žinoma anglies pluošto taikymo sritis yra automobilių pramonė. Iš pradžių jo išskirtinis stiprumo ir lengvumo derinys patraukė Formulės 1 automobilių dizainerių dėmesį, o tai leido gerokai sumažinti lenktyninių automobilių svorį. Johnas Bernardas, britų automobilių gamintojo McLaren inžinierius, pirmą kartą pagamino anglies pluošto kėbulo dalis devintojo dešimtmečio pradžioje. Tai taip pastebimai padidino greitį, kad iškart ant prizininkų pakylos atvedė „McLaren“ lenktynių komandą.

Tačiau teisė būti greičiausiam yra labai brangi dėl to, kad visos anglies pluošto dalys iš tikrųjų gaminamos rankomis. Specialaus pynimo anglies audinys klojamas liejimo formomis, po to sujungiamas polimeriniais junginiais. Paskutiniame etape jis apdorojamas aukštoje temperatūroje ir slėgyje. Todėl ilgą laiką anglies kėbulo elementai buvo naudojami tik superautomobiliuose ir aukščiausios kokybės modeliuose. Ir tik visai neseniai buvo paskelbta apie plačiajai auditorijai prieinamų serijinių modelių su anglies pluošto dalimis išleidimą. Taigi anglies pluošto elementai bus plačiai atstovaujami naujojo BMW i3 kėbulo konstrukcijoje. Ir į nauja versija Volkswagen Golf GTI VII hečbekas dėl anglies pluošto gaubto ir stogo sugebėjo sumažinti automobilio svorį 200 kg!

Anglies pagrindu pagamintos medžiagos tapo dar plačiau naudojamos orlaivių gamyboje, kur jos pradėjo keisti tradicinį aliuminį ir titaną. Gynybos pramonėje dirbantys orlaivių konstruktoriai pirmieji įvertino perspektyvas. Pavyzdžiui, naujausių Rusijos naikintuvų Su-47 ir T-50 sparnui ir fiuzeliažui naudojami anglies pluošto komponentai.

Anglis taip pat vis dažniau naudojama keleiviniuose orlaiviuose, kur ji gali sumažinti degalų sąnaudas ir padidinti naudingąją apkrovą. Taigi „Boeing 787 Dreamliner“ mažiausiai 50% fiuzeliažo elementų yra pagaminti iš kompozicinės medžiagos anglies pagrindu, todėl degalų sąnaudos sumažėja 20 %. Tuo pačiu tikslu didžiausias keleivinis lėktuvas „Airbus A380“ buvo aprūpintas sparnais, kurių 40% sudaro anglies pluoštas. O šiuolaikinio verslo reaktyvinio lėktuvo Hawker 4000 korpusas beveik visas pagamintas iš šios medžiagos!

Anglis ne mažiau aktyviai naudojama laivų statyboje. Jo populiarumo priežastis ta pati: unikalus stiprumo ir svorio santykis, gyvybiškai svarbus atšiauriomis jūros sąlygomis. Be to, laivų statytojai vertina šios medžiagos atsparumą smūgiams ir atsparumą korozijai.

Kaip įprasta, gynybos sektoriuje pirmieji pradėti naudoti anglies pluoštu sustiprinti plastikai. Anglies kompozitai naudojami povandeninių laivų korpusų elementams gaminti, nes jie labai sumažina triukšmą ir turi slaptą efektą, todėl laivas „nematomas“ priešo radarams. O švediškose „Visbi“ tipo korvetėse korpusas ir antstatai pagaminti iš anglies kompozitų, naudojant „stealth“ technologiją. Naudojama daugiasluoksnė medžiaga su PVC pagrindu, kuris yra padengtas specialiai išaustu audiniu iš anglies pluoštų. Kiekvienas toks pluoštas sugeria ir išsklaido radarų radijo bangas, neleidžiant aptikti laivo.

Civiliniams laivams radaro nematomumas nereikalingas, tačiau lengvumas, stiprumas ir galimybė gaminti beveik bet kokios konfigūracijos dalis buvo labai paklausūs. Dažniausiai anglis naudojama sportinių ir pramoginių jachtų konstrukcijoje, kur svarbios greičio charakteristikos.

Būsimo indo elementai pagal kompiuterinį modelį tarsi iš plastilino „lipdyti“ iš anglies pluošto drobių. Pirma, iš specialaus modelio plastiko gaminamas viso dydžio denio ir korpuso modelis. Tada naudojant šiuos raštus anglinio audinio plokštės rankiniu būdu klijuojamos sluoksniais, laikomos kartu su epoksidine derva. Po džiovinimo gatavas korpusas šlifuojamas, dažomas ir lakuojamas.

Tačiau yra ir daugiau šiuolaikiniai metodai. Pavyzdžiui, italų kompanijai „Lanulfi“ pavyko beveik visiškai automatizuoti procesą. Taikant 3D modeliavimą, dideli laivo konstrukciniai elementai suskirstomi į mažesnes, bet puikiai deramas dalis. Pagal kompiuterinį modelį, naudojant kompiuteriu valdomą mašiną, gaminami pagrindai, kurie tarnauja kaip matricos anglies pluošto dalims klijuoti. Toks požiūris leidžia pasiekti maksimalų tikslumą, o tai labai svarbu sportinių jachtų našumui.

Anglis visiems

Anglis pradedama vis dažniau naudoti statybose. Į betoną pridėjus anglies pluošto, jis tampa daug atsparesnis išorės poveikiui. Tiesą sakant, gaunamas itin tvirtas monolitas su labai tankiu paviršiumi. Ši technologija naudojama statant dangoraižius ir užtvankas, taip pat statant tunelius.

Verta paminėti medžiagas gelžbetoniniams paviršiams stiprinti, taisyti ir restauruoti – specialias drobes ir plokšteles iš anglinio audinio (pavyzdžiui, Mapewrap arba Carboplate). Jie leidžia visiškai atkurti struktūrą nesiimant brangaus ir ne visada įmanomo papildymo.

Stambiems plėtotojams ir privatiems statytojams ypač įdomi tokia naujovė kaip anglies panaudojimas tinko sistemoje fasadams apšiltinti.

Nuoroda

„Į armuojančią kompoziciją pridėjus mažyčių anglies pluoštų, kurių skersmuo mažesnis nei 15 mikronų, pasiekiamas labai svarbus rezultatas – daugkartinis fasado atsparumo smūgiams padidėjimas“, – sako šios srities ekspertas, CAPAROL projektų vadovas Romanas Ryazantsevas. pastatų fasadų apsauga ir šilumos izoliacija. „Ypač anglies priedas CAPATECT Carbon („Caparol“) tinko sistemoje leidžia fasadui atlaikyti smūgius, kurių energija siekia iki 60 džaulių – tai yra dešimt kartų daugiau, nei gali atlaikyti įprastos tinko fasadų versijos.

Jei kotedžo savininkas nuspręstų tokią sistemą panaudoti savo būsto išorės apdailai, jis ne tik sumažins šildymo išlaidas ir užtikrins palankų patalpų mikroklimatą, bet ir apsaugos sienas nuo bet kokio mechaninio poveikio. Didelė kruša sudaužo vinilo dailylentę ir palieka įlenkimus įprastoje smėlio tinko dalyje. Stiprūs vėjai, nešantys šiukšles ir medžių šakas, taip pat gali pažeisti fasadą. Tačiau apdaila su anglies pluoštu nepaliks pėdsakų. Negana to, ji nebijo tokių kasdienių įtakų, kaip vaikų žaidimuose susimušimas kamuoliu ar rituliu.

„Paprastai, norėdami apsaugoti rūsio fasado dalį nuo atsitiktinio pažeidimo, jie naudoja akmens dangą, pavyzdžiui, porcelianinę keramiką“, – pažymi Maskvos statybos ir prekybos bendrovės „PKK Interstroytekhnologii“ didmeninės prekybos skyriaus vadovas Daniilas Mazurovas. – Bet norėdami užbaigti šiuo metu Maskvos pietuose statomo gyvenamojo komplekso rūsį, nusprendėme išbandyti anglies pluošto tinko sistemą. Lyginamieji bandymai parodė labai įspūdingus rezultatus.

Įmonės CAPAROL Maskvos regiono departamento WDVS skyriaus vadovas Vadimas Paščenka įvardija dar vieną vertingą pasekmę, kai tinko sistemoje naudojami armuojantys komponentai su anglies pluoštu: fasadas tampa atsparus temperatūrinėms deformacijoms. Architektams ir privačių namų savininkams tai reiškia visišką saviraiškos laisvę – galite dažyti namo sienas bet kokioje tamsoje ir sodrios spalvos. Su tradiciniu cemento-smėlio tinku tokie eksperimentai gali baigtis liūdnai. Tamsus sienos paviršius per greitai įkaista nuo saulės spindulių, todėl išoriniame apsauginiame ir dekoratyviniame sluoksnyje susidaro įtrūkimai. Tačiau fasadų sistemai su anglies pluoštu tokios problemos nėra.

Šiais laikais visoje Europoje ima atsirasti iš bendro fono išsiskiriantys privatūs kotedžai ir komerciniai pastatai, mokyklos ir darželiai, kuriems anglis padėjo įgauti išraiškingų ir sodrių spalvų. Rusijos privačių namų savininkams pradėjus eksperimentuoti su fasadų spalvomis, tolstant nuo tradicinių pastelinių atspalvių, ši naujoviška technologija tampa paklausa mūsų šalyje.

„Generation Next“.

Dabar neįmanoma įsivaizduoti jokios aukštųjų technologijų pramonės be anglies. Jis tampa vis labiau prieinamas paprastiems žmonėms. Dabar galime įsigyti anglies pluošto slidžių, snieglenčių, kalnų batų, spiningo meškerykočių ir dviračių, šalmų ir kitos sporto įrangos.

Tačiau jį jau keičia naujos kartos medžiagos – anglies nanovamzdeliai, kurie yra dešimtis kartų stipresni už plieną ir turi galybę kitų vertingų savybių.

Scheminis nanovamzdelio vaizdas

Taigi Kanados drabužių gamintojas „Garrison Bespoke“ sukūrė vyrišką kostiumą, pagamintą iš anglies nanovamzdelių pagrindu pagaminto audinio. Šis audinys stabdo iki .45 kalibro kulkas ir apsaugo nuo durtinių žaizdų. Jis taip pat yra 50% lengvesnis už kevlarą – sintetinę medžiagą, naudojamą kūno šarvams gaminti. Tokie kostiumai tikrai taps madingi tarp verslininkų ir politikų.

Vienas iš fantastiškiausių anglies nanovamzdelių pritaikymo būdų yra kosminis liftas, kuris leis krovinius į orbitą nugabenti be brangių ir pavojingų raketų paleidimo. Jo pagrindas turėtų būti sunkiasvoris kabelis, ištemptas nuo planetos paviršiaus iki kosminės stoties, esančios geostacionarioje orbitoje 35 tūkstančių km aukštyje virš Žemės.

Šią idėją 1895 metais pasiūlė didysis rusų mokslininkas Konstantinas Ciolkovskis. Tačiau iki šiol projektas atrodė neįgyvendinamas dėl techninių priežasčių, nes nebuvo žinoma medžiagų, iš kurių būtų galima pagaminti tokį tvirtą kabelį. Tačiau anglies nanovamzdelių atradimas 1990-ųjų pradžioje. privertė mus persvarstyti galimų galimybių ribas. Milimetro storio siūlas, išaustas iš anglies nanovamzdelių, gali atlaikyti maždaug 30 tonų apkrovą. Tai reiškia, kad pigios ir saugios kelionės į orbitą kosminiu liftu iš mokslinės fantastikos siužeto virsta praktine inžinierių užduotimi.

Daugiasluoksnių gaminių iš prepregs gamybos būdas:

Šis metodas yra panašus į stiklo pluošto formavimą rankiniu būdu iš stiklo pluošto pusgaminių. Laminuotas plastikas šiuo atveju gaminamas rankiniu būdu klojant preprego sluoksnius anglies pluošto pagrindu, o kietėjimas atliekamas karšto presavimo, autoklavo formavimo, rotacinio formavimo ir kt.

Prepregų formavimas naudojant metalinius štampus.

Šiuo metodu į metalinę formą įspaudžiamos rankomis klojamos anglies pluošto vienkryptės arba audinio prepregs. Įpurškimo liejimas turi ilgiausią istoriją tarp kitų plastiko apdirbimo būdų ir yra plačiai naudojamas termiškai kietėjančių dervų apdirbimui. Gaminant produktus iš kompozicinių medžiagų, kurių pagrindą sudaro tokios dervos ir anglies pluoštai, šis metodas naudojamas praktiškai nepakitęs. Galima išskirti šias būdingas savybes:

1. Skirtingai nuo toliau aptartų gaminių liejimo iš termoplastiko metodų, šis metodas nereikalauja komponentų perskirstymo pagal medžiagos tūrį. aukšto slėgio formuojant gaminius, todėl leidžia naudoti palyginti nebrangias metalines formas ir presavimo įrangą.

2. Dėl sutvirtinančių medžiagų, pagamintų iš ištisinio pluošto, gaminiai yra labai tvirti ir tvirti. Be to, pašalinama pluošto nesutapimo galimybė dėl rišiklio srauto, kaip tai atsitinka liejant lakštus, liejant įpurškimą ir kai kuriuos kitus metodus.

3. Galima gauti gaminius su dideliu matmenų tikslumu.

4. Nagrinėjamo tipo anglies pluošto plastikuose kaip polimerinės matricos dažniausiai naudojamos rišikliai, kurių pagrindą sudaro epoksidinės dervos, taip pat nesočiosios poliesterio dervos, polivinilo eteriai, poliimidai ir kitų tipų polimerai.

Nagrinėjamas metodas turi daug privalumų, tačiau jo trūkumas yra mažas produktyvumas dėl kelių etapų proceso. Mes nurodome operacijų seką gaminant produktus iš prepregų naudojant metalinius antspaudus:

1. Atsižvelgiant į nurodytas gaminio savybes, parenkama pluošto orientavimo schema ir pagal ją prepregas pjaunamas (žirklėmis arba peiliu) kambario temperatūroje.

2. Atpjauti tam tikros formos prepreg lakštai dedami į maišelį; Presuojant gaminius iš vienkrypčių prepregų, kad nesutriktų pluošto išdėstymas, pakuotė įvyniojama į specialų tetroninį audinį.

3. Paruošta pakuotė dedama į metalinę formą.

4. Naudojant rišiklius epoksidinių dervų pagrindu, maišelis kaitinamas 1-2 minutes ir tik tada pradedamas presavimas. Jei nukrypstate nuo optimalaus išankstinio laikymo laiko, presavimo metu suformuotame gaminyje atsiranda porų. Slėgio dydis priklauso nuo gaminio formos: plokštiems lakštams jis yra apie 1 MPa, o sudėtingų konfigūracijų gaminiams – iki 5 – 10 MPa. Temperatūra ir terminio apdorojimo laikas kiekvienu konkrečiu atveju priklauso nuo naudojamos polimerinės sistemos tipo, todėl čia nėra aptariami.

5. Forma atidaroma, iš jos išimamas gatavas produktas ir jis baigiamas (išvalomas).

Išėmę gatavą gaminį iš formos, jei reikia, galite atlikti papildomą gaminio kietėjimą šilumos kameroje.

Autoklavo formavimas

Autoklavo formavimas . Ant formos išklojamas prepreg arba daugiasluoksnis prepreg maišelis anglies pluošto pagrindu, kartu su juo dedamas į vakuuminį maišelį ir jame sumažinamas slėgis. Metodas, kai kietinamas sukuriant slėgio gradientą, palyginti su atmosferos slėgiu, vadinamas vakuuminiu maišeliu. Kadangi perteklinis išorinis slėgis dažnai sukuriamas naudojant autoklavą, šis metodas taip pat vadinamas autoklavu. Iš pradžių jis buvo naudojamas orlaivių dalims klijuoti.

Pats autoklavo formavimo procesas susideda iš šių pagrindinių etapų: 1) formoje uždedamas reikiamas preprego sluoksnių skaičius; 2) kietinimas atliekamas esant padidintam slėgiui ir temperatūrai autoklave; 3) atlikti sukietėjusių produktų apdailą (valymą). Dažniausiai kietinant autoklave naudojamas ir vakuuminis maišelis. Nagrinėjamas liejimo būdas

periodinis; Gaminių savybėms lemiamą įtaką turi preprego klojimo technologija, vakuuminio maišelio forma, tipas, savybės ir kt.

Galima pastebėti tokias būdingas autoklavinio formavimo būdo ypatybes: 1) galimybė gauti vienodo storio gaminius; 2) galimybė lipdyti didelių gabaritų gaminius; 3) aukštos kokybės gaminių paviršius; 4) naudojant vakuuminį maišelį, gaunami aukštos kokybės gaminiai su mažu poringumu.

Formavimo autoklave būdo trūkumas yra tai, kad jis yra gana brangus, reikalauja rankų darbo, todėl netinkamas masinei gaminių gamybai. Tačiau tai labai efektyvu gaminant gaminius iš aukštos kokybės ir lengvų medžiagų, tokių kaip anglies pluoštas. Galimybė sumažinti proceso (ir atitinkamai produktų) sąnaudas siejama su daugelio operacijų mechanizavimu ir automatizavimu, taip sumažinant darbo sąnaudas ir pasirenkant geriausias medžiagas vakuuminiams maišeliams. Tiriama galimybė šiam būdui panaudoti karščiui atsparius ir ilgaamžius silikoninius guminius maišelius, kurie gali būti naudojami daug kartų. Ypač svarbu pasirinkti temperatūrą ir slėgį pagal kietėjimo proceso ypatybes, nes šie parametrai turi didelę įtaką formuojamo gaminio savybėms.

Reikėtų pažymėti, kad naudojant vakuuminius maišus autoklavinio formavimo būdu, kyla gaisro pavojus. Darbe pateikiami keli gaisrų ir sprogimų pavyzdžiai naudojant šį metodą. Todėl formuojant autoklave būtina naudoti inertinių dujų atmosferą (pvz., azoto) ir imtis kitų atsargumo priemonių.

Vamzdžių gaminių vyniojimo būdas.

Vamzdžių gaminių vyniojimo būdas. Šis metodas taip pat vadinamas patefono metodu. Jis naudojamas meškerėms, golfo lazdų kotams ir kitiems vamzdiniams gaminiams formuoti. Vienakryptis audinys suvyniotas ant cilindrinio įtvaro, esančio tarp dviejų šildomų stalų. Apvyniojimas ant šerdies atliekamas santykiniu stalų poslinkiu.

Šis metodas, palyginti su toliau aptartu sriegio vyniojimo būdu, turi šiuos privalumus:

1. Įranga labai paprasta ir nebrangi.

2. Metodas leidžia paprastomis technikomis vynioti vamzdinius gaminius su kūgiu iš prepregų; Apvijant sriegiais, tokių gaminių gamyba yra sudėtinga.

3. Naudojant prepregus, santykinis komponentų kiekis gaminyje yra labai stabilus.

4. Gaminant nenaudojamas skystas rišiklis, kuris pagerina darbo sąlygas.

5. Technologinis procesas paprastas ir gana produktyvus. Šio metodo trūkumas yra tas, kad jis neleidžia formuoti didelio dydžio didelio skersmens vamzdžių.

Vamzdinių gaminių gamyba šiuo metodu, naudojant epoksidinius rišiklius kietinant maždaug 400 K temperatūroje ir vienkrypčius prepregus anglies pluošto pagrindu, apima šiuos etapus: 1) prepregas anglies pluošto pagrindu supjaustomas į norimos formos ruošinius; 2)

ant stalo sumontuokite cilindrinį šerdį; 3) ant stalo padėkite anglies pluošto prepregą; 4) įstatykite prepregą į tarpą tarp stalo ir įtvaro ir, naudodamiesi santykiniu stalų judėjimu, apvyniokite prepregą ant įtvaro; 5) žaizdos prepregas išgydomas kaitinimo krosnyje; 6) specialia mašina nuimkite įtvarą iš gatavo vamzdžio; 7) vykdyti

Siūlų vyniojimo būdas.

Siūlų vyniojimo būdas. Tarp įvairių anglies pluoštu sustiprintų plastikų formavimo būdų, apvijos metodas leidžia gauti gaminius, pasižyminčius didžiausiomis deformacinėmis ir stiprumo savybėmis. Apvijos būdai skirstomi į vadinamuosius „sausus“ ir „šlapius“. Pirmuoju atveju vyniojimui naudojami prepregai siūlų, sruogų ar juostų pavidalu. Antrajame sutvirtinimo medžiagos impregnuojamos rišikliu tiesiogiai vyniojimo proceso metu; Antrasis metodas yra labiausiai paplitęs.

Neseniai buvo sukurta įranga, kuri naudoja kompiuterines sistemas, o ne mechaninius valdiklius, kad valdytų pluošto orientacijos modelį. Tai leidžia gaminti vamzdinius gaminius su lenkimais ir netaisyklingomis formomis, taip pat gaminius su sudėtinga geometrija. Vystymo įranga kuriama naudojant lanksčią technologiją, kai armuojančios pluoštinės medžiagos gali būti klojamos ant įtvaro bet kuria kryptimi.

Apvijos iš anglies pluošto medžiagų metodas paprastai yra panašus į gaminių vyniojimą iš stiklo pluošto, dėl kurio buvo atlikta daug darbo. Gaminio apvijos metodas susideda iš šių pagrindinių etapų:

1. Pradinių medžiagų paruošimas: atranka tinkamas tipas anglies armavimo medžiagos (sriegiai, sruogos) ir jų montavimas ant ritės; rišiklio su kietikliu ir kitais polimerinės matricos komponentais parinkimas ir impregnavimo vonelės užpildymas jais.

2. Įtvaro paruošimas: montavimas ant vyniojimo mašinos, įtvaro paviršiaus valymas nuo nešvarumų, dulkių, polimero dalelių, likusių po ankstesnio gaminio apvyniojimo, ir įtvaro padengimas kompozicija, kurios pagrindą sudaro fluoropolimerai arba silicio turintys junginiai. pagerinti vėlesnį produkto atskyrimą.

3. Apvija. Priklausomai nuo pateiktos armatūros schemos, parenkamas įtvaro sukimosi greičio ir traverso, nešančio ritinį su siūlais ar sruogomis, judėjimo greičio santykis; Apvijos greitis (sriegio judėjimas) paprastai yra 10-30 m/min.

4. Kietėjimas. Jis atliekamas atitinkamos temperatūros šilumos kameroje (epoksidinių dervų atveju 395 arba 450 K); kietėjimo laikas paprastai yra 1–2 valandos; Kietėjimo proceso metu patartina ir toliau sukti įtvarą.

5. Įtvaro nuėmimas iš gaminio, atliekamas naudojant specialią mašiną (pakabukas).

6. Galutinė gaminio apdaila: jos galų valymas ir apdirbimas ir kt.

Naudojant vyniojimo metodą, prieš kietėjimo etapą produktai kartais apvyniojami tetronine susitraukiančia plėvele, kuri proceso metu padeda iš medžiagos išspausti rišiklio perteklių.

produktų kietėjimas, dėl kurio padidėja santykinis pluošto kiekis ir produktų kietumas.

Tam tikros sutvirtinimo schemos anglies pluošto plastiko šiluminio plėtimosi koeficientas labai priklauso nuo apvijos kampo. Todėl, norint palengvinti gaminių išėmimą iš įtvaro, būtina atsižvelgti į šį veiksnį skaičiuojant sutvirtinimo schemą (pluošto orientaciją) gaminiuose, pagamintuose apvijos būdu.

Epoksidinės dervos dažniau naudojamos anglies pluošto gaminiams vynioti, o nesočiosios poliesterio dervos – stiklo pluošto gaminiams vynioti. Poliimido dervos naudojamos karščiui atspariems gaminiams gaminti.

Pagrindinės vyniojimo metodų savybės:

1. Galimybė maksimaliai padidinti anglies pluošto stiprumą ir tamprumo modulį bei gaminti anglies pluošto plastiką su geromis savybėmis.

2. Galimybė automatizuoti vyniojimo procesą ir dėl to gauti stabilių savybių gaminius.

3. Pluošto orientacijos raštų įvairovė vyniojimo metu leidžia parinkti optimalią medžiagos struktūrą, priklausomai nuo reikiamų galutinio gaminio savybių.

Apvijos metodas yra vienas iš pažangiausių ir efektyviausių būdų gaminti anglies pluoštu sustiprintus plastikinius gaminius.

Pultruzija.

Vienkrypčio profilio gaminių gavimo procesas. Pagrindiniai šio proceso, dar vadinamo tempimo (arba pultruzijos) metodu, etapai: 1) pluoštų ryšulių impregnavimas rišikliu; 2) rišiklio pertekliaus išspaudimas; 3) suteikiant medžiagai tam tikrą skerspjūvį, traukiant ją per štampą nuolat arba periodiškai; 4) profilio gaminių pjaustymas į tam tikro ilgio elementus. Šis procesas yra itin paprastas, pilnai automatizuotas ir labai perspektyvus profilinių gaminių iš armuoto plastiko pramoninei gamybai. Tačiau ji turi ir trūkumų, kurie ypač išryškėjo pradiniame jos kūrimo ir plėtros pramoninėje gamyboje laikotarpiu.

gamyba:

1. Proceso greitis priklauso nuo temperatūros ir rišiklio kietėjimo greičio ir paprastai yra mažas mažai karščiui atsparioms poliesterio dervoms.

2. Sunku užtikrinti griežtą gaminių skerspjūvio nuoseklumą išilgai, išskyrus gana paprastos skerspjūvio formos gaminius – apvalius, kvadratinius, I sijos ir kai kuriuos kitus.

3. Gaminiams gaminti būtina naudoti tik siūlus ar sruogelius.

Pastaruoju metu minėti profilinių gaminių gavimo proceso trūkumai po truputį šalinami ir pastebimai plečiamas jo panaudojimas. Polivinilo eterių ir epoksidinių dervų pagrindu pagamintos kompozicijos naudojamos kaip polimerų matricos. Šiuo metu Goldsworthy Eng kuria profilinių gaminių formavimo technologiją, naudojant polisulfoną, polietersulfoną, plastifikuotą poliimidą ir kt. Tokių polimerinių matricų naudojimas

leidžia pasiekti apie 5 mm skersmens apvalių strypų formavimo greitį apie 102 m/min. Norėdami gauti profilio gaminius su sudėtingais sutvirtinimo raštais, jie pradėjo naudoti sluoksniuotų medžiagų piešimo būdus iš pluoštinių kilimėlių ar audinių. Šiuo metu kuriami vamzdinių gaminių, kuriuose derinamas spiralinio sluoksnio vyniojimas ir pravėdinimas, gamybos metodai. Kaip pavyzdį, kaip panaudoti medžiagas, turinčias sudėtingą armatūros raštą, gautą praveržimo metodu, galime paminėti sudėtingo skerspjūvio profilio vėjo turbinų mentes. Goldsworthy Eng.B šiuo metu kuria įrangą, skirtą pusgaminiams formuoti automobilių lakštinėms spyruoklėms su lenktu paviršiumi ir kintamu skerspjūviu.

Įpurškimo būdas.

Įpurškimo būdas anglies pluošto gaminiams gaminti. Šis metodas žinomas jau seniai: pirmą kartą jo patentai atsirado maždaug prieš 30 metų. Gaminiai gaminami iš pradžių į formą įdedant armavimo medžiagą, o po to į ją įpurškiant rišiklį. Metodo privalumai: 1) santykinai maža formos, įpurškimo įtaisų ir pagalbinės įrangos kaina; 2) sumažintas energijos suvartojimas; 3) proceso automatizavimo galimybė; 4) ekologiškumas dėl to, kad rišiklis visuose proceso etapuose yra uždaroje teritorijoje aplinką tūris; 5) didelės apimties gaminių smulkios ir vidutinės gamybos galimybė.

Gaminių, pagamintų iš stiklo pluošto įpurškimo būdu, pavyzdžiai yra maži indai, lengvųjų automobilių kėbulų dalys, ventiliatoriaus sparnai, šiukšlių rezervuarai, santechnikos gaminiai ir kt. Dažniausiai šiuo metodu gaminami gaminiai iš hibridinių plastikų, kurių pagrindą sudaro stiklo ir anglies derinys. pluoštų, rečiau – iš anglies pluoštu sustiprintų plastikų.

Paprastai kaip rišikliai naudojamos nesočiųjų poliesterių pagrindu pagamintos kompozicijos, nors gali būti sėkmingai naudojamos ir epoksidinės dervos bei kiti pakankamai mažo klampumo ir didelio kietėjimo greičio rišikliai.

Slėginės talpyklos arba siurbliai gali būti naudojami kaip įpurškimo įtaisų tiektuvai. Nepriklausomai nuo įpurškimo įrangos tipo, rišiklis, kuriame yra kietiklis, sumaišomas su rišikliu, kuriame yra kietėjimo greitintuvas, prieš pat įpurškimo operaciją.

Kadangi įpurškimo slėgis yra palyginti mažas (apie 10 MPa), formų konstrukcija yra gana paprasta. Svarbu pasirinkti tinkamą skylės vietą polimero įpurškimui į formą. Visų pirma, jei armavimo medžiaga yra tolygiai paskirstyta palyginti paprastos formos tūryje, tada įpurškimo anga beveik visada yra centrinėje gaminio dalyje.

Nurodykime operacijų seką formuojant gaminius įpurškimo būdu, naudojant nesočiųjų poliesterio dervų rišiklius, kietinant kambario temperatūroje:

1. Formos išvalymas ir plonu sluoksnį nuo lipnios medžiagos, palengvinančios gaminio atsiskyrimą nuo formos (silikono vaško ir polivinilo alkoholio mišinys; stacionari formos dalis padengiama tik silikoniniu vašku).

2. Formos paviršiaus užtepimas rišiklio sluoksniu, suformuojant išorinę gaminio dangą.

3. Anglies ar stiklo pluošto arba kitų armuojančių medžiagų, įterptų elementų ir kt. įvedimas į formą.

4. Formos uždarymas fiksuojant jos dalis viena kitos atžvilgiu.

5. Slėgio rišiklio įpurškimas į uždarą formą.

6. Produktų kietėjimas maždaug 15-30 min.

7. Formos atidarymas.

8. Gaminio atskyrimas nuo formos naudojant suslėgtą orą.

9. Galutinis gaminio apdorojimas (kraštų ir sruogų apipjaustymas, valymas ir kt.).

Lakštinio liejimo medžiagų formavimo ant matricos būdas.

Lakštinio liejimo medžiagų formavimo ant matricos būdas. Lakštinių formavimo medžiagų (SMS) iš anglies pluošto presavimas iš esmės atliekamas taip pat, kaip ir panašių medžiagų, kurių pagrindą sudaro stiklo pluoštas, presavimas. Presuojant turi būti naudojamas aukštas slėgis. Atsižvelgiant į formuojamų gaminių projekcijos plotą, paprastos formos gaminiams jis turėtų būti 3-5 MPa, o sudėtingiems - 15 MPa. Pagal šiuos reikalavimus būtina suprojektuoti formą ir parinkti presavimo įrangą.

Presai lakštų liejimo medžiagoms turi atitikti šias sąlygas:

1. Priklausomai nuo formuojamų gaminių projekcijos ploto ir jų konfigūracijos, būtina turėti galimybę sukurti iki 15 -20 MPa slėgį.

2. Būtinas pakankamas paties preso standumas ir didelis tikslumas, atsižvelgiant į tūrį, kuriame susidaro slėgis. Presavimo įranga turi atitikti Japonijos pramonės standarto JIS B 6403 pirmąjį skyrių.

3. Operatorius turi turėti galimybę reguliuoti smūgio greitį nuo vieno iki kelių milimetrų per sekundę.

4. Būtina atsižvelgti į deformacijas, kurios atsiranda preso elementuose kaitinant.

Metalinės formos lakštų liejimo medžiagoms apdoroti turi atitikti šiuos reikalavimus:

1. Formoms gaminti negalima naudoti ketaus, o naudoti kaltinį arba legiruotą plieną. Formų paviršius turi būti chromuotas.

2. Tarpas tarp dviejų formos pusių turi būti minimalus ir vidutiniškai per visą formos perimetrą neturi viršyti 0,05 - 0,2 mm, kad būtų išlaikytas nurodytas formavimo slėgis. Perforatoriaus judėjimas turi būti 7-20 mm.

3. Standžiosios kreipiančiosios strėlėse turi užtikrinti tikslų formos uždarymą ir užkirsti kelią nesutapimui, kai daromas slėgis ir gniuždomi formos galai.

Apdorojant lakštų liejimo medžiagas į gaminius svarbus etapas yra pakuotės pakrovimo į formą operacija. Tai turi didelę įtaką gaminių tvirtumui ir išvaizdai. Pagrindinių formavimo etapų seka yra tokia:

1. Pjaustyti (pjaustyti) lakštinę liejimo medžiagą (masinėje gamyboje naudojama automatinė pjovimo mašina).

2. Supjaustytos lakštinės liejimo medžiagos pakavimas pagal jos įdėjimo į formą išdėstymą.

4. Viršutinės ir apatinės formos dalių uždarymas.

5. Slėgio ir temperatūros didėjimas (nesočiųjų poliesterio dervų ir polivinilo eterių rišiklių temperatūra paprastai yra 403–413 K; siekiant pagerinti išvaizda gaminių, formos temperatūra turi būti 5 – 10 K aukštesnė). Slėgio laikymo laikas priklauso nuo gaminio konfigūracijos (daugiausia jo storio) ir yra kelios minutės.

6. Formos jungtis ir gaminio išėmimas iš jos.

7. Galutinė gatavo produkto apdaila (valymas).

Metodas neatmeta šių defektų: 1) raukšlių ar vietinių sustorėjimų galimybės; 2) netolygus armavimo pluoštų pasiskirstymas (kai gaminio storis mažesnis nei 1 mm, rišiklio perskirstymas pluoštais užpildytoje kompozicijoje tampa sudėtingas, dėl to gali atsirasti vietinis medžiagos struktūros nevienalytiškumas, dėl to pablogėja gaminio išvaizda); 3) įtrūkimai, poros, patinimai ir kiti defektai. Išvardintų defektų šalinimo būdai čia neaptariami.

Norėdami padidinti gaminių stiprumą ir standumą, jie linkę naudoti lakštų liejimo medžiagas, kuriose yra daug armuojančių pluoštų. Tačiau tokiu atveju pablogėja kompozicijos reologinės savybės, gaminių paviršiuje gali atsirasti rišiklio neapsaugotų armuojančių pluoštų, kilti kitų komplikacijų.

Lakštinio formavimo medžiagų formuluotė leidžia gauti sudėtingų formų gaminius per labai trumpą formavimo ciklą (3-5 minutes). Todėl šios medžiagos ir jų formavimo būdas plačiai paplito pramoninėje serijinių gaminių gamyboje. Gaminių, pagamintų iš lakštinio liejimo medžiagų, stiprumas ir standumas yra šiek tiek mažesnis nei gaminių iš kitų prepregų; Produkto savybėms pagerinti kartais naudojamas lakštų liejimo medžiagų ir vienkrypčių arba audinių prepregų derinys.

Lipdymas naudojant putplasčio sluoksnį.

Lipdymas naudojant putplasčio sluoksnį. Šis metodas taip pat vadinamas rišiklio išspaudimu. Liejimo procesas atliekamas taip:

1. Iš abiejų pusių putplasčio su jungiančiomis poromis (pvz., poliuretano putos), impregnuotos polimeru, klojamos armuojančios medžiagos audinio, kilimėlio ir kt.

2. Maišelis dedamas į formą ir veikiant slėgiui išspaudžiamas putplasčio rišiklis, kuris prasiskverbia į abiejose jo pusėse esančius armavimo medžiagų sluoksnius.

3. Didinant temperatūrą, pakuotė sukietėja ir gaunamas produktas, kurio centre yra putplasčio sluoksnis.

Procesas turi šiuos privalumus:

1. Technologijos paprastumas dėl pluoštinės armavimo medžiagos naudojimo sausoje formoje.

2. Vienos operacijos metu galima gauti lengvus trijų sluoksnių gaminius (sumuštinio pavidalu), pasižyminčius dideliu standumu.

3. Metodas nereikalauja didelio slėgio; Paprastai slėgis yra 1–1,7 MPa, o tai sumažina formų gamybos sąnaudas.

Reikėtų pažymėti, kad šis metodas yra tinkamas palyginti paprastų formų gaminiams gauti. Metodas buvo sukurtas palyginti neseniai, o tolesniam jo sklaidai būtina išspręsti daugybę techninių problemų.

Termokpresinio liejimo metodas. Šis būdas dar vadinamas elastingu polimerų formavimu, terminio plėtimosi formavimu ir pan., tačiau dar neturi nusistovėjusio pavadinimo. Šiuo metu šis metodas įvaldomas gaminant gaminius iš pažangiausių medžiagų, ypač iš anglies pluoštu sustiprinto plastiko. Metodas gavo savo pavadinimą dėl to, kad kaip matricinė medžiaga naudojama silikoninė guma ir kiti kaitinant plečiasi elastomerai, dėl kurių šiluminės deformacijos susidaro liejimo slėgis. Slėgiui išilgai sijos ašies pasipriešina atraminė plokštė; Šis formavimo būdas naudojant autoklavą gali būti rekomenduojamas sudėtingų formų gaminiams gauti, kai įprastą vakuuminį formavimą sunku arba neefektyvu.

Praktinio šio metodo taikymo pavyzdys – kai kurių strateginių bombonešių B-1 dalių gamyba iš JAV gaminamos „Sain Kabu Supa“ prekės ženklo medžiagos. Yra žinoma, kad Japonijoje pagrindiniai konstrukciniai elementai gaunami panašiu būdu. Kaip elastomerai matricų gamybai JAV daugiausia naudojamos Capcoast prekės ženklo silikoninės gumos iš DAPC O. Dow Corning taip pat gamina Silastic prekės ženklo silikonines gumas. Japonijoje jie atitinka, pavyzdžiui, SH9556 RTV prekės ženklo gumą iš Tore Sirikon.

Termoplastų, užpildytų anglies pluoštu, liejimas.

Įpurškimo metodas kartu su ekstruzija yra labiausiai paplitęs pramoninis gaminių iš polimerinių medžiagų gamybos būdas. Šis metodas yra vienas iš efektyviausių sudėtingų formų gaminiams gauti. Gaudami gaminius iš anglies pluošto plastiko naudojant liejimą, turite atsiminti:

1. Pramonė gamina įvairių prekinių ženklų įpurškiamąjį termoplastiką, kuris skiriasi polimero rūšimi, pluošto kiekiu, įvairių priedų buvimu ir kt. Todėl, atsižvelgiant į gaminių paskirtį, turėtumėte pasirinkti tinkamiausią užpildyto termoplastiko prekės ženklą. . Gaminių fizinėms savybėms įtakos turi pluošto orientacijos laipsnis, kuris visų pirma atsispindi susitraukimo dydžiui. Kadangi įvairūs gamintojai savo kataloguose pateikia būdingas vertes mėginiams su įvairaus laipsnio pluošto orientacija, į šią aplinkybę taip pat reikia atsižvelgti renkantis tinkamą užpildyto termoplastiko prekės ženklą.

2. Palyginti su stiklo pluoštu, anglies pluoštas yra mažesnio skersmens, didelio tamprumo modulio ir mažo pailgėjimo; todėl liejimo metu jie lengvai lūžta. Būtina naudoti tokius varžtus, kurie maišymo metu nesudarytų didelio priešslėgio; aukštas spaudimas kyla sruogoje, todėl nepageidautina naudoti mažus sruogelius skyriai, taigi kad anglies pluoštas šioje srityje nesuirtų.

3. Perdirbant tokias medžiagas pluoštų ilgis pasirodo trumpesnis; todėl, lyginant su pradiniu, maišymo intensyvumą patartina sumažinti maždaug 30 %.

4. Liejimo susitraukimas priklauso nuo polimerinės matricos tipo, pluošto kiekio ir orientacijos bei kitų veiksnių; pluošto orientacijos įtaka bandinių stiprumui ir tamprumo moduliui.

5. Termoplastų, užpildytų anglies pluoštu, fizikinių savybių anizotropija yra panaši į termoplastikų, kurių sudėtyje yra stiklo pluošto, savybių anizotropiją. Stiklo pluošto derinimas su stiklo rutuliukais, disperguotais neorganiniais ir kitokiais užpildais lemia kompozitinės medžiagos savybių pablogėjimą; tas pats pasakytina ir apie termoplastiko, užpildyto anglies pluoštu, liejimą. Vartelių vieta turi didelę įtaką susitraukimui, dėl ko iškreipiama gaminio forma: geras efektas pasiekiama naudojant kelis vartus vienu metu.

6. Termoplastikai, sutvirtinti tiek anglies, tiek stiklo pluoštu, sunkiai suvirinami; suvirintos jungties stiprumas yra mažas; Todėl pageidautina iki minimumo sumažinti suvirinimo siūlės dydį ir įrengti spyruoklę arti galimos suvirinimo vietos, kad suvirinimo siūlė nebūtų veikiama įtempių.

Termoplastiniai gaminiai, užpildyti anglies pluoštu, turi ne tokį lygų paviršių, lyginant su neužpildytais; Norint pagerinti išvaizdą ir sumažinti paviršiaus šiurkštumą, būtina kiek įmanoma padidinti formos temperatūrą, taip pat padidinti proceso greitį, sumažinant polimerinės kompozicijos įpurškimo į formą laiką.

8. Dėl didelio anglies pluošto elektrinio laidumo būtina kuo greičiau pašalinti polimero kompoziciją iš purkštuko, kitaip purkštuko šildytuvas gali perdegti.

Anglies pluoštu sutvirtintų termoplastikų štampavimas. Šiuo atveju pusgaminis yra lakštinės termoplastinės medžiagos, užpildytos trumpais arba ilgais pluoštais. Iš jų pagaminti gaminiai spaudžiami į metalinę formą žemesnėje nei polimero lydymosi temperatūra. Šis metodas yra panašus į lakštinių formų medžiagų presavimo metodą, tačiau apdorojant lakštais užpildytus termoplastus medžiagos srautas yra žymiai mažesnis. Jis taip pat artimas spaudimo tarp metalinių plokščių metodui. Užpildytų termoplastikų štampavimo būdas yra tam tikru mastu panašus į vakuuminio formavimo metodą, taip pat į kitus metodus, kurie derina slėgį ir vakuumą. Jo išskirtinis bruožas– būtinybė sukurti didesnį slėgį naudojant padalintą formą, susidedančią iš teigiamų ir neigiamų metalinių matricų.

Pagrindinės štampavimo sąlygos paimtos iš darbo.

1. Paklodės šildomos karštu oru arba infraraudonoji spinduliuotė kad paviršiaus temperatūra būtų maždaug 20–40 K aukštesnė už polimero lydymosi temperatūrą; Norint sutrumpinti terminio apdorojimo laiką, geriau naudoti infraraudonųjų spindulių šilumos šaltinius kartu su pašildymu.

2. Metalinės formos temperatūra turi būti kuo aukštesnė, bet žemesnė nei polimero lydymosi temperatūra; šiuo atveju gerai išnaudojamos reologinės savybės ir pasirodo lygus paviršius, tačiau formavimo ciklas didėja; Nailono 6 atveju optimali pelėsių temperatūra yra maždaug 373–423 K.

3. Formavimo slėgis parenkamas priklausomai nuo gaminio konfigūracijos ir metalinės formos temperatūros - optimalus slėgis 15 - 60 MPa; Liejant medžiagas, sustiprintas ištisiniais pluoštais, reikalingas dar didesnis slėgis.

4. Aušinimo laikas uždaroje formoje priklauso nuo gaminių sienelių storio ir metalinės formos temperatūros; paprastai tai yra 10 – 45 s, tai yra šiek tiek mažiau nei apdirbant lakštines liejimo medžiagas.

5. Jei pelėsių užsidarymo greitis yra per didelis, tada naudojant medžiagas iš ištisinio pluošto, tai gali sukelti jų sunaikinimą; per lėtai uždarant formą

Dėl polimerinės matricos srauto gali susidaryti raukšlės.

6. Kaip ir liejant įpurškiant, būtina numatyti dujų pašalinimą iš formos.

Kiti gaminių formavimo iš kompozicinių medžiagų būdai. Tai apima formavimą naudojant REM metodą, išcentrinį liejimą, rotacinį formavimą ir daugybę kitų metodų. Tačiau šiuo metu tarp jų nėra metodų, kurie tiktų būtent anglies pluoštu sustiprintam plastikui.

3.3.2. Keletas anglies pluošto plastiko gaminių gamybos technologijų pavyzdžių

IN mokslinius straipsnius, patentuose ir kituose leidiniuose aptariami įvairūs praktikoje naudojami technologiniai sprendimai gaminant iš šiuolaikinių anglies pluoštu sustiprintų plastikų sporto gaminius, lėktuvų detales ir kt.

Golfo lazdos. Gaminant golfo lazdas daugiausia naudojamas siūlų vyniojimo metodas arba patefono metodas.

Golfo lazdos turi pasižymėti šiomis savybėmis: būti lengvos, turėti pakankamą sukimo standumą ir stiprumą lenkimui ir kt. Šioms savybėms didelę įtaką turi pluoštų orientacija. Paprastai, norint padidinti sukimo standumą, vidinio sluoksnio apvijos kampas yra ± (30–60°), o norint reguliuoti lenkimo standumą ir gauti pakankamą lenkimo stiprumą, išorinis sluoksnis yra orientuojamas kampu nuo 0 iki ±10x ašies atžvilgiu. vamzdžio. Golfo lazdų liejimo technologijos požiūriu svarbu gauti mažai poringos ir taisyklingos pluošto struktūros medžiagą.

Strypai. Meškerės, kaip ir golfo lazdos, gaminamos iš vamzdelių, kurie šiuo atveju turi būti plonasieniai. Pluoštai daugiausia yra lygiagrečiai gaminio ašiai (t. y. 0 kampu). Todėl jų formavimui daugiausia naudojamas rotacinio stalo metodas. Strypai turi turėti tam tikros savybės. Kaip ir golfo lazdos, jos turi būti lengvos ir, priklausomai nuo žūklės būdo ir žuvies rūšies, turėti reikiamus matmenis (ilgis ir storis). Todėl strypai gaminami pačių įvairiausių dydžių. Tam naudojami įvairių tipų pluoštai (didelio modulio ir didelio stiprumo anglies pluoštai, boro pluoštai, kevlaro pluoštai ir kiti); tačiau skiriasi pluoštų orientacijos modeliai ir kiekis, polimerinės matricos tipas ir liejimo būdas. Siekiant padidinti stiprumą, pluoštai dažnai papildomai orientuojami 90 kampu. Kaip ir gaminant golfo lazdas, svarbu užtikrinti pluoštų taisyklingumą medžiagos struktūroje ir mažą rišiklio poringumą. Kadangi strypai yra plonasieniai vamzdeliai, juos išimant iš įtvaro gali atsirasti iškraipymų, todėl būtina pagerinti strypų formavimo sąlygas sukamojo stalo metodu, papildant jį juostos vyniojimo būdu, optimizuoti kietėjimo sąlygas, ir tt

Teniso raketa. Teniso raketėms lemiamos ne tik medžiagos svorio savybės. Palaipsniui vis dažniau naudojamos anglies pluošto teniso raketės, užtikrinančios didelį skraidančio kamuolio greitį, taip pat pasižyminčios geromis amortizacinėmis savybėmis. Jų formavimo metodai yra šiek tiek sudėtingesni nei golfo lazdų ir meškerių gamybos metodai. Todėl kartu su gerai žinomais liejimo būdais naudojamos įvairios jų modifikacijos. Natūralu, kad vietoj medinių rakečių gaminamos raketės, kurių vidutinis tankis artimas medienos tankiui. Kadangi pagrindinis raketės rėmas yra tuščiaviduris arba užpildytas putplasčiu, jo svoris neviršija rankenos svorio. Plaušeliai raketės rėme yra išdėstyti 0 ir 90° kampu rėmo kreivinės ašies atžvilgiu, tačiau galima pluoštus orientuoti ir ± (20 – 60°) kampu.

Orlaivių ir erdvėlaivių dalys. Nuo aštuntojo dešimtmečio pradžios anglies pluoštu sustiprintas plastikas aviacijoje vis dažniau naudojamas kaip konstrukcinė medžiaga orlaivių gamybai. Vėliau, daugiausia globojant NASA, civiliniams orlaiviams buvo sukurti įvairūs plokščių elementai iš anglies pluoštu sustiprinto plastiko ir sukaupta atitinkama praktinė jų naudojimo orlaivių konstrukcijoje patirtis. Boeing 767 tipo lėktuvas pradėtas kurti 1978 m., o 1982 metais jį projektuojant jau buvo panaudotos anglies pluoštu sustiprintos plastikinės dalys. 1982 metų rugsėjį įvyko pirmasis šio lėktuvo skrydis. Įvairių orlaivio skydinių elementų gamybai panaudota apie 1 tona anglies pluoštu sustiprinto plastiko ir kitų modernių kompozitinių medžiagų. JAV orlaivių pramonė šiuo metu kuria orlaivį, kurio fiuzeliažas, sparnai ir uodega, pavaros velenai ir kitos dalys, išskyrus variklio dalis, bus naudojami iš anglies pluoštu sustiprinto plastiko. Sumažinus orlaivio svorį naudojant anglies pluoštu sustiprintą plastiką, padidėja jo efektyvumas ir sumažėja savikaina, lyginant su ankstesniais modeliais.

Augant anglies pluošto plastikų poreikiui orlaivių pramonei, intensyviai kuriamos technologinės linijos, jungiančios automatinio pluošto klojimo įrangą, automatinius pusgaminių pjaustymo įrenginius, didelio našumo vyniojimo stakles dideliu greičiu, automatinius presus. ir kita mechanizuota bei automatizuota įranga, taip pat valdymo įrenginiai.

Anglies pluoštas yra sudėtinė daugiasluoksnė medžiaga, kurią sudaro anglies pluošto tinklas termoreaktingų polimerinių (dažniausiai epoksidinių) dervų, anglies pluoštu sustiprinto polimero apvalkale.

Tarptautinis pavadinimas Carbon yra anglis, iš kurios gaunamas anglies pluoštas.

Tačiau šiuo metu anglis apima viską, kur atraminis pagrindas yra anglies pluoštas, tačiau rišiklis gali būti skirtingas. Anglis ir anglies pluoštas buvo sujungti į vieną terminą, o tai sukelia painiavą vartotojų galvose. Tai yra, anglis arba anglies pluoštas yra tas pats dalykas.

Tai inovatyvi medžiaga, kurios didelę kainą lemia daug darbo reikalaujantis technologinis procesas ir didelė rankų darbo dalis. Tobulėjant gamybos procesams ir tampant automatizuotiems, anglies kaina mažės. Pavyzdžiui: 1 kg plieno kaina yra mažesnė nei 1 USD, 1 kg Europoje pagaminto anglies pluošto kainuoja apie 20 USD. Sumažinti išlaidas galima tik visiškai automatizavus procesą.

Anglies panaudojimas

Iš pradžių anglies pluoštas buvo sukurtas sportiniams automobiliams ir kosminėms technologijoms, tačiau dėl puikių eksploatacinių savybių, tokių kaip mažas svoris ir didelis stiprumas, jis plačiai paplito kitose pramonės šakose:

• orlaivių gamyboje,
• sporto inventoriui: klubams, šalmams, dviračiams.
• meškerės,
• medicininė įranga ir kt.

Anglies audinio lankstumas, galimybė jį patogiai pjaustyti ir pjaustyti bei vėlesnis impregnavimas epoksidine derva leidžia formuoti bet kokios formos ir dydžio anglies gaminius, įskaitant ir save. Gauti ruošiniai gali būti šlifuojami, poliruojami, dažomi ir flekso spauda.

Anglies techninės charakteristikos ir savybės

Anglies pluošto plastiko populiarumas paaiškinamas jo unikaliomis eksploatacinėmis savybėmis, kurios gaunamos viename kompozite sujungiant visiškai skirtingų savybių medžiagas – anglies pluoštą kaip laikantįjį pagrindą ir kaip rišiklį.

Visoms anglies pluošto rūšims būdingas armavimo elementas yra 0,005-0,010 mm storio anglies pluoštai, kurie gerai veikia tempiant, tačiau turi mažą stiprumą lenkimui, tai yra yra anizotropiniai, tvirti tik viena kryptimi, todėl jų panaudojimas pateisinamas tik drobės pavidalu.

Be to, sutvirtinimas gali būti atliekamas guma, kuri suteikia pilkas atspalvis anglies.

Anglies arba anglies pluoštas pasižymi dideliu stiprumu, atsparumu dilimui, tvirtumu ir mažu svoriu, palyginti su plienu. Jo tankis yra nuo 1450 kg/m³ iki 2000 kg/m³. Techninės anglies pluošto charakteristikos gali būti matomos tankio, lydymosi temperatūros ir stiprumo charakteristikose.

Kitas elementas, naudojamas sutvirtinimui kartu su anglies siūlais, yra . Tai yra tie patys geltoni siūlai, kuriuos galima pamatyti kai kurių tipų anglies pluošte. Kai kurie nesąžiningi gamintojai spalvotą stiklo pluoštą, dažytą viskozę ir polietileną perduoda kevlaru, kurio sukibimas su dervomis yra daug blogesnis nei anglies pluošto, o atsparumas tempimui yra kelis kartus mažesnis.

Kevlaras yra amerikietiškas aramidinių polimerų, susijusių su poliamidais ir lavsanu, klasės pavadinimas. Šis pavadinimas jau tapo bendru visų šios klasės pluoštų daiktavardžiu. Armatūra padidina atsparumą lenkimo apkrovoms, todėl plačiai naudojama kartu su anglies pluoštu.

Kaip gaminamas anglies pluoštas?

Pluoštai, sudaryti iš geriausių anglies gijų, gaunami termiškai apdorojant ore, ty oksiduojant polimerus arba organines gijas (poliakrilonitrilo, fenolio, lignino, viskozės) 250 °C temperatūroje 24 valandas, tai yra praktiškai suanglint. juos. Taip anglies siūlelis atrodo po mikroskopu po apanglėjimo.

Po oksidacijos vyksta karbonizacija - pluoštas kaitinamas azote arba argone 800–1500 ° C temperatūroje, kad būtų sukurtos struktūros, panašios į grafito molekules.

Tada toje pačioje aplinkoje 1300-3000 °C temperatūroje atliekamas grafitizavimas (prisotinimas anglimi). Šis procesas gali būti kartojamas keletą kartų, pašalinant iš grafito pluošto azotą, padidinant anglies koncentraciją ir sutvirtinant. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo pluoštas stipresnis. Šis apdorojimas padidina anglies koncentraciją pluošte iki 99%.

Anglies pluošto rūšys. Drobė

Pluoštai gali būti trumpi, supjaustyti, jųpaskambino„susegti“ arba ant ritių gali būti ištisinių siūlų.Tai gali būti kuodeliai, verpalai, pusverpaliai, iš kurių vėliau gaminami audiniai ir neaustiniai audiniai bei juostos. Kartais pluoštai klojami polimerinėje matricoje be persipynimo (UD).

Kadangi pluoštai gerai įtempiami, bet prastai lenkiami ir suspaudžiami, idealus anglies pluošto panaudojimas yra naudoti jį anglies audinio pavidalu.

Jis gaunamas įvairių rūšių audimo būdu: silkės, dembliai ir kt., turintys tarptautiniai titulai Paprastas, ruoželinis, atlasinis. Kartais pluoštai tiesiog pertraukiami skersai didelėmis siūlėmis prieš užpildant derva. Teisingai anglies pluoštui Pagal pluošto technines charakteristikas ir audimo tipą tai labai svarbu norint gauti kokybišką anglies pluoštą.

Kaip atraminis pagrindas dažniausiai naudojami, kai audinys klojamas sluoksnis po sluoksnio, keičiant audimo kryptį, kad tolygiai paskirstytų orientuotų pluoštų mechanines savybes. Dažniausiai 1 mm anglies lakšto storis yra 3-4 sluoksniai.

Anglies pluošto privalumai ir trūkumai

Didesnę anglies kainą, palyginti su stiklo pluoštu ir stiklo pluoštu, paaiškina sudėtingesnė, daug energijos sunaudojanti kelių pakopų technologija, brangios dervos ir brangesnė įranga (autoklavas). Tačiau stiprumas ir elastingumas taip pat yra didesni, kartu su daugybe kitų neginčijamų pranašumų:

• 40 % lengvesnis už plieną, 20 % lengvesnis už aliuminį (1,7 g/cm3 – 2,8 g/cm3 – 7,8 g/cm3),
• anglis, pagaminta iš anglies ir kevlaro, yra šiek tiek sunkesnė už anglį ir kaučiuką, tačiau daug tvirtesnė, o smūgio metu ji trūkinėja, trupa, bet nesubyra į skeveldrą,
• didelis atsparumas karščiui: anglis išlaiko formą ir savybes iki 2000 ○C temperatūros.
• turi geras vibracijos slopinimo savybes ir šilumos talpą,
• Atsparumas korozijai,
• didelis atsparumas tempimui ir aukšta elastingumo riba,
• estetika ir dekoratyvumas.

Tačiau, palyginti su metalinėmis ir stiklo pluošto dalimis, anglies dalys turi trūkumų:

• jautrumas tiksliai nustatytiems smūgiams,
• sunku atstatyti esant drožlėms ir įbrėžimams,
• blunka, blunka veikiant saulės spinduliai, apsaugai jie yra padengti laku arba emaliu,
• ilgas gamybos procesas,
• sąlyčio su metalu vietose prasideda metalo korozija, todėl tokiose vietose tvirtinami stiklo pluošto įdėklai,
• Sunkumai perdirbant ir pakartotinai naudojant.

Kaip gaminama anglis

Yra šie pagrindiniai anglies pluošto gaminių gamybos būdai.

1. Presavimas arba „šlapias“ metodas

Drobė yra išdėstyta formoje ir impregnuota epoksidine arba poliesterio derva. Dervos perteklius pašalinamas vakuuminiu formavimu arba slėgiu. Po dervos polimerizacijos produktas pašalinamas. Šis procesas gali vykti natūraliai arba paspartinti kaitinant. Paprastai šio proceso metu gaunami anglies pluošto lakštai.

2. Liejimas

Gaminio modelis (matrica) pagamintas iš gipso, alebastro ir poliuretano putų, ant kurių klojamas derva impregnuotas audinys. Valcuojant volais kompozitas sutankinamas ir pašalinamas oro perteklius. Tada orkaitėje atliekama pagreitinta polimerizacija ir kietėjimas, arba natūralus. Šis metodas vadinamas „sausu“, o iš jo pagaminti gaminiai yra stipresni ir lengvesni nei pagaminti „šlapiu“ būdu. „Sausu“ būdu pagaminto gaminio paviršius yra briaunotas (jei nelakuotas).

Į šią kategoriją įeina ir liejimas iš lakštinių ruošinių – prepregs.

Remiantis jų gebėjimu polimerizuotis didėjant temperatūrai, dervos skirstomos į „šaltas“ ir „karštas“. Pastarieji naudojami prepreg technologijoje, kai pusgaminiai gaminami iš kelių anglies pluošto sluoksnių, padengtų derva. Priklausomai nuo dervos prekės ženklo, jas galima laikyti iki kelių savaičių nepolimerizuotas, padengtas plastikine plėvele ir perduotas tarp ritinėlių, kad pašalintų oro burbuliukus ir dervos perteklių. Kartais prepregai laikomi šaldytuvuose. Prieš formuojant gaminį, ruošinys pašildomas, o derva vėl tampa skysta.

3. Apvija

Siūlas, juosta, audinys suvynioti ant cilindrinio ruošinio anglies vamzdžių gamybai. Derva sluoksnis po sluoksnio tepamas teptuku arba voleliu ir daugiausia džiovinamas orkaitėje.

Visais atvejais tepamas paviršius sutepamas atpalaiduojančiomis medžiagomis, kad po sukietėjimo susidariusį produktą būtų lengva pašalinti.

Ar galima anglies pluoštą pasigaminti savo rankomis?

Gaminius anglies pluošto pagrindu galima lipdyti patiems, o tai jau seniai sėkmingai naudojama dviračių, sporto įrangos remontui, automobilių tiuningui. Galimybė eksperimentuoti su dervos užpildais ir jo skaidrumo laipsnis suteikia platų kūrybiškumo lauką anglies pluošto automatinio derinimo gerbėjams. Galite perskaityti daugiau apie pagrindinius anglies dalių gamybos būdus.

Remiantis aukščiau aprašyta technologija, formavimui būtina:

• matricos forma,
• anglies lakštas,
• formų tepalas, skirtas lengvai pašalinti gatavą ruošinį,
• derva.

Kur galiu gauti anglies pluošto? Taivanas, Kinija, Rusija. Tačiau Rusijoje tai reiškia „didelio stiprumo struktūrinius audinius, pagamintus iš anglies pluošto“. Jei rasite kelią į įmonę, jums labai pasisekė. Daugelis įmonių siūlo paruoštus „pasidaryk pats“ anglies pluošto apdailos rinkinius automobiliams ir motociklams, įskaitant anglies pluošto fragmentus ir dervą.

70% pasaulinės anglies audinių rinkos gamina Taivano ir Japonijos dideli prekių ženklai: Mitsubishi, TORAY, TOHO, CYTEC, Zoltec ir kt.

Apskritai anglies pluošto gamybos procesas savo rankomis atrodo taip:

1. Forma sutepta lipniąja medžiaga.
2. Jai išdžiūvus, užtepamas plonas dervos sluoksnis, ant kurio valcuojamas arba spaudžiamas anglies pluoštas, kad išsiskirtų oro burbuliukai.
3. Tada užtepamas kitas impregnavimo dervos sluoksnis. Priklausomai nuo reikalingų gaminio parametrų, galima tepti kelis audinio ir dervos sluoksnius.
4. Derva gali polimerizuotis ore. Paprastai tai įvyksta per 5 dienas. Ruošinį galite dėti į kaitinimo spintą, įkaitintą iki 140 - 180 ◦C temperatūros, o tai žymiai pagreitins polimerizacijos procesą.

Tada gaminys išimamas iš formos, šlifuojamas, poliruojamas, lakuojamas, padengiamas geliniu laku arba dažomas.

Tikimės, kad radote išsamų atsakymą į klausimą „Kas yra anglis“?

Irina Khimich, techninė konsultantė

Tiesa, didybė trumpalaikė. Gelžbetonis, populiariausia XX amžiaus statybinė medžiaga, deja, turi trumpalaikis Jis tikrai neišgyvens 5 tūkstančių metų tarnavimo, kaip Gizos piramidės. Tačiau yra būdas pratęsti tokių konstrukcijų gyvenimą. Maskvos mokslininkai sugalvojo patvarius gelžbetonio „drabužius“. Dabar tai yra naujausias architektūrinės mados squeak. Ir ne tik.

Nepaisant to, kad Robino Hudo laikas jau seniai praėjo, visame pasaulyje vis dar yra daug medinio lanko gerbėjų. Tačiau profesionalūs sportininkai renkasi šiuolaikinės technologijos. Pavyzdžiui, šis lankas yra du kartus lengvesnis už medinį analogą, pradinis strėlės greitis yra 105 metrai per sekundę, o taikinio nuotolis – 100 metrų. Šias unikalias savybes jis gavo dėl medžiagos, iš kurios jis pagamintas – anglies pluošto.

Anglies arba anglies pluoštas – ši medžiaga gerai žinoma ne tik tarp šaudymo iš lanko sportininkų ir medžiotojų. Kiekvienas, kada nors slidinėjęs šiuolaikiniu kalnų slidinėjimu, rankose laikė anglies pluoštą, nes būtent iš jo gaminamos slidinėjimo lazdos. Automobilių entuziastai svajoja apie anglies pluošto gaubtą ar buferį, dviratininkai vis dažniau renkasi anglies rėmą, o ne aliuminį. Net ir įprasti namų apyvokos daiktai, tokie kaip kompiuterio klaviatūra ar pelė, kur nereikia super savybių, turi anglies pluošto dizainą. Tačiau yra ištisos pramonės šakos, kuriose neįmanoma išsiversti be superinių šios medžiagos savybių. Pavyzdžiui, lėktuvų gamyba.

„Čia matote orlaivio sparno elementą, kuris pagamintas tik iš anglies medžiagų, naudojant naują vakuuminio infuzijos technologiją. Pagrindinis skirtumas nuo tradicinio aliuminio sparno yra tas, kad šis gaminys yra visiškai vientisas, nenaudojant jokių tvirtinimo detalių ar papildomo surinkimo“, – sakoma. Aleksejus Uljanovas, UAB „Aerocomposite“ Technologijų skyriaus vedėjo pavaduotojas.

— Kiek sveria panaši detalė iš aliuminio?

– Apie 200 kilogramų.

– Šis sveria apie 50 kilogramų.

Nepaisant santykinio lengvumo, šis sparno fragmentas gali atlaikyti beveik 2 tūkstančių tonų apkrovą. Be to, lėktuvas su tokiais lengvais sparnais gali sklandyti ore kaip sklandytuvas, todėl varikliai dirba mažiau, o tai leidžia sutaupyti apie 40 procentų degalų skrydžio metu, taigi ir keleivių pinigų.

„Anglies medžiagų privalumas yra tas, kad dizaineris savo nuožiūra gali susikurti galutinio gaminio savybes, surinkdamas įvairius komponentus, todėl čia naudojamos specialios orlaivių statybai skirtos medžiagos, kurioms temperatūrų skirtumai žemėje ir ore. nesvarbu“, – aiškina Aleksejus Uljanovas.

Anglies audinys- taip atrodo ši nuostabi medžiaga. Atkreipkite dėmesį, kad iš jo iškirptas būsimas lėktuvo sparno elementas, kaip kokio didelio kostiumo rankovė. Tiesa, tokia rankovė turės daug daugiau sluoksnių. Pavyzdžiui, šioje dalyje jų yra aštuoniasdešimt du.

Kaip iš pažiūros įprastas audinys virsta tokia tvirta konstrukcija, galinčia atlaikyti kelių tonų apkrovas ir tokius smūgius? Viskas apie infuzijos technologiją. Supjaustoma ir dedama reikiamą formą audinys dedamas į vakuuminį modulį ir siunčiamas į didelę orkaitę. Ten per specialius vamzdžius tiekiamas kitas svarbus komponentas – derva, kuri visus audinio sluoksnius sujungia į vieną monolitą. Pasaulio orlaivių pramonės lyderiai, tokie kaip „Boeing“ ir „Airbus“, savo lėktuvuose taip pat naudoja anglies pluoštu sustiprintą plastiką, tačiau bendrovės „Aerocomposite“ Maskvos laboratorijoje sukurta technologija jiems dar netinka. O po metų ar dvejų Rusijai gali išvis nebelikti konkurentų šioje srityje.

„Baigiame statyti dvi serijines gamyklas. Viena gamykla gamins būtent tokią technologiją, kokią matote čia, pagrindinius jėgos elementus, sparnų kesonus. Mes paleidžiame jį po dviejų mėnesių, pradžia bandomoji operacija o pirmasis eksperimentinis UAC ir Aerocomposite sparnas bus išleistas kitų metų viduryje. Antroji gamykla Kazanės mieste, gaminsianti mechanizacijos elementus ir liftus. Tai gamykla, kurią gaminame kartu su Austrijos partneriais Fischer kompanija. Jis veiks tiek rusiškoms programoms, tiek plataus masto eksporto programoms, kurias užsakė Fischer“, – sakė Anatolijus Gaidanskis, UAB „Aerocomposite“ prezidentas.

Vienintelis dalykas, kurį Rusijos gamintojai praranda šioje anglies srityje, yra paties anglies pluošto kokybė, todėl orlaivių gamintojai vis dar turi naudoti importuotas žaliavas. Tačiau viskas greitai pasikeis. Sostinėje Technoparkas "Maskva" Visa mokslininkų, inžinierių ir bandytojų komanda kuria ir kuria konkurencingus anglies audinius. Maskvos valdžia seniai suprato, kad tokios naujovės yra ateitis, ir sukūrė pačias patogiausias darbo sąlygas mokslininkams.

„Tai naujausi anglies pluošto pavyzdžiai, keturis kartus stipresni už plieną, dabar tai įrodysiu jums naudodamas tempimo bandymo mašiną. Norėdami tai padaryti, pavyzdį pritvirtiname prie gnybtų ir atliekame testą. Na, o mūsų mėginys atlaikė dvi tonas“, – rodo Antonas Evdokimovas, bandymų laboratorijos inžinierius.

– Kas gali sukurti tokį krūvį?

— Panašias apkrovas galima sukurti, pavyzdžiui, dviem visureigiams, pirmą pavarą traukiant tam tikrą pavyzdį skirtingomis kryptimis.

— Pasirodo, plienas net neatlaikytų tokios apkrovos?

- Žinoma ne. Jis būtų atlaikęs keturis kartus mažesnę apkrovą, palyginti su kažkur 500–700 kg, ne daugiau.

Nuostabiausia, kad ši tempimo stiprumo medžiaga yra pagaminta iš skysčio. Tiksliau, iš poliakrilnitrilo.

Poliakrilnitrilo pluoštas gaminamas ekstruzijos būdu. Paprasčiau tariant, polimeras yra priverstas per specialią štampą. Šis tvirtinimas, kuris atrodo visiškai vienalytis, iš tikrųjų turi šimtus mažų skylučių, kurių skersmuo yra tik septyniasdešimt mikronų, tai yra vidutinis žmogaus plauko storis. Kai tik jis nuleidžiamas į vandenį ir daromas slėgis, atidžiai įsižiūrėjus matosi ploni balkšvi siūlai, išeinantys iš suktuko nuolatine srove.

Per šias karštas specialaus tirpalo voneles polimerinis pluoštas praskiedžiamas maždaug šešis kartus – nuo ​​septyniasdešimties mikronų iki dvylikos. Bet dėl ​​to, kad juose esančios molekulės tam tikru būdu išsirikiuoja, ši gija tik stiprėja. Dėl to po daugybės operacijų su poliakrilnitrilu įvyksta nuostabi metamorfozė, o skystas polimeras tampa patvariu pluoštu.

„Tai dar ne galutinis produktas, o tik anglies pluošto gamybos žaliava. Prieš gaunant anglies pluoštą, šis poliakrilnitrilo pluoštas turi būti apdorotas aukštoje temperatūroje, taip pat oksiduojamas, grafitizuojamas ir karbonizuojamas“, – aiškina. Elina Bilevskaja, Composite bendrovės atstovas.

Gavę kitą bandomąją žaliavų partiją, mokslininkai atlieka nuodugnią pagamintos medžiagos analizę, tada pakoreguoja įrangos nustatymus ir vėl pradeda procesą. Kaip sakoma, tobulumui ribų nėra.

„Mūsų tikslas – gauti ekologiškesnį pluoštą ir sumažinti jo gamybos technologijos kainą. Kas, tiesą sakant, mums ir sekasi. Už nugaros Praeitais metais sukūrėme apie šimtą prototipų, kurie vėliau buvo perkelti į anglies pluoštą. Nuolat atliekame savo pluošto formavimosi, taip pat gauto pluošto tiesioginių fizikinių ir mechaninių savybių tyrimus“, – teigia. Denisas Fokinas, mokslo inžinierius.

Keletas sėkmingiausių projektų, išlindusių iš šios Maskvos technologijų parko laboratorijos sienų, jau sėkmingai naudojami statybose. Pavyzdžiui, anglies pluoštas dedama į statybinius skiedinius, tokius kaip dujinis ir putų betonas, žymiai padidindamas jų technines charakteristikas. O Čeliabinske ne bandomojoje, o masinėje gamyboje pradėtos gaminti specialios anglies pluošto juostos, kurios naudojamos gelžbetoninių konstrukcijų remontui ir tvirtinimui. Tačiau ar ši technologija praktiškai tokia gera, kaip sakoma? Dabar išsiaiškinsime.

Atlikime demonstracinį eksperimentą. Įsivaizduokime, kad tai du kelių tiltai. Tiesą sakant, tai pati įprasčiausia medinė 30 centimetrų liniuotė. O šalia dar ir medinė liniuotė, bet iš vienos pusės sutvirtinta anglies pluoštu. Taigi, pradėkime eksperimentą. Pirmiausia išbandysime savo medinį tiltą. Jis lūžta ant trečios plytos. Dabar patikrinkime anglies pluošto liniuotę. Viena plyta, dvi, trys, keturios – liniuotė nelūžo, tilto atramos. Dabar esu įsitikinęs, kad anglies pluoštu sustiprinta konstrukcija yra daug tvirtesnė.

Tipiškas Maskvos daugiaaukštis pastatas. Atrodo, kad namas yra geros būklės, o jo išvaizdoje nėra rimtų pažeidimų. Tačiau jie jau vyksta. Namo rūsyje atsirado įtrūkimų ant laikančiųjų konstrukcijų. Dar nėra didelis, bet jau labai pavojingas. Jei drėgmė pateks į vidų, metalinė armatūra rūdys, pats betonas pradės plėstis, rūdyti, gali įgriūti lubos.

„Kad šie įtrūkimai vėl neatsirastų, o šis dar labiau neatsivertų, mes jį stipriname. Šiuo metu dirbame panašioje srityje“, – sako inžinierius Aleksejus.

Taip iš tikrųjų galite išgelbėti bet kokią gelžbetoninę konstrukciją nuo sunaikinimo ir žalingo išorinės aplinkos poveikio. Čia, namo rūsyje, vykdomas iš esmės tas pats anglies pluošto kūrimo technologinis procesas, kokį matėme gaminant orlaivių dalis. Tik čia rišamoji derva tepama tiesiai ant betono. Ant apdoroto paviršiaus užvyniojama reikiamo pločio anglies pluošto juosta ir padengiama kitu epoksidinės dervos sluoksniu. Po kelių valandų, kai derva sukietėja, visi gelžbetoninių grindų paviršiaus įtrūkimai bus patikimai apsaugoti trijų milimetrų storio anglies pluošto sluoksniu.

„Akivaizdus šios technologijos pranašumas yra tas, kad trijų žmonių komanda šią persidengimo atkarpą įveikė per keturias valandas. Jei būtų atliktas stiprinimas klasikiniai metodai, pavyzdžiui, naudojant metalinius karkasus, tai užtruktų apie tris dienas, o po penkerių metų šiame drėgname rūsyje metalas vėl pradėtų rūdyti, tektų grįžti atgal ir perdaryti“, – aiškina statybininkas Aleksejus.

Šios technologijos pritaikymo spektras statybose yra didžiulis. Remontas gelžbetoninės grindys, stiprinant daugelio tiltų ir viadukų atramas. Kadangi anglies pluoštas nebijo vandens aplinkos, jis gali būti naudojamas statant ir technologiškai prižiūrint užtvankas bei požemines komunikacijas. Tačiau dar nedaug statybų įmonių yra pasirengusios plačiai naudoti šią medžiagą. Reikalas tas, kad nei GOST, nei SNiP nebuvo visiškai sukurti anglies pluoštu sustiprinto plastiko naudojimui Rusijoje. Net specializuotuose statybos universitetuose studentai mokomi naudojant tradicines medžiagas – medieną, plytas, gelžbetonį. Kai tik ši erzinanti švietimo ir standartizacijos sistemos spraga bus pašalinta, daugelis praeities architektūros kūrinių pagaliau turės tvirtą anglies pluošto šansą antrajai jaunystei.

Panašūs straipsniai