- •Конспект лекций
- •Тема 1. Общая характеристика композиционных материалов
- •1.1.Введение
- •1.2.Сравнительная характеристика различных композиционных материалов
- •1.4.Сравнительная характеристика матриц на основе термореактивных смол
- •1.5.Термопластичные матрицы
- •Лекция 3
- •1.6. Гомогенные км. Газонаполненные. Дисперснонаполненные. Км с взаимопроникающими фазами
- •1.7. Анизотропные км
- •1.8. Классификация км по назначению,функциям, компонентам.
- •Тема 2. Поведение композиционного материала в поле
- •Механических сил
- •2.1. Поведение наполненного и ненаполненного полимера
- •2.2. Критическая длина волокна. Эпюры напряжений
- •2.3.Сопротивление однонаправленного композиционного материала.
- •2.4.Механическое поведение композиционного материала с непрерывными волокнами, не совпадающими с векторами действия сил
- •2.5.Сопротивление композиционных материалов, наполненных короткими волокнами
- •1.Влияние дины волокна
- •2.6.Минимальное, критическое, оптимальное и максимальное содержание коротковолокнистого наполнителя
- •Дополнительная лекция Химическое сопротивление композиционных материалов
- •Лекция 8
- •3.3.Технологические показатели дисперсных наполнителей
- •3.4.Непрерывные наполнители композиционных наполнителей
- •Тема 4. Введение в механику композиционных материалов
- •4.1. Задачи механики. Математическое описание сложно-напряженного состояния км.
- •Лекци 11
- •4.2. Тензор напряжений. Закон Гука. Коэффицинт Пуан сона
- •Лекция 12
- •Тема 5. Промышленные способы получения и переработки км .
- •5.2.Напыление. Компоненты. Операции. Оборудование. Режимы
- •Лекция 14.
- •5.3.Формование с использованием эластичной диафрагмы. Компоненты. Операции.
- •5.6. Пултрузия. Компоненты. Операции. Оборудование. Режимы.
- •5.7. Прессование. Метод холодного прессования. Метод горячего прессования. Литьевое прессование. Компоненты. Операции. Оборудование. Режимы.
- •5.8.Литье под давлением.
- •5.9. Литье смолы. Метод rtm
- •Тема 6. Технико-экономическая эффективность получения и
- •Переработки применения км
- •6.1. Экономические аспекты применения км
- •Перечень вопросов к экзамену
Тема 6. Технико-экономическая эффективность получения и
Переработки применения км
6.1. Экономические аспекты применения км
Учитывая рыночную ориентацию экономики, основным критерием целесообразности применения ПМ и КМ является их стоимость. Однако при оценке эффективности композита по сравнению с традиционными материалами следует учитывать не только их стоимость, но и повышенный ресурс и безотказность изделий из КМ. Учитывая, что в КМ входит несколько компонентов, стоимость единицы (1т) КМ определяется по формуле:
(6.1.)
С - стоимость i - компонента в у.е./количество
φi- массовая доля i - компонента
Для 2-х компонентной системы, состоящей из базовой марки ПМ и наполнителя, стоимость
определяется по формуле:
(6.2)
Если (6.3)
(6.4)
С1и С2- стоимость связующего и наполнителя соответственно
φ1 и φ2- содержание, соответственно, связующего и наполнителя
График зависимости стоимости 2-х компонентной системы от содержания наполнителя:
Нетрудно заметить, что, чем более дешевый наполнитель, тем ниже стоимость композита. При снижении С21 и С22 совершенно необходимым является учет изменения свойств композиции для каждого наполнителя, поэтому если задаваться приемлемой для данного производства стоимостью композиции С, то одинаковые результаты по свойствам можно получить для 60% первого наполнителя, 30% - второго и 20% - третьего, в том случае если для характеристики КМ используются объемные доли, то стоимость единицы объема КМ рассчитывается по формуле:
(6.5)
ρ - плотность КМ
Сi- стоимость единицы массы КМ
СV- стоимость единицы объема
Плотность КМ, состоящая из 2-х компонентов, определяется по формуле:
(6.6)
(6.7)
Очень часто в КМ используются два наполнителя, например, в премиксах применяют короткие волокна из алюмоборосиликатного стекла и стеклянный порошок с частицами сферической формы (40мкм) бимодальный наполнитель
Стоимость единицы массы бимодального наполнителя определяется по формуле:
В зависимости от стоимости КМ и режимов его переработки, а так же метода формования можно наметить сравнительную технико-экономическую эффективность различных методов переработки Если оценивать эффективность в баллах, то различные показатели при переработке можно представить в виде таблицы.
Метод переработки |
Стоимость Оборудования |
Сложность изделия |
Производительность |
Прочность |
Квалификация рабочих |
Сложность продукции |
Ручная выкладка |
1 |
9 |
3 |
3 |
10 |
6 |
Эластичная диафрагма: - под вакуумом |
2 |
9 |
2 |
4 |
10 |
9 |
- в автоклаве |
3 |
7 |
1 |
6 |
6 |
7 |
Напыление |
4 |
8 |
4 |
3 |
10 |
8 |
Намотка |
6 |
4 |
6 |
10 |
2 |
4 |
Пултрузия |
7 |
9 |
9 |
9 |
2 |
2 |
Штамповка |
10 |
9 |
8 |
7 |
4 |
9 |
Литье под давлением |
10 |
10 |
10 |
6 |
2 |
10 |
Прессование |
9 |
8 |
8 |
7 |
4 |
8 |
Себестоимость КМ складывается из целого ряда показателей, сравнительная смета затрат при переработке наполненного и ненаполненного ПМ приводится в таблице:
Статья расходов на переработку |
ПМ, у.е./т |
Композит на основе ПМ, у.е./т |
Прямые затраты |
100 |
125 |
Косвенные затраты |
50 |
62,5 |
Накладные затраты |
50 |
62,5 |
Общие расходы |
25 |
31,25 |
Всего |
225 |
281,25 |
Несмотря на более высокие производственные расходы, стоимость ед. продукции, выработанной из наполненного ПМ, оказывается ниже, чем ненаполненного, из-за снижения стоимости наполнителя. Для практического расчета экономического эффекта внедрения изделий из КМ можно использовать традиционные формулы экономики промышленности, например, годовой экономический эффект:
(6.9)
B1и В2- производительность при переработке не наполненного и наполненного КМ соответственно
P1и Р2- величины, обратные сроку службы
Н1и Н2- годовые производительности
К1и К2- сопутствующие капитальные затраты
Ен- коэффициент, равный 0,15
31и 32- затраты на производство единицы продукции
А - годовой объем внедрения
Ф е д е р а л ь н о е а г е н с т в о п о о б р а з о в а н и ю
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Ф а к у л ь т е т з а о ч н о г о о б у ч е н и я _
Кафедра Химия и технология полимерных и композиционных материалов