Тема 22 Оборудование для изготовления изделий из композиционных материалов

Состав станков и технологической оснастки для изготовления изделий из композиционных материалов. Основные узлы станков намоточных, виды оправок для намотки изделий, их характеристика.

Станок намоточный для спиральной намотки.

Оправка многоразовая разборная.

Пресс для производства КМ

Схема намотки изделия.

На оправку 36 с помощью лентоукладчика 41 под заданным углом α укладывается лента или препрег из КМ. Лентоукладчик имеет 3 степени свободы: перемещение по вертикали по направляющей 42, горизонтали перпендикулярно каретке станка 43 и поворот вокруг оси. Четвертой степенью свободы является горизонтальное перемещение каретки 43. Пятой степенью свободы является вращение оправки 36 в центрах станка 35 и 38.

Тема 23 Термическая и химико – термическая обработка материалов.

Процессы термической и химико – термической обработки. Существенное повышение потребительских и эксплуатационных свойств продукции без сильного увеличения производственных затрат за счет использования термической и химико – термической обработки изделий.

Термическая обработка стали.

В машиностроении 40% стали подвергается термической обработке. Термообработка улучшает структуру стали. Виды термической обработки: отжиг, нормализация, закалка и отпуск.

Отжиг 1 рода: гомогенизация, рекристаллизация, снижение твердости, снятие остаточных напряжений. Гомогенизация (диффузионный отжиг). Для уменьшения внутрикристаллитной ликвации (неоднородность). Рекристаллизационный отжиг. Это нагрев после холодной деформации выше температуры рекристаллизации, выдержку при этой температуре с последующим охлаждением t⁰_отж ≈ 700⁰С. Высокий отпуск (для уменьшения твердости). Для уменьшения твердости (после холодной деформации) осуществляет нагрев t⁰_отп ≈ 650⁰С в течении 3-15 часов. Хорошо применить для подготовки к обработке резанием. Отжиг для снятия остаточных напряжений применяют для отливок, сварных конструкций, механической обработки. После механической обработки t = 160-180⁰С в течении 2-2,5 часов. После сварки t = 570-600⁰С в течение 2-3 часов.

Закалка.

Закалка – это термическая обработка. Заключается в нагреве до t выше t_з(критической), в выдержке и последующем охлаждении со скоростью превышающей критическую. После закалки изделие обязательно подвергают отпуску. Цель закалки – в высокой твердости, износостойкости и прочности. Температура t_зак ≈ 1000⁰С. Среды закалки. Скорость охлаждения должна быть строго определенной, так как при слишком высокой скорости возможно образование трещин. Чаще всего для закалки используют кипящие жидкости – воду, водные растворы щелочей и солей, масла.

3 стадии охлаждения:

1) пленочное кипение, когда на поверхности стали образуется «паровая рубашка». Охлаждение невелико;

2) пузырьковое кипение, наступающее при полном разрушении паровой пленки. Быстрый отвод тепла;

3) конвективный обмен, который отвечает температурам ниже температуры кипения охлаждающей жидкости. Теплоотвод в этот период происходит с наименьшей скоростью.

Масло, как закалочная среда имеет следующие преимущества: небольшую скорость охлаждения, что уменьшает возникновение закалочных дефектов и постоянство закаливающей способности в широком диапазоне температур. Недостаток: склонность к воспламеняемости и высокая стоимость t_масла при закалке 60-90⁰С.

Отпуск.Отпуск заключается в нагреве закаленной стали до t⁰ ниже Ас₁ (формирования аустенита), выдержка при заданной температуре и последующем охлаждении с определенной скоростью. Отпуск является окончательной операцией термической обработки, в результате которой сталь получает требуемые механические свойства. Он устраняет внутренние напряжения, возникающие при закалке. Наиболее интенсивно напряжения снижаются в результате выдержки при 550⁰С в течении 15-30 мин. При выдержке в течении 1,5 ч напряжения снижаются до min значения.

3 вида отпуска:

- низкотемпературный отпуск проводят при нагреве до 250⁰С. Ему подвергают детали, претерпевшие поверхностную закалку цементацию и т.д. - среднетемпературный отпуск выполняют при 350-500⁰С и применяют главным образом для пружин, рессор, штампов. Охлаждение после отпуска при 400-450⁰С следует проводить в воде.

- высокотемпературный отпуск проводят при 500-680⁰С. Термическую обработку, состоящую из закалки и высокотемпературного отпуска, называют улучшением.