|
|
|
Навигация
|
Главная » Мануалы Схема соединения  Жесткость подложек Е,<Е, г Eit, di £2U lit, fill di d2 E,i, Ег±г Концентрация напряжений под действием М Б Б В Б В В В в Б В Б м в в в в в в м м м м м м м Б м в м м в м м Б м м в м м м Б м м м в Б В В в м в Б В В В  Рнс. 22.11. Поведение трубчатых соединений под нагрузкой (обозначения - см. подпись к рис. 22.9) 22.3.5. Характеристики ползучести Изменение параметров соединений и их разрушения за счет ползучести требует отдельного обсуждения. В соединениях адгезионного типа ползучесть является функцией температуры и времени приложения нагрузки. Кроме того, вклад в ползучесть вносят конфигурация соединения, уровень напряжений, тип адгезива, ориентация соединяемых композиционных материалов. Под ползучестью понимают обычно изменение деформации образца во времени при постоянной нагрузке. Различают три стадии ползучести, которые показаны на рис. 22.16. Первая и вторая стадии ползучести (начальная и постоянная степень ползучести) должны особенно учитываться в конструкциях. Основные типы ползучести адгезионных материалов приведены ниже: Угповие соединения Геометрия      Эфдзективность Тавровие соединения Геометрия     Эффективность хву:вс!/ нБн;всн нви.всн хБн;всн Рис. 22.12. Поведение угловых я тавровых соединений под нагрузкой. Обозначения эффективности: В - высокая; вен - высокая с иавладкой; ВСУ - высокая с уголками; Н - низкая; НБН - низкая без накладок: X - хорошая; ХБН - хорошая без накладок; ХБУ - хорошая без уголков 1) Хрупкие (с высоким сдвиговым модулем) адгезивы менее ползучи, чем податливые связующие; 2) при уменьшении на 30 % напряжений или температуры происходит возрастание длительности крипа для достижения того же Уровня деформаций более чем в 500 раз; 3) скорость ползучести является экспонентой, аналогичной экспоненте долговечности (скорость крипа равна Ле , где А Рис. 22.13, Пример распределения напряжений сдвига при адгезионном нахлесточном соединении длиной А (область под кривой - грузонесущая способность адгезива): - эластифицироваиный адгезив (неэластичный с высоким сопротивлением сдвигу низкомодульиый адгезив): 2 - стандартное распределение сдвиговых напряжений для нормального адгезива; 3 - оптимальная кривая распределения сдвиговых иапряжеиий 
 Рис. 22.14. Влияние длины склейки иа прочность в плоских иахлесточиых соединениях (адгезив Redux): а - со скосом кромок; б - с прямыми кромками; в - зависимость удельной (иа 1 мм ширины) прочности F от длины нахлестки L; 1 - теоретическая кривая; 2 и J - кривые соединений соответственно со скосом н без скоса кромок М, Е, С, Рис. 22.15. Эпюры напряжений, возникающих из-за различия температурных коэффициентов линейного расширения элементов соединения: а - расширение одного элемента относительно другого; б - одновременное расширение обоих элементов; / - параболическая форма торцов в результате нагрева; 2 - градиент напряжений Рис. 22.16. Типичные кривые зависимости деформации ползучести е от времени / при скорости ползучести Де/Д/: /, , iii - стадии ползучести; / - пластичные материалы; 2 - хрупкие материалы; MP - момент разрушения
 и Q постоянные, зависящие от уровня напряжений и свойств материала; R - газовая постоянная; Т - температура соединения). 22.3.6. Усталостные свойства Усталостные свойства адгезионных соединений композиционных материалов определяются в основном свойствами адгезива. Предел долговечности при усталостных нагрузках симметричных адгезионных соединений выше, чем несимлггтричных (типа про- МПа 
50 L.MM  Рис. 22.17. Типичные кривые сопротивления усталости для соединений адгезионного типа элементов конструкций из металлов; о - зависимость максимального растягивающего напряжения Оща,; от числа циклов до Разрушения N; б - R / - адгезионные нахлесточные соединения; 2 - алюминиевый сплав 2024-ГЗ CLAD, толщина 2,3 мм, R = 0,02; 3 - сплав 2024-ГЗ, Толщина 2,3 мм, R = О, Ki = 1,5; 4 - сплав 2024-Г.? CLAD, LIt = 30; 5 - пластина с отверстием диаметром 9,5 мм из сплава 2024-/3 CLAD, R = й; 6 - адгезионное иахлесточное соединение элементов из сплава 2024-ГЗ CLAD, L/1 = 30 Рис. 22.18. Влияние ДЛИНЫ перекрытия L (а) в адгезионных нахлесточных соединениях и числа циклов до разрушения N (б) на сопротивление усталости (максимальное растягивающее напряжение в металле Отах)- Данные испытаний при Комнатной температуре приведены для алюминиевого сплава 2024-ГЗ CLAD прн = 0,02, Lit = 30 и толщине 0,81 и 1,63 мм (а) и 1,63 мм (б) тв , МПа  Рис. 22.19. Типичная усталостная зависимость максимального напряжения в металле Ощах от числа циклов до разрушения N клепаных (1, 3) и клеевых (2, 4) нахлесточных соединений образцов из алюминиевыя сплавов 2024 (1, 2) и 7075 (5, 4) толщиной 0,8 мм. Применено два ряда заклепок диаметром 3 мм с шагом 19 мм. Длина нахлесточного перекрытия клеевого соединения 19 мм W* г 10 N 1 Г не ний?Р' усталостных испытаний клеевыя и клепаных соеди- Kj,7n = Р % растягивающая нагрузка, приложенная к клеевому или клепаному соединению стрингера с пластиной обшивки; F - сжимающая нагрузка Рис. 22.21. Усталостные свойства клеевых и клепаных конструкций при воздействии нагрузок со звуковой частотой интенсивностью Ws и продолжительностью t: I - сандвичевые конструкции с сотовым заполнителем; 2 - адгезионные (клеевые) соединения стрингера с пластиной обшивки: 3 - клепаные соеди-иеиня 170\- 160\- 15 О \-  стого нахлеста). Основные характеристики усталостных свойств адгезионно связанных соединений приведены ниже: 1) усталостные свойства повышаются с увеличением длины перекрытия нахлесточного соединения; 2) усталостные свойства адгезива падают с ростом толщины склеиваемых элементов; 3) изучение усталостных свойств различных соединений адгезионного типа показывает, что для некоторых видов связующих с повышением температуры эти свойства растут, а для некоторых связующих усталостные свойства снижаются с повышением температуры. Усталостные свойства соединений адгезионного типа приведены на рис. 22.17 и 22.18 [6]. Графики построены для соединений алюминиевых пластин (сплав 2024-ТЗ). Аналогично могут быть получены данные для композиционных материалов. Усталостные кривые для образцов адгезионных соединений стеклопластиков с эпоксидным связующим, выполненных простым нахлестом, лежат между усталостной кривой для исходного металла и усталостной кривой образца металла с отверстием (аналогично тем, которые используются для заклепочных соединений). Усталостные свойства соединений борно- и углеродно-эпоксидных композиционных материалов (адгезив также эпоксидный) существенно выше, чем аналогичные для металлов. На рис. 22.19 [6] приведены усталостные кривые для адгезионных соединений по сравнению с заклепочными для материалов на основе алюминиевых сплавов 2024 и 2025. Усталостные испытания образцов адгезионных соединений плоских пластин стрингеров (низкие уровни нагрузок) по сравнению с данными аналогичных испытаний для заклепочных соединений приведены на рис. 22.20. Из графиков видно следующее: растягивающие нагрузки при усталостных испытаниях оказались идентичными, но разрушений по адгезионному слою не наблюдалось; при приложении циклической сжимающей нагрузки адгезионно соединенные образцы имели на 25 % большую стойкость. Особенно большие преимущества дает адгезионное соединение при испытаниях на многоцикловую усталость на звуковых частотах. Типичное возрастание свойств соединений показано на рис. 22.21 [7]. 22.3.7. Типы адгезивов В основном для связующих, играющих роль адгезивов при соединении композитов, используются термореактивные связующие. Отверждаясь, эти связующие образуют на молекулярном уровне трехмерную сетку. После отверждения адгезивы такого Типа обладают электроизоляционными свойствами и не имеют ста- 22.6. Промышленные адгезивы Термореактивные адгезивы Эпоксидные Эпнхлоргндрин-бнсфенол А Циклоалифатические Эпоксиноволачные Эпоксинитр ильные Эпоксифенольные Эпоксиполиамидные Эпоксиполисульфидные Фенольные Ф енолформаль дег идные Винилфенольные Нитрилфенольные Полиамидфенольные Меламинфенольные Силиконовые Диметилдихлорсилановые Ф ен иле ил иконовые Силиконалкидные Силиконэпоксидные Силиконовые эластомерц (RTV) Полиимидные Днангидрид-днамнн (PI) Полибензимидазол (ПБИА) Амидимидные Содержащие имидные группы Термопластичные адгезивы Акриловые Метилметакрилат Целлюлозные Ацетат целлюлозы Ацетат-бутират целлюлозы Нитрат целлюлозы Этилцеллюлоза Сульфоновые Полнсульфоновы е Полиэфирсульфоновые Пол иарилсульфоновые Виниловые Ацеталь Ацетат Поливиниловый спирт Хлорид-ацетат Реаиноподобные Каучуки: натуральный очищенный бутилкаучук бутадиеннитрильиый бутадиенстирольный полисульфндный Неорганические Неорганические связующие . Силикат натрия Оксихлорид магния Цемент Гипс Натуральные Асфальт Живица (канифоль) Казеиновый клей дии плавления. Термореактивные связующие могут быть разделены на пять основных классов: полиэфиры, эпоксидные и фенольные смолы, полиимиды и силиконы. В самолетостроении для образования конструкционных соединений структур наиболее часто применяются связующие эпоксидного типа. Однако смеси из других связующих, перечисленных выше, также могут использоваться в качестве адгезива. Часто создаются компаунды из различных связующих для достижения требуемого эффекта, с использованием преимуществ каждого вида адгезива. Сдвиговый .модуль адгезива является основной характеристикой его пригодности. Среди термопластичных связующих, используемых в соединениях в качестве адгезивов, необходимо отметить синтетические связующие; нитрилсодержащие, полиа.мидные (найлон) и различные поливинильные связующие. Такие смеси адгезивов являются материалами, которые легко смешиваются и вступают в реакцию Б процессе отверждения, образуя химически инертный твердый материал. В табл. 22.6 приведен перечень различных типов промышленных адгезивов. 22.3.8. Характеристики термореактивных адгезивов Основные свойства термореактивных связующих и их смесей приведены в табл. 22.7. Конструкционные адгезивы, использующиеся в самолетостроении, имеют одну из двух основных форм. Чаще всего связующие, на которые будет приходиться большая нагрузка, используются в полуотвержденном состоянии (стадия В) в виде препрега. В этом случае связующее с нанесенным отвердителем наносится отливкой или экструдированием на несущую ткань илн разделительную пленку и переносится на материалы, подлежащие склеиванию. Отвержденное до стадии В связующее не теряет своих свойств при. длительном хранении при температуре 4,4 С. При использовании таких адгезивов реакция отверждения происходит при прессовании в условиях повышенной температуры. Адгезивы этого типа имеют высокую текучесть на ранних стадиях отверждения, в дальнейшем становятся нерастворимыми и не имеющими стадии плавления. Во второй форме связующие используются в виде тиксотропных паст. Это чаще всего всякие жидкости, представляющие из себя одно- или двухкомпонентные системы. Такой вид адгезивов используется, если есть необходимость соединять вертикальные элементы, когда потеря связующего должна быть сведена к минимуму. Адгезивы этого типа наиболее широко используются при создании вторичных конструкций, когда применение внешнэго Давления для улучшения контакта невозможно или прижатие соединяемых частей не может быть проконтролировано. Одно- 22.7. Характеристики термореактивиых адгезивов Группы связующего Недостатки Преимущества Область применения Полиэфиры Значительная усад- Достаточно высокая ка, хрупкость при прочность, низкая ударе, низкая теп- вязкость, низкая лостойкость температура отвер- ждения, хорошие электрические свойства Эпоксидные Высокая жесткость, Высокие мехаииче-низкая теплостой- ские свойства, ма-кость, токсичность лая усадка, низкая температура отверждения, неплохие электрические свойства Резольиые Необходимость рас- Высокая теплостой-творителей, высокая кость, иетоксич-температура отвер- ность, низкий тем-ждения, плохие пературиый коэффи-электрические свой- циент линейного ства, возможна кор- расширения розня Каучуко- Эпоксифе-нольиые Наличие растворителей, высокая температура отверждения, плохие электрические свойства Умеренные прочность и сопротивление отрыву Жесткость, высокая Высокая теплостой-температура отвер- кость, достаточно ждеиия, плохие высокая прочность, электрические свой- хорошая прочность ства при криогенных температурах Силикоио- Низкая прочность, вые необходимость в растворителях Полиимиды Жесткие, обладают ВЫСОКОЙ температурой отверждения, подвержены коррозии Предельно высокая теплостойкость, хорошее сопротивление электрической дуге Предельно высокая теплостойкость, хорошие электрические свойства Для ремонтов; совместимы со взрывчатыми веш,ества-ми; для обтекателей Адгезивы для металлических соединений; обтекатели, детали самолетов Для склейки высокотемпературной керамики Соединение металлических деталей, подверженных ударным нагрузкам Соединение деталей в самолетостроении, работающих в условиях низких температур Высокотемпературные соединения СИЛИКОНОМ или сополимерами Высокотемпературные соединения металлических деталей в самолетостроении компонентные адгезионные системы этого типа требуют повышенных температур, в то время как двухкомпонентные системы могут отверждаться при комнатной температуре. 22.3.9. Адгезивы эпоксидного типа Эпоксидные смолы и модифицированные эпоксидные связующие наиболее часто используются для соединений структур из композиционных материалов. Этот тип связующих является наиболее пригодным и адаптивным к конструкционным требованиям при соединении как композиционных материалов, так и металлических структур. Эпоксидные связующие наиболее просты в переработке, имеют очень малую усадку при отверждении, обладают прекрасной смачиваемостью по отношению почти ко всем материалам. Основное их достоинство - высокая несущая способность. Рекомендуемая толщина клеящего слоя составляет 0,1 ... 0,2 мм - для обеспечения максимальной эффективности соединения. Могут, однако, использоваться и соединения толщиной 3,2 мм. Адгезивы на основе эпоксидных связующих имеют хорошие эксплуатационные свойства при низких температурах. При температурах выше 176 °С начинается резкое падение прочностных свойств этих материалов. Максимальной теплостойкостью обладают эпоксифенольные связующие, имеющие температуру эксплуатации ~204 °С или температуру выше 127 С, если связующее содержит влагу (~2 %). Чтобы повысить температурную стабильность эпоксидов и увеличить их сопротивление отрыву, проводят модификацию эпоксидных связующих. Эти адгезивы могут существовать как в виде жидких связующих, так и в виде препрегов и имеют следующую классификацию:
Эпоксидное Эпоксииейлоновое Эпоксинитрильное Эпоксиноволачное Эпоксифенольное 93 121 176 204 24,1 44,8 27,6 26,2 20,7 13,3 666,0 133.2 88,8 44,4 22.3.10. Возможности адгезивов Определить абсолютные механические свойства адгезионных соединений для элементов из композиционных материалов или Из Металлов весьма сложно, так как они меняются в зависимости от типа композиционного материала, ориентации его структуры, 22.8. Физико-механические свойства соединений слоистых апоксистеклопластиков
AF111 псп FM 1000 псп НТ 424 псп ПБ Эпокси- 12/69 i иитрильиая Бе Эпокси- 176/17 иайлоновая Се Эпоксифе- 176/276 нольпая сд min при растяжении образцов о нахлесткой 12,7 мм, МПа, прн Р ш Характеристика и применение -100/200 СВР 8.9 8.3 7,6 4.0 1722 13 -320/350 СВР 11,0 8.3 8,3 5.9 1722 13 -85/200 СВР 10.3 7,6 9.3 3,7 1550 1313 -67/700 СВР 8.3 8.3 8.3 4.5 1378 155 -100/300 СВР 12,4 9.7 12,4 8,3 2411 89 -67/200 СВР 10,0 9,3 10,0 2.4 1722 111 -67/250 СВР 11,0 9.0 11.0 4.1 1378 133 -423/200 JP.4. 13.8 11,7 9,7 2.8 345 666 Сл, ГЖ -423/500 СВР 11,0 11,0 11.0 8.3 3450 666 Для соединения неметаллических деталей, элементов сандвичевых конструкций с пенопластовым заполнителем Для соединения металлических деталей, имеет высокую прочность при повышенной температуре, малую ползучесть и высокую стойкость к излучению Для получения монолитных соединений, когда необходима низкая диэлектрическая проницаемость материала Для получения монолитных соединений, когда место соединения не может быть проконтролировано. Обладает высокой ударной и изгибной прочностью Для соединения монолитов и сандвичевых структур, используемых во вращающихся обтекателях ашенн Для склеивания монолитных и сандвичевых конструкций самолета EAI6A Для склеивания монолитных и сандвичевых структур в хвостовом оперении самолета Е-2А Для монолитных и сандвичевых соединений. Обладает высокими: ударной прочностью, прочностью на отрыв и выносливостью Для монолитных и сандвичевых соединений; имеет высокую теплостойкость. Не применяется в электронной промышленности
Замечания: 1. Усталостные свойства соединения должны обеспечи при Уровне R = 0,\ (минимальное напряжение/максимальное напряжение цикла). 2. Соединения, где эпоксиламинат Styll-181 толщиной 1,5 мм имеет межслое 3. В соответствии с MIL-A-5090 температурные испытания проводились после 4. Растяжение образцов, склеенных внахлестку, для проведения испытаний 5. Модуль сдвига оценивался по значениям модуля упругости при растяже 6. Данные, приведенные для соединений стеклопластик - эпоксистекло эпоксидная смола - металл при комнатной температуре. При других темпера Сокращения: АЦ - фирма Американ цианомайд ; Бе - белый; кремовый, ПБ - полупрозрачный белый, ПБП - пленка без подложки; ПСП - (СБ), влаги и рабочих жидкостей гидросистем; Се - серый; СЖ - светло-жел янтарный. Продолжение табл. 22.8 I II сд min при растяжении образцов с нахлесткой 12,7 мм, МПа, при о сч Cos Характеристика и применение 22.9. Типичные данные по зависимости сдвиговой прочности при растяжении от длины нахлестки, соединений стеклопластик - стеклопластик с эпоксидным связующим
-67/250 СВГ 13,8 10,3 13,8 5.9 1206 222 Для монолитных соединений; стоек к ползучести -67/200 СБ, 13,7 10,3 6,9 2,8 345 333 Для монолитных соедине- JP.4, Сл -67/350 СБ, 11,0 8,3 11,0 9,7 2411 JP-4, ГЖ иий; обеспечивает высокие Прочности при ударе и отрыве 89 Для монолитных и сандвичевых соединений; хорошо сопротивляется ползучести вать 30 ... 35 %-ное сохранение свойств после 10циклов нагрузка-разгрузка вую сдвиговую прочность Тсд = 30 МПа для ПСП н 19 м для ПБП. Десятиминутного прогрева образца. на сдвиговую прочность проводилось СО скоростью ~8,3 МПа/мии. НИИ образца с учетом коэффициента Пуассона. пластик - эпоксидная смола, пригодны для оценки соединений стеклопластик - турах значения должны быть уменьшены на 25 %. ГЖ - рабочая жидкость гидросистем; Го - голубой; Ко - коричневый; Кр - пленка с подложкой; Ро - розовый; СВГ - стоек к воздействию соленых брызг тый; СК - светло-кремовый. Сл - скидрол ; ТП - тиксотропная паста; Яи - условий получения и самого процесса изготовления соединений. Поэтому сведения о прочностных свойствах соединений, представленные в табл. 22.8, носят не справочный, а иллюстративный Характер. Истинная прочность может быть определена для первичных конструкционных структур в соответствии со специальными программами испытаний и с учетом условий получения материала. В табл. 22.9 приведены данные по зависимости предела прочности сдвига при растяжении соединений от эффективной Длины перекрытия в нахлесточных соединениях. Эти данные типичны для жидких эпоксидных адгезивов. ч ч 22.4. Механическая обработка композиционных материалов У. Марко 22.4.1. Основные положения Механическая обработка композиционных материалов основывается на применении четырех типов операций; 1) раскрой неотвержденных препрегов; 2) сверление отвержденных препрегов; 3) обрезка или профилирование отвержденных композитов; 4) отделка отвержденных композитов. В зависимости от вида композициоииого материала выбирается тот или иной специфический метод его механической обработки. Композиты с термопластичной или термореактивной матрицей, с металлической матрицей, армированные короткими или непрерывными волокнами, с органическим, неорганическим или металлическим армирующим компонентом требуют различных методов обработки. Нами рассматриваются три основных категории материалов: термопласты, реактопласты и высокомодульиые композиционные материалы - борио-, арамидио- и углеродио-эпок-сидиые. Для всех процессов механической обработки, сопровождающихся образованием стружки (пыли), необходимо предусматривать устройства ее отвода. 22.4.2. Раскрой (резка) неотвержденных препрегов Основиой техникой раскроя (резки) неотвержденных композиционных материалов является ручная резка с помощью твердосплавных дисковых, обычных и механических иожииц. В рамках современных технологий существует возможность улучшить этот процесс. Процесс резки может осуществляться струей воды под сверхвысоким давлением; это может быть также и лазерная резка. Резка может быть заменена вырубкой заготовок. Каждый из перечисленных методов имеет свои достоинства и ограничения в применении. Использование того или иного способа резки должно диктоваться конкретным видом материала и требованиями к образцам. 22.4.3. Резка струей воды Этот способ осуществляется высокоскоростной струей воды под давлением >408 МПа (скорость резания 7,6 м/мин) и пред- назначен для резки разнонаправленных листовых композитов. Резка может осуществляться как послойно, так и пластом или! пакетом. Преимуществами данного метода является то, что источник резки точечный, что операция обеспечивает чистый рез и, наконец, то, что процесс может быть автоматизирован. Недостатком процесса является то, что требуется двусторонний доступ [С заготовке и что его стоимость - высокая. Кроме того, при этом виде резки генерируется очень сильный шум. Этот метод очень хорошо применим для арамидных пластиков и плохо приспособлен для резки борно-эпоксидных материалов. 22.4.4. Лазерная резка Лазерное оборудование для резки является универсальным для всех видов неотвержденных композиционных материалов и не зависит от их жесткости, твердости, абразивиости. Обычно для резки применяют лазерные системы мощностью 250 ... 500 Вт со скоростью 7,6 ... 15,2 м/мин. Различные виды лазерных установок для резки позволяют осуществить эту операцию в различных направлениях, в том числе и проводить ее автоматически по определенной программе. Резка осуществляется с одной стороны материала. К недостаткам следует отнести термическое повреждение материала (оплавление кромок), высокие капитальные затраты и падение скорости резки с ростом числа слоев. 22.4.5. Возвратно-поступательная механическая резка Эта технология привиесеиа в область использования композиционных материалов из швейного производства. Возвратио-по-ступательиая резка предполагает доступ к материалу только с одной стороны и исключает тепловое повреждение краев композита. Ножи для данного типа резки очень чувствительны к абразивному износу и, следовательно, непригодны для резки борно-эпоксидиых материалов. Целый ряд других видов композитов может быть подвергнут резке со с1ростью 15,2 ... 22,9 м/мии. Ограничения иа данный технологический процесс: большие капиталовложения и необходимость использования специальных материалов, закрывающих препрег от отходов резки. 22.4.6. Вырубка с помощью ножевого штампа Это быстрый способ обрезки наружной краевой части сразу Всей заготовки, состоящей из одного или нескольких слоев материала. По этому способу ножевой штамп располагают над плитой из мягкой стали.Вырубка производится при ходе пресса вниз. Закаленный стальной резак, используемый для вырубки, имеет Конфигурацию детали и заточен с одной стороны. Ограничения в использовании этого процесса связаны с необходимостью наличия, хранения и переналадки ножевых штампов. 22.4.7. Механическая обработка композитов на основе реактопластов Техника механической обработки композитов на основе термореактивных смол, таких как стеклонаполненные слоистые пластики, была тщательно изучена и разработана. Стандартное оборудование, применяемое для обработки металла и дерева, может быть использовано с модификацией, проводимой, чтобы увеличить частоту вращения шпинделя и снизить подачу. В силу того, что обычные режущие инструменты по своей малой стойкости пригодны только для мелкосерийного производства, в настоящее время используется твердосплавный и алмазный инструмент. Инструменты, используемые для таких композитов, должны быть острыми не только для получения чистых резов, но и для снижения возможности расслаивания. В случае механической обработки необходимо следовать приведенным ниже рекомендациям: избегать нагрева материала заготовки; свести до минимума расслоение материала в процессе резания; затачивать режущий инструмент, как для обработки латуни; использовать сверла, разработанные для слоистых пластиков (с малым углом наклона винтовой канавки, полированные канавки на сверле, с подточкой поперечной кромки); применять малую подачу; использовать малое усилие подачи сверла; контролировать стойкость сверл (заменять при затуплении). 22.4.8. Сверление и фрезерование пальцевыми фрезами В основном сверление и фрезерование пальцевыми фрезами выполняются без СОЖ, хотя лучшая чистота обработки достигается в случае свободной подачи СОЖ (поливом) или при обдуве сжатым воздухом. В силу того, что большинство слоистых реактопластов имеет тенденцию к усадке после механической обработки, для достижения большей размерной точности деталей следует предусматривать некоторый размерный припуск в случае сверления или фрезерования. Когда это удобно, следует использовать зажимные приспособления при сверлении и фрезеровании, причем приспособления должны быть разработаны таким образом, чтобы можно было избежать разрушения при прохождении нижнего слоя и при выводе инструмента из верхнего слоя изделия. В случае большой глубины сверло следует выводить из отверстия несколько раз. Следует избегать сверления и фрезерования вдоль слоев материала (параллельно слоям), так как это часто приводит к его расслоению. Если, однако, в этом есть необходимость, следует максимально увеличить угол при вершине и полностью зажать деталь. Для этой цели можно использовать нормальные спиральные сверла и стандартные фрезы. Рекомендуется 412 также использовать сверла с высоким углом подъема винтовой линии и широкими полированными канавками. В серийном производстве необходимо использовать твердосплавные и алмазные сверла и фрезы. Сверла должны быть острыми и при этом следует использовать такие методы, которые позволяют быстро удалять стружку при минимальном нагреве заготовки. Скорость сверления при малом усилии подачи колеблется в пределах 61 ... 122 м/мин. Слоистые пластики весьма эффективно сверлят и фрезеруют без СОЖ. хотя удаление пыли и отвод теплоты и хорошую чистоту поверхности удается обеспечивать с помощью СОЖ и сжатого воздуха. 22.4,9. Нарезание резьбы Нарезание резьбы в слоистых пластиках на основе термореактивных смол может быть выполнено стандартными метчиками для обработки металла. В большинстве случаев отверстие, в котором должна быть нарезана резьба, имеет большую фаску до наружного диаметра резьбы. Используемый метчик изготовляют из быстрорежущей стали и хромируют. При нарезании резьбы предпочтительно использовать воздушное охлаждение, причем скорее используют резьбу крупного шага, чем мелкую. Как и в случае обработки латуни, резьба в слоистом пластике должна быть нарезана резцом на станке с помощью метчиков и винторезных головок. Нарезание резьб резцом на станке обычно производится при высоких скоростях с масляным охлаждением, при этом требуется высокая квалификация рабочего. Как при машинной, так и при ручной технологии нарезания резьб скорость резания 61 м/мин является оптимальной. Метчики, используемые в крупносерийном производстве, должны быть твердосплавными, если желательно обеспечить длительный срок их эксплуатации. 22.4.10. Фрезерование Слоистые пластики можно фрезеровать на обычных станках с использованием отработанных методов, применяемых для обработки латуни. Для слоистых пластиков применяются обычные зажимные приспособления, хотя при этом необходимо проявлять особую заботу для предотвращения возможности расслоения в ходе резания. Следует использовать фрезы из быстрорежущей стали, а также твердосплавные и алмазные. Задний угол должен быть 7 ... 12° при острых режущих кромках. Скорость резания для большинства слоистых пластиков должна составлять 180 ... 300 м/мин при подаче 0,05 ... 0,15 мм/об. Низкие скорости резания и подачи в этих диапазонах указаны для фрез из быстрорежущей стали, а высокие - для твердосплавных и алмазных. Для охлаждения предпочтительно использовать сжатый воздух или туман СОЖ. Глубина резания не должна быть более 0,25 мм за один- проход. 22Л.11. Токарная обработка Слоистые пластики можно легко обтачивать, растачивать, торцевать, подрезать торцы у них и отрезать на обычных универсальных токарных станках. Специальные зажимные устройства требуются только в тех случаях, когда обрабатывают детали нестандартной формы. Для токарной обработки следует использовать резцы из быстрорежущей стали, а также твердосплавные и алмазные. Режущие кромки резцов должны иметь малый радиус закругления и быть хорошо доведены. Токарные резцы с закругленной вершиной и малым задним углом используют в том случае, когда необходима чистовая обработка поверхности, как при полировании выглаживанием. Для обычного точения главный и вспомогательный задние углы резца должны быть такими, как при обработке металла, или несколько больше. Скорость резания может колебаться от 183 до 305 м/мин, но глубина резания должна быть малой, так же как и подача. Можно использовать СОЖ, особенно при черновых проходах или при большой подаче. 22.4.12. Шлифование Слоистые пластики можно обрабатывать с жесткими допусками полированием шкуркой или шлифованием. Шлифовальные станки ленточного или барабанного типа успешно используются с применением шкурки зернистостью 30 ... 240. Для шлифования рекомендуется использовать абразив на основе карбида кремния в сочетании со связкой из синтетической смолы, хотя большинство применяемых в промышленности абразивов также дает удовлетворительный результат. Скорость шлифования обычно составляет примерно 1220 м/мин. При крупной зернистости (до 80) процесс проводят без СОЖ, а при мелкой - во влажных условиях, чтобы предотвратить засаливание шкурки или выгорание связки. Процесс шлифования абразивными кругами, подобно обработке шкуркой или ленточному шлифованию, широко используется при бесцентровом шлифовании слоистых пластиков в форме труб и стержней. Предпочтительно использовать крупнозернистый круг с открытыми зернами с применением СОЖ для предотвращения его засаливания. 22.4.13. Резка, вырубка и пробивка отверстий Листы из слоистых пластиков толщиной менее 3,2 мм, исполь--зуемые для полунесущих или ненесущих конструкций, можно разрезать обычными механическими или гидравлическими ножницами для листового металла. Во избежание возможности расслоения кромки резку следует проводить при повышенной температуре. Слоистые пластики можно вырубать в штампах или пробивать дыры в них, используя те же методы, что а при металлообработке, 414  исключая изготовление несущих конструкционных деталей. В слоистых стеклопластиках толщиной 3,2 мм и менее отверстия могут пробиваться вхолодную в штампах при небольшом зазоре между пуансоном и матрицей. Штамп изготовляют с применением твердых сплавов в расчете на длительный срок службы; однако для этой цели используют также углеродистые, хромистые и инструментальные стали. 22.4.14. Распиливание стеклопластиков Слоистые стеклопластики с термореактивным связующим разрезают с помощью ленточных или дисковых пил. Необходимо предпринимать дополнительные меры предосторожности из-за низкой теплопроводности материала и возможности его расслоения в результате вибрации. Материал является абразивным, и поэтому достаточно сложно поддерживать необходимую остроту режущего инструмента. Удовлетворительные методы, позволяющие преодолевать возникающие проблемы, предполагают использование кондукторов и зажимных приспособлений при окружной скорости дисковой пилы 2440 ... 3965 м/мин или ленточной пилы 610 ... 2440 м/мин. Пилы изготовляют с применением хромистой стали и твердых сплавов. Рекомендуются: мокрое резание, шахматное расположение зубьев на ленточной пиле или использование дисковых (циркулярных) пил, разработанных специально для слоистых пластиков. 22.4.15. Специальные виды механической обработки Для композитов с термопластичной матрицей могут успешно применяться такие специальные виды механической обработки, как токарно-автоматные операции, нарезание наружной резьбы, нарезание и шевингование зубчатых колес, строгание, развертывание, вырубка и пробивание отверстий. Так как эти процессы требуют для их реализации специального оборудования и инструмента, для них не существует единой стандартной технологии. 22.4.16. Отделка и полирование Отделка композиционных материалов производится следующими операциями: пескоструйная обработка, хонингование, притирка, доводка и полирование. Пескоструйная технология основана на использовании песка либо абразивов из окиси алюминия с зернистостью 980 ... 240 и струи воздуха под высоким давлением. Пескоструйная обработка дает матовую поверхность и является промежуточным этапом для дальнейшей обработки. Хонингование Может быть сухим или влажным в зависимости от типа используемого оборудования. Крупные и мелкие частицы абразива из окиси алюминия используются в виде суспензии - взвеси в воде или 1 ... 17 18 19 20 21 22 23 ... 29 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
 |