Авиа

Архив рубрики «Ткани и трикотаж. Порошки и пресспорошки»

1)   непрерывности сопротивления действию нагрузки в волокнистом усилителе и наличию клеевых соединений, способствующих сохранению ~85% прочности композиционного материала после местного разрушения по сравнению с 20% прочности, сохраняющейся в этих условиях у металлической детали;

2)  возможности ориентировать усилитель в направлении действия нагрузки;

– 3) двойному превосходству удельного предела усталости композиционного материала по сравнению с титановыми сплавами, обладающими наибольшей выносливостью среди авиационных металлов;

4)  минимальному количеству крупногабаритных деталей из композиционных материалов в изделии (например, 84 детали из эпоксидного боропластика вместо 280 деталей из алюминиевого сплава в закрылке одного из зарубежных самолетов). Это сокращает расход на оснастку, изготовление и транспортировку деталей, а главное — повышает надежность эксплуатации вследствие сокращения числа соединений (большей сплошности конструкции) ;

5)  большей легкости изготовления оптимальных аэродинамических профилей, не теряющих формы при высоких нагрузках;

6)   большей простоте защиты деталей из композитов от разрушения атмосферными воздействиями по сравнению со сложной защитой металлов от электрохимической коррозии, которой композиты не -подвержены;

7)  высоким амортизационным характеристикам композитов, снижающим вибрации и распространение шума.

Прессматериалы, наполненные нитевидными монокристаллами («усами») графита-, сапфира (А1203), карбидов кремния и бора (SiCm B4C3), имеющие весьма высокую прочность и жесткость," могут успешно сочетать функции несущих силовых элементов и тепловой защиты. Так, фенопласты, наполненные «усами» сапфира, применяют для изготовления стенок камеры сгорания и сопла ракеты, работающей на топливе N2O4 (гидразин).

При невысоких механических и диэлектрических свойствах асботекстолиты отличаются высокими фрикционными свойствами и теплостойкостью: некоторые из них могут длительно работать до 200° С, ограниченно — до 250—500° С и кратковременно —до 1800—4500° С. Их используют в виде тормозных колодок, фрикционных дисков, панелей и электрощитков для монтажа низковольтной аппаратуры, клиньев и распорок роторов турбогенераторов и др.

Крупногабаритные асботекстолитовые детали, полученные методами намотки, вакуумным формованием или формованием в автоклаве, находят широкое применение

в авиационной и ракетной технике для абляционной теплозащиты. При очень высоких температурах и скоростях тепловых потоков асбопластиковые покрытия подвергаются пиролизу, отнимая тепло от потока, и послойному уносу (абляции), защищая от разрушения находящиеся под ними элементы головных частей баллистических ракет, корпусов и днищ ракетных двигателей.

Древесно-слоистые пластики имеют высокие механические свойства, не уступающие по удельным характеристикам авиационным сплавам, их с успехом применяли при строительстве цельнодеревянных самолетов. Недостаток древесно-слоистых • пластиков — чувствительность к влаге, для защиты от которой торцы листов и обработанные детали покрывают лаками. Низкий коэффициент трения древесно-слоистых пластиков (f= — 0,004-^0,2 в зависимости от смазки) позволяет использовать их в паре с металлами или заменять ими текстолит и цветные металлы в узлах трения. Шестерни из древесно-слоистых пластиков долговечны и снижают шум от работы в паре с металлическими. Подшипники из таких пластиков не образуют задиров на трущейся поверхности металлического вала и полируют ее. Дешевые конструкционные и антифрикционные древесно-слоистые пластики находят широкое применение в авиастроении и других областях машиностроения, а также в электротехнике для изготовления деталей аппаратуры высокого напряжения,

Стеклотекстолиты и углетекстолиты наряду с боро-пластиками относят к наиболее прочным авиационным материалам, получившим в последнее время наименование, композиционных материалов (или композитов) на полимерной матрице. Свойства стеклотекстолитов среднего качества приведены в табл. 44.

При гарнитуровом переплетении, которое называется также полотняным или миткалевым, осуществляется максимально возможная частота чередования основных и уточных перекрытий, что способствует наиболее интенсивному взаимодействию основных и уточных нитей ткани. При гарнитуровом переплетении обеспечивается максимальная прочность на растяжение и минимальная гибкость (мягкость) ткани.

Саржевое или киперное переплетение характеризуется правильным диагональным расположением перекрытий нитей и дает,более мягкую ткань.

Атласное или сатиновое переплетение создает наименьшее число перекрытий нитей на единице поверхности ткани и обеспечивает наибольшую гладкость поверхности и мягкость ткани.

Для получения тканей с высокой прочностью в одном направлении (по основе) применяют кордное переплетение толстых плотно уложенных нитей основы с редко расположенными тонкими нитями

утка, не создающими высокой прочности в уточном направлении ткани, а лишь связывающие между собой (гарнитуровым переплетением) прочные нити основы. Ткани кордного переплетения применяют для усиления резиновых покрышек (на колеса транспорта) и стеклопластиков.

Наконец, для армирования композиционных материалов с высокой прочностью не только в направлении основы и утка ткани, но и между слоями усиления разработаны ткани многослойного трехмерного (объемного) переплетения. В этих тканях нити располагаются в трех взаимно перпендикулярных         направлениях: основном, уточном, межслоЙном (рис. 120).

Непосредственно снятая с ткацкого станка и не подвергнутая отделке ткань называется суровой тканью или суровьем в отличие от отделанной ткани или «готового товара»

Это полимерные материалы, конструкция которых представляет собой закономерно чередующиеся ячейки определенной формы (рис. 123). Сотопласты служат легким заполнителем в многослойных, чаще всего в трехслойных панелях, состоящих из чередующихся слоев сотопласта и несущих обшивок, с которыми его соединяют склеиванием. Сотопласты создают опору для несущих обшивок, предохраняют их от потери устойчивости при нагружении и обеспечивают высокую жесткость панелей при малой массе. Сотопласты изготовляют из наполненных   и нена-

полненных пластиков в виде сотового блока, который разрезают на сотовые панели одинаковой или переменной (для изделий сложной формы) высоты. Из ткани, бумаги или полимерной пленки получают гофрированные заготовки. На выступы гофр каждой заготовки наносят

Клей, и заготовки укладывают одна на другую в приспособлении, обеспечивающем их фиксацию таким образом, чтобы образовались сотовые ячейки.

Сотопласты — анизотропные материалы. Они имеют наиболее высокую прочность при сжатии в направлении оси Z, различную прочность при сдвиге по осям X и У, которая определяется прочностью соединения гофрированных заготовок. Прочность при сдвиге в этих направлениях возрастает, если сотопласты располагаются па: раллельно обшивкам. Нагрузки отрыва, сдвига и сжатия воспринимаются в трехслойной панели обшивками и через клеевую прослойку передаются стенкам ячеек сотопластов.

Перспективны разработки «самоармированных» композиционных материалов, полученных направленной кристаллизацией двойных эвтектических сплавов и направленной ориентацией макромолекул некоторых полимеров. В процессах соответственно литья и синтеза в композитах за один процесс образуются две твердые фазы — матричная и одноосно направленная, равномерно распределенная в ней волокнистая армирующая фаза. Самоармированные композиты обладают высокими показателями свойств, близкими к показателям описанных выше композитов, полученных «сборкой» матрицы с усилителем, но их составы и технологию получения еще продолжают улучшать.

До настоящего времени по массовым характеристикам, коррозионной стойкости, недостаточной совместимости с некоторыми армирующими волокнами и высокой стоимости композиционные материалы на металлических матрицах уступают композитам на полимерах; лишь алюминиевый сплав, армированный- борным волокном, является сравнительно наиболее отработанным и испытывается в авиационных конструкциях (табл. 45).

Проведенное опробование ряда композиционных материалов на деталях летательных аппаратов и двигателей показало, что замена металлических деталей деталями из композитов позволяет в. среднем снизить массу этих деталей на 50% и упрощает технологию их изготовления, повышая надежность эксплуатации благодаря различным свойствам

Получают на основе новолачнои смолы, модифицированной по-ливинилхлоридом, или резольных фенолоанилино-фор-мальдегидных смол. Наполнителями служат древесная мука, каолин, измельченный кокс, рубленая стеклонить; отвердителем — уротропин. Из них изготовляют изделия и детали, стойкие к воде, кислым и щелочным средам (пробки и крышки аккумуляторных баков).

Ударопрочные пресспорошки — композиции черного цвета на основе новолачнои смолы, модифицированной акрилонитрил-бутадиеновыми каучуками, с органическими и минеральными наполнителями. Их используют для изготовления деталей с повышенной стойкостью к ударным нагрузкам и высокоармированных изделий сложной конфигурации.

Физико-механические свойства новолачных и резольных прессматериалов очень близки. Они изменяются с природой наполнителя и несколько лучше у пластиков на древесной муке. Резольные прессматериалы, особенно приготовленные на основе фенолоанилиноформальде-гидных смол, по сравнению с новолачными обладают лучшими диэлектрическими свойствами. Такие наполнители, как слюда и кварц, улучшают электроизоляционные свойства. Теплостойкость изделия возрастает с увеличением содержания минерального наполнителя по сравнению с органическим.

Фенолоальдегидные прессматериалы отличаются стойкостью к действию органических растворителей, кислот и слабых щелочей, но разрушаются сильными щелочами. Недостатки этих прессматериалов —хрупкость и зависимость диэлектрических свойств от температуры и частоты, тока. Как правило, фенолоальдегидные пр’есс-материалы малопригодны для изготовления изделий, несущих динамические нагрузки.

Кислотостойкий материал. Он стоек к соляной кислоте всех концентраций, серной кислоте низких и средних концентраций, органическим кислотам, растворителям. По стойкости к действию разбавленных кислот он превосходит хромоникелевые и хромоникель-молибденовые стали, кислотоупорную керамику, по сравнению с которой он легче и прочнее. Фаолит малочувствителен к резким колебаниям температуры и по теплостойкости превосходит винипласт и резины. Фаолитовые изделия легко ремонтируются с помощью фаолитовой замазки как при нагревании, так и на холоду. Существенные недостатки фаолита —хрупкость и плохая стойкость к действию щелочей, азотной и хромовой кислот, брома, спирта, ацетона и пиридина. Фаолит широко применяют для изготовления кислотостойкой аппаратуры и оборудования (электролитические ванны, теплообменники, фильтры, шиберы, трубы, тройники, вентили, детали насосов).

Основное назначение стекловолокнита — изготовление конструкционных и электротехнических изделий повышенной прочности, пригодных для работы при температурах от.—196 до -(-200° С, в условиях тропического климата, при повышенной влажности, в кислых и щелочных средах, при ионизирующем облучении. Для получения электроизоляционных изделий, работающих при 250— 300° С, применяют кремнииорганические связующие, а в качестве наполнителей — асбест и стеклянное волокно.

Технология производства волокнистых прессматериа-лов на кремнийорганических смолах такая же, как асбо-резольных прессматериалов и стекловолокнита. Важным свойством прессматериалов с асбестом в качестве наполнителя является высокая теплостойкость (300°С), однако электроизоляционные свойства и влагостойкость их сравнительно низки. Указанный материал применяют для изготовления тепло- и дугостойких электроизоляционных материалов (детали коллекторов, панели, детали переключателей) и тормозных колодок.

Для получения эластичных материалов вводят пластификаторы. Наиболее широкое применение получили пенопласты. Образование пенистой структуры достигается введением специальных газообразователей (поро-форов), разлагающихся при нагревании; вспениванием жидкой смолы (эмульсии) путем продувки газом  (азотом);. самовспениванием жидких компонентов, когда при их взаимодействии образуется твердая масса и одновременно выделяются газы, вызывающие ее вспенивание; вспениванием под действием на полимер проникающей радиации.

Плотность пенопластов колеблется от 20 до 2UU кг/м . Замкнуто-ячеистая структура обеспечивает им_ хорошую плавучесть и высокие теплоизоляционные свойства. Коэффициент теплопроводности низкий —от 0,003 до 0,007 Вт/ /(м-К). Механическая прочность пенопластов невысока и зависит от пл’отности материала (рис. 121).

Наиболее распространены термопластичные пенопласты, пенополистирол и пенополивинилхлорид, которые можно использовать при температурах ±60° С. Пенополистирол радиопрозрачен. Термостабильные на основе фенолофо’рмальдегидной смолы и фенолокаучуковые пенопласты работают до температуры 120—160° С. Введением в их состав алюминиевой пудры (ФК-20-А-20) удается повысить рабочую температуру пенопласта до 200—250° С. Пенопласт на кремнийорганическом связующем кратковременно выдерживает температуру 300° G. Представителями самовспенивающихся материалов являются пенополиуретан с рабочей температурой 100— 200° С и пенополиэпоксиды, отличающиеся химической стойкостью, высокими электроизоляционными свойства-

ми, низким водопоглощением. Зависимость предела прочности при сжатии некоторых пенопластов от температуры приведена на рис. 122.

Их применяют для теплоизоляции кабин, контейнеров, приборов, холодильников, рефрижераторов, труб и пр. Пенополиуретаны и пенополиэпоксиды используют для заливки деталей электронной аппаратуры.

Пенопласт, будучи легким  заполнителем,   повышает удельную прочность, жесткость и вибростойкость силовых элементов конструкций. Мягкие и эластичные пенопласты применяют для амортизаторов, мягких сидений, губок. Физико-механические свойства пенопластов приведены в табл. 40.

Поропласты (в быту — поролон) представляют * собой газонаполненные пластмассы с сообщающимися порами. Получение пороплас-тов основано на ‘введении в композицию веществ, которые способны выкипать при нагревании или вымываться водой, образуя поры. Их объемная масса составляет 25—45 кг/м3.

Поропласты выпускают, например, марки ППУ-ЭМ (на основе полиуретановой смолы) в виде блоков с поверхностной пленкой. Поро-пласт отличается повышенной звукопоглощаемостью (70—80%) на технических частотах. Прочность при поперечном сжатии и объемная масса сотопластов, определяющие их работоспособ-. ность в различных конструкциях, зависят от размеров сотовой ячейки и толщины ее стенок. Для сотопластов характерны достаточно высокие теплоизоляционные свойства, которые определяются при комнатной и низких температурах теплопроводностью материала сото-пласта; а- при повышенных температурах — передачей .  теплоты в ячейках сотопласта конвекцией (табл. 41).

Среди синтетических смол — связующих слоистых пластиков — наибольшее распространение получила фе-нолоформальдегидная смола, составляющая 40—50% массы пластика,    а для    древесно-слоистого    пластика 25%. Слоистые    пластики характеризуются    анизотропией

свойств: наиболее высокие механические свойства наблюдаются у них вдоль листа, несколько меньшие — поперек листа (по его меньшему размеру в плоскости), по толщине листа свойства наихудшие. Важнейшие свой-ства наиболее распространенных слоистых пластиков приведены в табл. 44.

Как видно из данных табл. 44, текстолит и гетинакс имеют близкие свойства,    однако текстолит,    несколько превосходя гетинакс по механическим свойствам и влагостойкости, уступает ему по диэлектрическим характеристикам. Этим определяется и их использование — текстолит вследствие его низкого коэффициента трения по .стали применяют для подшипников скольжения, а также для изготовления бесшумных шестерен, силовых бобышек, роликов для тросов, панелей, щитов, приборных досок и различных прокладок; гетинакс — для деталей специального электрооборудования и радиоаппаратуры, Оба материала получают методами горячего прессования    в виде листов, плит, стержней или труб; они легко обрабатываются резанием и склеиваются. После механической обработки поверхность изделий из этих материалов для защиты   от  увлажнения   покрывают   лаками. Оба   материала,     особенно    гетинакс,     дешевы    и     недефицитны.

Ткань изготавливают на ткацком станке переплетением двух взаимно перпендикулярных систем пряжи или нитей — основных и уточных. Основные нити, или основа, располагаются по длине куска ткани, а уточные, или уток — по его ширине — от кромки к кромке.

Трикотаою изготавливают на вязальных машиных из одной или многих нитей путем образования петель и их взаимного переплетения; в результате получается трикотажное полотно или трикотажные изделия  (бельевые, верхние, чулочно-носочные и др.).

Далее кратко рассмотрим лишь трикотажные полотна, получившие применение в качестве усилителей* некоторых авиационных стеклопластиков и кожзаменителей.

Основными параметрами технической характеристики тканей и трикотажных полотен являются: вид переплетения, способ отделки, ширина, толщина, масса 1 м2, число нитей основы и утка на единицу длины (плотность ткани и форма, размер петли и плотность трикотажа), прочность на разрыв и растяжимость (удлинение) при разрыве.

Ткацким переплетением называют порядок последовательного перекрытия на лицевой стороне ткани нитей основы нитями утка и нитей утка нитями основы. Множество ткацких переплетений образуется комбинациями трех основных или простых переплетений — гарнитурового, саржевого и атласного, изображенных на рис. 119. Основные (черные квадраты) и уточные (белые квадраты) перекрытия чередуются в известном порядке; минимальное число перекрытий на определенной длине тка1ш, после которого этот порядок повторяется, называется рапортом переплетения. Различают рапорт переплетения основы и рапорт переплетения утка (рис. 119).

Прессматериалы с волокнистым наполнителем отличаются более высокими показателями физико-механических свойств, чем пресспорошковые (табл. 43), и наличием специфических свойств, определяемых типом наполнителя.

Волокнит выпускают неокрашенным в виде пучков хлопкового волокна и окрашенным в светло-коричневый и черный цвета. Вследствие большого .удельного объема волокнит предварительно таблетируют на холоду или при 60—70° С. Из таблеток получают изделия заданной формы прессованием при повышенных температурах и давлении. Волокнит применяют для изготовления конструкционных деталей (педали управления, маховики, панели, направляющие   втулки,   подшипники,   буксы),

электротехнических деталей    (коллекторы,   контактные панели) и других изделий.

Асбоволокнит отличается от волокнита более высокой теплостойкостью и фрикционными свойствами.

Из стекловолокнита получают изделия, предназначенные для длительной работы при высокой температуре (400° С)  и кратковременной —при 600—800° С.

Традиционные слоистые пластики

Слоистые пластики армируют параллельно расположенными слоями листового наполнителя; они содержат в качестве связующего преимущественно отверждаемые синтетические олигомеры — смолы. Гетинакс армируют сульфатной бумагой из целлюлозных волокон, органоге-тинакс — из синтетических волокон. Текстолит — армируют хлопчатобумажными тканями, органотекстолит — синтетическими, стеклотекстолит — стеклянными, асбо-текстолит — асбестовыми, углетекстолит — углеродными, и т. п.

Такие материи называют текстовинитами. Текстовиниты выпускают с непористой и, в меньшем объеме, с пористой пленкой различных цветов и тиснений, чаще всего имитирующих кожу.

Текстовиниты изготовляют шириной 58—76 см, на подложке из молескина и плащпалатки (непористый массой 720 и 760 г/м2, пористый массой 600 и 680 г/м2), а также на основе более легких тканей (ACT 100, бязи, сатина, миткаля и АОД) массой 600—670 г/м2 для непористого и 500—550 г/м2 для пористого текстовинита.

Пористость пленки текстовинита достигается добавлением в ее состав водорастворимых солей, которые после нанесения пленки на ткань-подложку вымываются водой, оставляя в пленке поры. Пористый текстовинит обладает воздухопроницаемостью; он более эластичен, чем воздухонепроницаемый непористый текстовинит, и применяется для пошивки одежды. Текстовиниты значительно превосходят дерматины и лидерины по эластичности и долговечности пленки покрытия. Все перечисленные виды материй применяют в самолетостроении в качестве обивочных материалов для мебели, нижних участков обшивки кабин и пр.

Лакоткани изготовляют путем пропитки тканей гарнитурового переплетения электроизоляционными лаками. В отличие от материй, имеющих пленку покрытия лишь на поверхности ткани, лакоткани насквозь пропитываются лаком (путем’ трехкратного пропускания ткани через ванну с лаком) и имеют, кроме того, тонкую поверхностную пленку лака. Лакоткани широко применяют в качестве электроизоляционных материалов.

Перерабатывают литьем под давлением на специализированных литьевых машинах. Литьевые порошки содержат добавки, позволяющие композиции длительное время находиться в вязкотекучем состоянии при 90—130° С и быстро отверждаются при 160—170° С.

Электроизоляционные пресспорошки черного или коричневого цвета получают на основе резольной "смолы, древесной муки, красителя и смазывающих веществ. Их применяют для изготовления армированных и неармированных деталей электротехнического назначения, которые эксплуатируются в среде бензина и трансформаторного масла, а также для цоколей радиоламп.

В табл. 42 приведены физико-механические свойства прессматериалов общетехнического и электротехнического назначения, наполнителями в которых служит древесная мука и минеральные наполнители.

Высокочастотные пресспорошки получают на основе новолачнои смолы, модифицированной полиамидами, и на основе резольной смолы,, Наполнителями служат молотая слюда, кварцевая мука, плавиковый шпат, каолин или смеси минеральных наполнителей с древесной мукой.

Высокочастотные пресспорошки применяют для изготовления ненагруженных и слабоармированных радиотехнических изделий, деталей электрической автоматики, работающих в условиях повышенной влажности, а также деталей повышенного класса точности.

Жаростойкие пресспорошки получают из новолачнои смолы, минерального наполнителя (асбест, слюда), от-вердителя (уротропин) и смазывающего вещества. Их используют для изготовления радиодеталей, установочных изделий, патронов, выключателей; они характеризуются более высокой рабочей температурой и тропико-стойкостыо.

В настоящее время практикуется замена металлических деталей летательных аппаратов деталями из композиционных материалов. Разрабатывается вертолет ASTD полностью из композитов, что дает экономию массы изделия на 18%, уменьшение стоимости производства на 10%, экспериментальных расходов на 15% и размеров вертолета на 15% с одновременным снижением опасности повреждений. Закончено изучение усовершенствованного сверхзвукового самолета с большой дальностью полета, выполненного в основном из графитэпо-ксидного композита.    Предварительный    экономический

390

анализ показал, что стоимость производства этого самолета должна быть ниже, чем металлического, а экономия топлива- при его эксплуатации составит 30%- К 1985 г. ожидается достижение конкурентоспособности композиционных материалов по сравнению с металлическими и по стоимости. Поэтому к 2000-му году будет, по-видимому, выпущено много серийных самолетов, полностью выполненных из композиционных материалов. "

На рис. 125 показано размещение армированных высокомодульных накладок и включений из эпоксидного боропластика (композита) в алюминиевых авиационных профилях, а на рис. 126 и 127—применение композиционных материалов в современйых вертолете и скоростном истребителе1.

Подкрепление высокомодульными демпфирующими накладками и включениями из композиционных материалов металлических деталей — это эффективное средство их отстройки от резонансных режимов и снижения уровня возникающих в них вибронапряжений. Значительный эффект достигается также в случае покрытия карбоволо-книтом деталей корпуса компрессора, патрубков и трубопроводов газотурбинного двигателя.

Они имеют удовлетворительную механическую прочность и хорошие электроизоляционные свойства. Наполнителями для них служат порошкообразные асбест и стекловолокно. Перерабатывают их прямым и литьевым прессованием.

Пресспорошки на основе кремнийорганической смолы находят применение в высоко- и низкочастотной технике, в основном в радиотехнике для изготовления дугостой-ких (необугливающихся) и электроизоляционных изделий: каркасов катушек, штепсельных разъемов, переключателей, миниатюрных панелей, деталей антенных устройств, длительно работающих при 200—250° С и кратковременно при 350—400° С. Изделия стойки к тропической влажности, солнечному свету и грибкам.

Прессматериалы на основе кремнийорганических смол сохраняют высокие электроизоляционные свойства при повышенных температурах. Стекловолокнит обладает лучшими электроизоляционными и механическими свойствами и более высокой водостойкостью, чем волокнит и асбоволокнит. Стеклянное волокно придает прессматериалу повышенные физико-механические свойства, зависящие от размеров волокна, его толщины, предварительной .обработки и технологии изготовления прессматериала. Стекловолокнит получают на основе фенолоформальдегидной смолы, модифицированной поливинилбутиралем (бутваром), и на эпоксифенолоформальдегидном связующем. В зависимости от марки стекловолокнита и назначения изделий содержание смолы на стеклянном волокне составляет 25— 45%.

Наибольшие толщины имеют технические многослойные ткани (<2,5 мм), приводные ремни (<11 мм) и ворсовые ткани (<С15 мм для искусственного меха).

Ткани массой до 100 г/м2 считают легкими, массой от 100 до 500 г/м2 — имеющими среднюю массу и ткани, имеющие массу свыше 500 г/м2, — тяжелыми. Практически низшим пределом массы для шелковых тканей и тканей из тонких синтетических волокон является 17—19 г/м2; верхний предел у многослойных хлопчатобумажных тканей составляет 1600 г/м2 и у ворсовых ковров-дорожек механической выработки с шерстяным ворсом  >2000 г/м2.

Плотность ткани по основе или по утку характеризуется числом нитей соответствующего направления на длине ткани в 100 мм. Для сравнения плотностей тканей, сработанных из пряжи различных толщин, пользуются понятием об относительной или удельной гтлотности ткани, характеризующим степень заполнения ее поверхности нитями основы и утка в процентах. Относительную плотность или степень заполнения рассчитывают по специальной формуле.

Ткани со степенью заполнения ниже 65% считают «редкими» (например, у марли 32—46%), ткани со степенью заполнения 65— 85% —«средней плотности» (например, у миткаля 70—75%) и выше 85%’—«плотными» (например, у сатина 90%, молескин 96,5%, шелковых подкладочных тканей 100%, коверкота 110%* и пр.).

Прочность на разрыв и удлинение при разрыве тканей находится в широких пределах — в зависимости от природы сырья и качества обработки.

Материями называют ткани, имеющие на одной из поверхностей (очень редко на обеих) водоупорное покрытие специальной пленкой,

В качестве ткани-подложки чаще всего используют: миткали и бязи (для легких материй), молескины, саржи и диагонали (материи средней массы), палатки, иногда мешковину и бельтинг (для тяжелых материй). Для специальных авиационных материй особо легкой массы в качестве подложки применяют тонкую капроновую ткань.

Материи с пленками на основе растительных масел (с пигментами и наполнителями), имеющие на поверхности тисненый или печатный рисунок или гладкие, называют клеенками. Клеенки выпускают шириной 91—140 см, с массой 1 м2 от 275 до 1420 г и водостойко-

стью 150—500 мм вод. ст.*. Несколько видов клеенки выпускают с нитроцеллюлозным покрытием.

Материи с пленками на основе нитроцеллюлозы называют дер-матинами и лидеринами.

Дерматины и лидерины выпускают гладкими или с рельефным тисненым рисунком. Дерматины вырабатывают на подложке из миткаля, молескина, башмачной ткани и саржи, лидерин — только на миткале. Дерматины выпускают шириной 58—128 см и массой 1 м2 от 190 до 660 г. Лидерины имеют ширину от 56 до 105 см и массу 1 м2 220 г.

Некоторые специальные методы испытаний дерматинов и лиде-ринов изложены в .стандартах на их изготовление.

Прессматериалы можно готовить на основе новолачных, резольных, кремнийорганических и других смол. В зависимости от применяемого наполнителя и степени его измельчения все прессматериалы подразделяют на четыре.типа: порошковые (пресспорошки), волокнистые, крошкообразные и слоистые.

Пресспорошки применяют -для изготовления большей части изделий общего и специального назначения. Их выпускают также в виде гранул и премиксов (премиксы— имеют такой же, как и пресспорошки, состав, однако связующее в них, в отличие от обычных пресспорош-ков, не подвергают предварительному частичному отверждению. Поэтому премиксы лучше заполняют пресс-форму). Основным наполнителем служит древесная мука, реже — мелковолокнистый асбест, слюдяная и кварцевая мука, пылевидный плавиковый шпат и др.

Обозначение пресспорошков чаще всего складывается из буквы «К», обозначающей слово «композиция», номера смолы, на основе которой изготовляется данный-пресс-материал, и числа, соответствующего номеру наполнителя. Например, марка К-18-2 означает, что пресспорошок. изготовлен на новолачной смоле 18 и древесной муке, обозначенной условно номером 2. Марка К-18-26 означает, что пресспорошок изготовлен на смоле 18 и наполнителе, представляющем собой смесь древесной муки 2 и асбеста 6.

Все пресспорошки по назначению классифицируют на три большие группы.

Волокнистые прессматериалы готовят на основе резольных и кремнийорганических смол и волокнистого наполнителя, применение( которого позволяет повысить некоторые механические ‘свойства пластиков, в основном ударную вязкость.

Неметаллические полимерные материалы —смолы, каучуки и полимеризующиеся растительные масла — обладают по сравнению с металлами и сплавами невысокими абсолютными значениями прочности и жесткости, поэтому при использовании для изготовления нагруженных изделий их издавна усиливают каркасами из прочных волокон, нитей или тканей (волокнистые наполнители в пластмассах, кордные и другие ткани в покрышках резиновых шин, в резиновых мягких топливных баках, шлангах, армирующие ткани в лакокрасочных покрытиях, клеевых соединениях и др.).

Металлы и сплавы имеют высокие механические свойства, поэтому идея их армирования начала реализоваться лишь к середине шестидесятых годов XX в., в связи с исключительно высокими требованиями, предъявляемыми к прочностным свойствам и жаропрочности материалов сверхзвуковой авиации и космической техники.

В современном понимании композиционные материалы представляют собой искусственно полученное объемное сочетание пластичной или упругой матрицы (связующего) с прочным и жестким усилителем (наполнителем), обладающее выдающимися механическими свойствами и высокой термо- или жаростойкостью. При этом матрица прочно связывает волокна наполнителя и передает им возникающие в материале нагрузки.

К современным композиционным материалам относят: композиты на полимерных матрицах — стекловолок-ниты, усиленные стеклянными волокнами, бороволокни-ты, усиленные волокнами бора, углеволокниты, усиленные волокнами углерода: органоволокниты, усиленные органическим волокном; композиты на металлических матрицах, усиленные (армированные) волокнами бора, углерода, сапфира или стальными, титановыми, берил-лиевыми, вольфрамовыми, молибденовыми и другими проволоками, и композиты, усиленные сверхпрочными нитевидными кристаллами («усами», «вискерсами») неметаллической или металлической природы на полимерных или металлических матрацах.

(т. е. среднее арифметическое между показателями     удельной     прочности     по     основе  и по  утку) <400 МДж/кг оценивается как -низкая, от 400 до 700 — как средняя, от 700 до 900 — как высокая и >900 МДж/кг—  очень высо-кая. Наибольшей удельной прочностью — до 1500 МДж/кг* обладают ткани из ароматического полиамидного, стеклянного, углеродного и борного волокна, натурального шелка.

Удлинение при разрыве тканей зависит от рода использованного сырья, переплетения и плотности. У различных тканей удлинение колеблется в пределах 2—40% и более для основы и для утка. Соотношение удлинений по основе и по утку зависит от характера отделки: операции, связанные с вытягиванием ткани по основе (промывки, крашение и др.), ведут к снижению удлинения в этом направлении ткани и усадке, а следовательно, повышению удлинения по утку; «ширение» ткани снижает удлинение в направлении утка.

В авиационной технике ткани используют для разнообразных целей: непосредственно при пошивке текстильных изделий — парашютов, привязных ремней, летного обмундирования, ковриков — и декоративно-отделочных целей, фильтрования и пр., в качестве силового каркаса полотняной обшивки самолетов и других композиционных слоистых материалов—текстолитов, автопокрышек, рукавов (шлангов), ‘мягких топливных баков, прорезиненных или покрытых полимерными пленками материй, электроизоляции, некоторых систем лакокрасочных покрытий, клеевых соединений и т. п.

Особенно целесообразно применять в деталях компрессоров подъемных и дозвуковых маршевых газотурбинных двигателей, в которых рабочая температура газа по тракту относительно низка. Снижение массы при этом может составить 10—18%. Дополнительный эффект при использовании композитов достигается вследствие уменьшения шума, повышения аэродинамического к. п. д., снижения расхода топлива и улучшения приемистости двигателя.

Углерод-углеродные (С — С) композиты

Перспективными для применения в авиационно-космической технике являются чисто углеродные композиционные материалы, представляющие собой углеродную матрицу, армированную углеродными, волокнами или тканями. Один" из процессов их получения — последовательное проведение следующих операций:

пропитка углеродных или графитовых волокон или тканей фенольной смолой, например в процессе их намотки на оправку;

отверждение связующего при заданных температуре и давлении;

механическая обработка заготовок до заданных размеров;

обжиг заготовок в контролируемой атмосфере с целью карбонизации связующего;

науглероживание — отложение в образовавшихся при отверждении и обжиге порах материала пироуглерода, получаемого в результате термической деструкции при  углеводородного газа (например, метана , в среде которого помещаются заготовки;

графитация  полученных деталей  при   ~3000° С.

При использовании ткани трехмерной структуры для армирования материала деталей, полученных из композита , их абляционные (теплозащитные) свойства не уступают высокому уровню свойств деталей из неар-мированного графита, а механические свойства, как’ это видно из данных табл. 46, существенно выше.

Проверяют на специальном приборе путем создания на поверхности образца материи площадью 100 см2 давления столба воды высотой 150, 200, 300, 400 или 500 мм; если через 30 м на обратной поверхности образца не выступают капли воды, образец считается выдержавшим испытание. При отсутствии прибора из куска материи площадью 40X40 см делают мешочек, заливают в него 500 см3 воды, нагретой до 60° С, и выдерживают подвешенный мешочек 1 ч. Если вода не проникает на изнанку мешочка, материя считается выдержавшей испытание.

Пенопласты и поропласты

Газонаполненные пластмассы представляют собой гетерогенные дисперсные системы, состоящие из твердой и газообразной фаз. Структура таких пластмасс образована твердым, реже эластичным, полимером — связующим, которое образует стенки элементарных ячеек или пор с распределенной в них газовой фазой — наполнителем. Такая структура,пластмасс обусловливает чрезвычайно малую массу и высокие теплозвукоизоляционные характеристики. В зависимости от физической, структуры, газонаполненные пластмассы делят на две группы:

а)   пенопласты — материалы с ячеистой структурой, в которых газообразные наполнители изолированы друг от друга и от окружающей среды тонкими слоями полимерного связующего;

б)   поропласты (губчатые материалы) с открытой пористой структурой, вследствие чего присутствующие в них газообразные включения свободно сообщаются друг с другом и с окружающей атмосферой.

Полимерные связующие могут быть термореактивными (фенолоформальдегидные, кремнийорганйческие, эпоксидные смолы) и термопластичными (полистирол, поливинилхлорид и др.). Для термопластичных пенопла-стов наиболее опасны температуры, близкие к температуре стеклования, когда значительно снижается прочность материала и избыточное давление газа внутри ячеек может разрушить пенопласт.

При сдвиге: и отрыве существенно зависит от величины- клеевых утолщений на торцах сотопластов. Прочность увеличивается при использовании для соединения сотопластов с обшивкой клеевых пленок или из пропитанных связующим промежуточных слоев (рис. 124).

Панели с заполнителем из сотопласта применяют в авиастроении для отделки интерьеров пассажирских салонов как декоративные и звукопоглощающие материалы, в несущих конструкциях полов, переборок, кресел, лопастей вертолетов, крышек люков, мотогондол, воздухозаборников, передних кромок крыла и элеронов, самолетов. Высокие теплоизоляционные свойства сотопластов, получаемых из стеклопластиков, обусловили их применение для наружной теплозащиты и теплоизоляции космических кораблей, а хорошие электроизоляционные свойства и радиопрозрачность — в антенных аэродинамических обтекателях самолета и ракетостроении. Сотопласты из полиэтилентерефталатной пленки используют для теплоизоляции сосудов в криогенной технике. Для выкладки сотопласта по плоской поверхности изделия используют панели с шестигранной формой ячейки, по цилиндрической поверхности — с прямоугольной формой ячейки, которая получается растяжением из шестигранной, по сферической — с гибкой формой ячейки. Для получения панелей с повышенной прочностью на сжатие применяют сотопласты с шестигранной усиленной формой ячеек.

На основе синтетических смол изготовляют разнообразные пластические массы. В состав большинства из них, кроме связующего (смолы), входят и другие компоненты (наполнители, пластификаторы, красители и др.). Их перерабатывают в изделия, главным образом методом прессования.

Это прессматериалы на основе наполнителя— хлопковой целлюлозы. В настоящее время изготовляют три вида волокнита: волокнит, высокопрочный волокнит и кордоволокнит. На основе асбеста и резоль-ной смолы выпускают прессматериалы марок К-6, К-6-Б (предназначены для изготовления коллекторов) и К.-Ф-3, К-Ф-З-М (для тормозных колодок).

Прессматериал, содержащий стеклянное волокно, называют стекловолокнитом. Он имеет более высокие механическую прочность, водо- и теплостойкость, чем другие волокнистые прессматериалы. Наиболее распространенный стекловолокнит — материал АГ-4В.

Порошковые пластики

Изделия из пресспорошка получают прессованием в металлических формах при температурах 160—200° С и давлении 20—50 МПа. Пресспорошок в зависимости   от

марки имеет различные температуру прессования и длительность отверждения — время выдержки в прессформе. Обычно оно составляет 20—45 с на 1 мм толщины изделия для быстропрессующихся порошков, предварительно нагретых токами высокой частоты, и 50—150 с — для медленно прессующихся резольных порошков, в том числе приготовленных на основе фенолоанилинформальде-гидных смол. Новолачные пресспорошки прессуются быстрее, чем резольные. Предварительный подогрев пресс-порошков при 120—160°С позволяет снизить длительность прессования.

Новолачные и резольные пресспорошки термомеханической обработкой превращают в прессматериалы (фенопласты). Все типы пресспорошков делят на несколько групп: пресспорошки и литьевые порошки общетехнического назначения, электроизоляционные, высокочастотные, химически-, жаро- и влагостойкие ударопрочные.

Пресспорошки общетехнического назначения получают на основе новолачной смолы, древесной муки, уротропина красителя и смазывающих веществ. Они выпускаются черного, коричневого и красного цветов и предназначены для изготовления методом прессования нена-груженных армированных и неармированных деталей и изделий широкого потребления, эксплуатируемых в атмосферных условиях, деталей электро- и радиоаппаратуры (рукоятки, штепсели, розетки, вилки, патроны, выключатели и др.).

Такая же терминология принята в отношении трикотажных полотен, пряжи и ниток — различают суровую и отделанную пряжу, суровые и отделанные нитки, трикотажные полотна.

На нитях основы суровых тканей остается необходимый для" осуществления ткацкого процесса крахмальный клей, называемый шлихтой; поверхность суровья бывает загрязнена и покрыта торчащими волокнами пуха. Поэтому сурбвые ткани подвергают различным процессам отделки или облагораживания.

Наиболее распространенными процессами отделки хлопчатобумажных и льняных тканей являются: устранение пуха посредством опаливания или стрижки, отмывка шлихты или расшлихтовка, отварка, беление, крашение, начесывание (создание на поверхности хлопчатобумажной ткани невысокого ворса) и различные пропитки готового товара (водоупорная, противогнилостная, огнеупорная и др.). Заключительные операции отделки — сушка, ширение, каландрирование (разглаживание ткани).

Наиболее распространенная ширина тканей: 45—75 см (узкие ткани): 75—100 см (ткани средней ширины), 100—150 см (широкие ткани), 150—200 см и более (очень широкие ткани).   •

Ткани шириной 0,5—7,5 см, иногда и более, называют ткаными лентами, а многослойные ткани специального переплетения шириной 3—50 см — ткаными приводными ремнями.

Наименьшие толщины (<; 0,025 мм) имеют ткани и ленты из волокон бесконечной длины — искусственных, синтетических и натурального шелка; хлопачатобумажные ткани и ленты имеют минимальную толщину 0,12—0,14 мм, льняные ткани ^0,2 мм и шерстяные ткани ^0,17 мм.