Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Целая.doc
Скачиваний:
422
Добавлен:
08.03.2016
Размер:
33.9 Mб
Скачать

6.6.1.1. Метод прямого прессования

Рассмотрим метод прямого прессования. Связующим при изготовлении углепластиков являются феноло-формальДегидные или феноло-фурфурольные (фурановые) смолы. Феноло-формальдегид- ная смола имеет старую маркировку - ФН, новую - ЛБС-4.

Здесь можно применить две разновидности формования.

1. Формование в пресс-форме под прессом по схеме, показан­ной на рис. 46.

Кратко технология состоит в том, что раскроенные заготовки уг­леродной ткани, пропитанной в смоле ЛБС-4 определенной величи­ной наноса, укладываются в пресс-форму. Заготовки могут быть зара­нее пропитаны смолой и укладываются в полусухом виде (до отлипа­ния) или пропитываются непосредственно перед укладкой. В процессе выкладки производится предварительная подпрессовка заготовок в пресс-форме с помощью пуансона 2. Затем подается удельное давле­ние от 4 до 15 МПа и, по величине общей площади нагружения, рас­считывается усилие пресса. Производится нагрев пресс-формы элект­рическими нагревателями сопротивления, заделанными в тело пресс- формы, или индукторами. Частота индуктора тем меньше, чем больше размеры пресс-формы, что видно из эмпирической формулы:

где - удельное электросопротивление, Ом ·м; d - диаметр пресс- формы, см.

На практике для нагрева крупных пресс-форм используют токи промышленной частоты, т. е. 50 Гц.

Сначала температура материала доводится до 80 °С (353 К), при этом делается выдержка примерно в течение одного - двух часов, при которой происходит удаление воды и других летучих компо­нентов смолы. В это же время материал дает сильную усадку, поэто­му давление пресса корректируется и поддерживается постоянным до достижения максимальной температуры, при которой произво­дится поликонденсация (отверждение) связующего.

Отверждение производится при температуре (155 ± 5) °С из рас­чета один час на 8 мм толщины материала, но не менее двух часов. При этом поддерживается необходимое давление (14... 15 МПа). Пос­ле отверждения производится плавное охлаждение пресс-формы, сна­чала за счет уменьшения электрической нагрузки, а по достижению 80°С (353 К), электропитание выключается и происходит естествен­ное охлаждение. Затем производится разборка холодной пресс-фор­мы, извлечение изделия, подрезка до нужных размеров, неразру­шающий контроль качества материала; определяется содержание смолы, степень отверждения ее, механические и теплофизические характеристики, плотность, производятся другие виды контроля.

2. В некоторых случаях можно производить запрессовку матери­ала в пресс-форму без применения пресса, путем затягивания болтов (рис. 47). Количество болтов и их размеры рассчитываются исходя из обеспечения необходимых показателей давления и прочности.

Рис. 46. Прямое прессование под прессом:

I- подвижный пуансон пресса;

2 - сменный пуансон пресс-формы;

3 - матрица пресс-формы;

4 - прессуемый материал; 5 - нагреватель индукцион­ный или омического сопротивления (ТЭН); 6 - основание пресса

Рис. 47. Беспрессовое формование:

I - пуансон пресс-формы; 2 - прессуе­мый материал; 3 - стягивающие болты:

4 - матрица пресс-формы

Выкладка материала осуществляется как и в первом случае, т. е. при прессовании под прессом. Подпрессовку можно осуществлять пуансоном 1 с помощью затяжки болтов.

Отверждение материала производится в электрических печах сопро­тивления или в аэродинамических. Использование метода удобно тем, что можно отверждать в одной печи сразу несколько пресс-форм.

Так как аэродинамические печи появились недавно (впервые - в бывшем СССР), о них еще мало говорится в литературе и, поэто­му, на принципиальном устройстве их необходимо остановиться.

В основу работы их положен закон возрастания коэффициента вну­треннего трения в газе с повышением температуры, т. е. закон Ньютона:

где ц - коэффициент внутреннего трения, кг/(м с) или Н с/м2; m - масса молекулы, кг; n - количество молекул в единице объема (число Лошмидта), 1/м3; ū- средняя скорость хаотического движения молекул, м; X - длина свободного пробега молекул, м; λ – длина свободного пробега молекул, м.

Скорость молекулы в зависимости от температуры изменяется по закону:

откуда

где к - постоянная Больцмана, кДж/К; Т - абсолютная температура газа, К.

При движении тела в газе между слоями последнего создается касательное напряжение

где dv/dz - градиент скорости направленного или вынужденного дви­жения молекул, 1/с.

Известно, что при трении выделяется тепло, это же будет происхо­дить и в атмосфере печи. Таким образом, если вращать вентилятор в замкнутом объеме, то газ, находящийся там, будет нагреваться.

Схема аэродинамической печи показана на рис. 48.

История появления этих пе­чей анекдотична: пирометристка выключила электронагреватели сопротивления, забыв выключить вентилятор, который перемеши­вал воздух в печи. За ночь печь на­грелась так, что сгорел и отверж­даемый узел и вентилятор.

Как видим, в аэродинами­ческих печах лопасть вентиля­тора одновременно нагревает и перемешивает воздух. Коэффи­циент полезного действия аэродинамических печей примерно в че­тыре раза выше, чем печей сопротивления. В принципе ее нетрудно сделать на любом предприятии. Максимальная допустимая темпе­ратура в таких печах примерно 600 °С (875 К).

Опыт эксплуатации аэродинамических печей необходимо широко распространять, особенно в условиях недостатка энергоносителей.