Пример оформления курсовой работы № 1

“Радиоволновой контроль содержания компонентов

В полуфабрикате в процессе переработки” Введение

Контроль содержания компонентов в полуфабрикате, например, содержание связующего в полимерном композиционном материале (ПКМ) (стеклопластике) можно осуществлять радиоволновым методом. ПКМ рассматривается, как смесь отдельных компонент со своими значениями диэлектрической проницаемости и объемной концентрации.

В основу контроля положено измерение диэлектрической проницаемости (набега фазы) ПКМ, которая и зависит от содержания связующего.

1. Задание на работу

Необходимо уяснить теоретические основы радиоволнового вида неразрушающего контроля качества материалов, особенности способов определения набега фазы в контролируемых материалах и расчета диэлектрической проницаемости, а также применяемых интерферометрических устройств и приборов.

Разработать методику радиоволнового контроля содержания связующего в пропитываемой композиции стеклонаполнитель – связующее, которая должна содержать следующие основные разделы:

- назначение методики;

- параметры, подлежащие определению в процессе контроля композиции;

- условия проведения контроля;

- метод определения контролируемых параметров (последовательное изложение операций контроля);

- оборудование и измерительная аппаратура;

- обработка результатов контроля.

Формула смеси ПКМ предложена в табл. 1.

Таблица 1.

Номер варианта (предпоследняя цифра шифра)	Формула смеси	Форма дисперсных частиц	Расположение частиц относительно электрического поля	Количество компонент
0	Вагнера	-	-	Две
1	Лоренц-Лорентца	-	-	Две
2	Бруггемана	Сферические частицы	-	Две
3	Бруггемана	Плоские диски	-	Две
4	Винера	Вытянутые частицы	Параллельно	Две
5	Винера	Вытянутые частицы	Перпендикулярно	Две
6	Рейнольдса и Хью	Сферические частицы	-	Две
7	Оделевского	Невытянутые частицы	-	Две
8	Лихтенекера	-	-	Две
9	Лихтенекера	-	-	Три

2. Контроль содержания компонентов в полуфабрикате в процессе переработки

При сочетании стеклянного волокна со связующем (синтетическими полимерами) прочность изделий из ПКМ (стеклопластика) увеличивается, благодаря клеящей способности полимера. Он защищает наполнитель от воздействия влаги и агрессивной среды и распределяет напряжение, между стекловолокнами, обеспечивая их совместную работу при нагружении изделия.

Физико-механические и диэлектрические свойства стеклопластика зависят от ряда технологических факторов: количества слоев стеклоткани, вида укладки стеклоткани в пакете, время выдержки под давлением предварительно пропитанного пакета, процента содержания связующего. Кроме того, составляющие стеклопластика имеют различные прочностные характеристики: связующее обладает значительной прочностью при сжатии, стеклонаполнитель, наоборот, – при растяжении. Современные ПКМ наряду с высокой прочностью, низкой плотностью, радиопрозрачностью и др., могут обладать недостатком, а именно неоднородностью состава и структуры, обусловленной неравномерным распределением стеклоармирующего наполнителя и связующего в объеме материала.

Прочность стеклопластика обусловлена в основном влиянием связующего, его оптимальным содержанием между слоями стеклонаполнителя. Меняя количество связующего, можно получить стеклопластик с необходимыми свойствами. При более равномерном распределении связующего по толщине, клеевые прослойки между стеклонаполнителем имеют меньшие внутренние напряжения и поэтому оптимальные механические свойства стеклопластика могут быть достигнуты при меньшем содержании связующего.

Существующие методы определения содержания компонент связаны с выжиганием (вымыванием с помощью растворителя) связующего и не обеспечивают оперативного контроля этих параметров в изделиях. Поэтому неразрушающий контроль данных компонент непосредственно в изделиях является весьма актуальной задачей. Необходимость непрерывного автоматического контроля содержания связующего в пропитанном материале вызвана ещё и тем, что процентное содержание связующего в КПМ зависит от целого ряда технологических параметров – вязкости связующего, скорости движения нитей, температуры и адгезионной способности связующего и других, стабилизировать которые практически не удается.

Решение данной задачи возможно только путём применения физических методов неразрушающего контроля различного вида и установления эмпирической (функциональной) связи физических характеристик, определяемых непосредственно в изделии, с содержанием компонент стеклопластика. Наряду с этим необходимо использовать формулы смесей.

В качестве математических моделей смесей служат зависимости, связы­вающие диэлектрическую проницаемость n-фазной смеси с диэлектрическими проницаемо­стями и объемными концентрациями отдельных компонентов. Теоретические предпосылки, на которых основаны эти формулы, рассмотрены в литературе по фи­зике диэлектриков.ε

Примем следующие обозначения:

ε, ε₀, ε_n – диэлектрические проницаемости соответственно смеси, дисперсионной среды и n-ой дисперсной фазы; δ_n = F_n /F – объемная концентрация n-ой дисперсной фазы (F, F_n – объёмы смеси и n-ой дисперсной фазы соответственно).

Тогда для двухкомпонентной смеси можно записать δ₁ + δ₀= 1 (в формулах индекс 1 опускается и записываетсяδ + δ₀= 1 ). Для трехкомпонентной смеси имеемδ₁ + δ₂ +δ₀= 1. При возникновении в стеклопластике значительной пористости необходимо использовать формулы для трёхкомпонентной смеси.

Написание формулы для смеси более высокого порядка аналогичное.

В качестве примера возьмём формулу смеси Оделевского:

. (1)

Преобразуем её относительно δ:

(2)

Для определения объемной концентрации связующего (объемной концентрации n-ой дисперсной фазы) может быть, в частности, использован радиоволновой вид контроля. Соответственно в формулы смесей подставляется параметр, определяемый указанным видом контроля – диэлектрическая проницаемость смеси. Диэлектрические проницаемости соответственно дисперсионной среды (стеклоткани) иn-ой дисперсной фазы (связующего – смолы) берутся из справочной литературы.