RU2678022C1 - Способ обработки изделий из углепластика - Google Patents
Способ обработки изделий из углепластика Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678022C1 RU2678022C1 RU2017147165A RU2017147165A RU2678022C1 RU 2678022 C1 RU2678022 C1 RU 2678022C1 RU 2017147165 A RU2017147165 A RU 2017147165A RU 2017147165 A RU2017147165 A RU 2017147165A RU 2678022 C1 RU2678022 C1 RU 2678022C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon fiber
- strength
- processing
- products
- minutes
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000003245 coal Substances 0.000 title 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims abstract description 16
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims abstract description 16
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 9
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006355 external stress Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/28—Treatment by wave energy or particle radiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области органических высокомолекулярных соединений, в частности к обработке изделий из углепластика. Способ обработки изделий из углепластика содержит обработку без нагрева пульсирующим газовым потоком. Газовый поток обладает скоростью от 20 до 30 м/с, частотой колебаний от 500 до 1130 Гц и переменным звуковым давлением от 40 до 130 дБ. Продолжительность обработки составляет от 2,5 до 10 мин при расположении изделия поперек потока. Изобретение позволяет повысить статическую прочность - предел прочности и динамическую прочность - ударную вязкость изделий из углепластика.
Description
Заявляемое изобретение относится к области органических высокомолекулярных соединений, а более конкретно к обработке композиций высокомолекулярных веществ, в частности, к обработке волновой энергией.
Элементы конструкции транспортных средств из полимерных материалов, в том числе композиционных с полимерной матрицей, в частности углепластика, все шире применяются в наземном и воздушном транспорте. В процессе эксплуатации изделия могут подвергаться значительным нагрузкам, с том числе динамическим, что делает актуальной задачу повышения их способности противостоять как повышенной статической нагрузке, так и ударным воздействиям.
Известен способ изготовления изделий из композиционных материалов на основе полимеров (см. патент RU 2266925 С2, 27.12.2005 г. Бюл. №36). Способ заключается в смешивании компонентов, холодном прессовании заготовок и последующем их спекании. Операцию спекания заготовок проводят при 280-350°С в закрытой форме, обеспечивающей натяг в результате теплового расширения заготовки, с последующим охлаждением в форме. Перед спеканием возможна обработка раствором фторсодержащего олигомера марки "Фолеокс" или "Эпилам". Заготовку можно подвергать предварительному механическому натягу. Спекание в закрытой форме с натягом можно осуществлять по двухступенчатому циклу с последующим отжигом. Изобретение обеспечивает получение изделий из композиционных материалов на основе высоковязких полимеров с высокими прочностными и триботехническими характеристиками.
Основными недостатками способа является сложный, многоэтапный характер, использование нагрева и неприменимость к готовым изделиям.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ термообработки изделий из конструкционных сталей (см. патент RU 2561611 С2, 27.08.2015 г. Бюл. №16) принятый в качестве ближайшего аналога.
Для повышения значений показателей ударной вязкости и пластичности без снижения показателей прочности изделие подвергают закалке и высокому отпуску, а затем осуществляют последующую обработку изделия путем воздействия на него в течение 35 мин пульсирующим газовым потоком со скоростью от 25 до 30 м/с, частотой колебаний от 600 до 1000 Гц и переменным звуковым давлением от 80 до 90 дБ.
Основным недостатком данного известного способа является значительная продолжительность обработки и отсутствие эффекта повышения статической прочности.
Перед заявляемым изобретением поставлена задача расширить область использования прототипа, применив его к изделиям из таких полимерных композиционных материалов, как углепластик, обеспечив при этом рост как динамической, так и статической прочности, при меньшей, в сравнении с прототипом, продолжительности обработки.
Решение поставленной задачи достигается тем, что изделие из углепластика обрабатывают без нагрева пульсирующим газовым потоком, обладающим скоростью от 20 до 30 м/с, частотой колебаний от 500 до 1130 Гц и переменным звуковым давлением от 40 до 130 дБ от 2,5 до 10 минут при расположении изделия поперек потока.
Таким образом, изобретение позволило получить технический результат, а именно повысить статическую и динамическую прочность изделий из углепластика.
Заявляемое изобретение реализуется следующим образом:
Изделие из углепластика без предварительного нагрева размещают на пути следования пульсирующего газового потока, который обладает скоростью от 20 до 30 м/с, частотой колебаний от 500 до 1130 Гц и переменным звуковым давлением от 40 до 130 дБ. В результате происходит комбинированная обработка изделия газовыми импульсами и звуковыми колебаниями, продолжительность которой составляет от 2,5 до 10 минут. Изделие при этом располагают поперек газового потока.
Так, в частности, при обдуве образцов из углепластика КМУ-4Л в течение 10 минут создаваемым газоструйным генератором типа свистка Гавро с цилиндрическим осесимметричным резонатором пульсирующим воздушным потоком с частотой пульсаций порядка 1000 Гц, звуковом давлении порядка 115 дБ, скоростью потока 20 м/с и поперечном расположении образцов относительно пульсирующего воздушного потока перпендикулярно слоям, при направлении удара, совпадающем или противоположном направлению обдува, наблюдается рост ударной вязкости в сравнении с образцами, не подвергавшимися обработке пульсирующим воздушным потоком с 103 кДж/м2 до 113 кДж/м2 или на 9,7% и рост предела прочности с 160 МПа до 214 МПа или на 34%.
Схожие результаты получены при обработке углепластика КМУ-4Л в интервалах скоростей потока от 20 до 30 м/с, частот пульсаций от 500 до 1330 Гц и переменном звуковом давлении от 40 до 130 дБ, продолжительность которой составляет от 2,5 до 10 минут.
Так, при снижении продолжительности обдува до 2,5 мин. в интервалах скоростей потока от 20 до 30 м/с, частот пульсаций от 500 до 1330 Гц и звукового давления от 40 до 130 дБ происходит рост ударной вязкости в сравнении с образцами, не подвергавшимися обработке пульсирующим воздушным потоком с 103 кДж/м2 до 130 кДж/м2 или на 26,2%.
Обдув в течение 15 минут углепластика КМУ-4Л при тех же параметрах потока привел к снижению ударной вязкости до 109 кДж/м2 и предела прочности до 120 МПа при том же расположении образцов.
Полученные данные свидетельствуют о положительном влиянии обработки пульсирующим газовым потоком на статическую и динамическую прочность углепластика КМУ-4Л при условии ее продолжительности, не превышающей определенное время, зависящее от размера обрабатываемого изделия и амплитудно-частотных характеристик газового потока (отношение частоты колебаний газового потока к частоте собственных колебаний изделия) и составляющей не более 10 минут.
Полимерные материалы, в том числе углепластик, в большей степени поглощают энергию механических колебаний по сравнению с металлическими.
Внешнее воздействие может оказывать влияние на структуру полимеров, так, для полимера с линейной макромолекулярной структурой в условиях действия внешнего напряжения происходит перемещение макромолекул относительно друг друга. Прочность торцового контакта макромолекул более чем на порядок превышает прочность бокового контакта и макромолекулы могут ориентироваться параллельно направлению приложения нагрузки.
При этом механические свойства полимера в направлении ориентации увеличиваются по сравнению с исходным значением. Анизотропия прочности объясняется изменением соотношения торцового и бокового контактов макромолекул полимера.
В термореактивных смолах, являющихся матрицей полимерных композиционных материалов, в частности, углепластика, под действием механических колебаний могут протекать процессы устранения воздушных пузырьков, изменения плотности поперечных связей в макромолекулах, модификации физико-механических свойств.
Таким образом изобретение позволило получить технический результат, а именно повысить статическую и динамическую прочность изделий из углепластиков.
Claims (1)
- Способ обработки изделий из углепластика без нагрева пульсирующим газовым потоком со скоростью от 20 до 30 м/с, частотой колебаний от 500 до 1130 Гц и переменным звуковым давлением от 40 до 130 дБ с продолжительностью обработки от 2,5 до 10 мин, при этом изделие располагают поперек потока.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017147165A RU2678022C1 (ru) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Способ обработки изделий из углепластика |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017147165A RU2678022C1 (ru) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Способ обработки изделий из углепластика |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2678022C1 true RU2678022C1 (ru) | 2019-01-22 |
Family
ID=65085007
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017147165A RU2678022C1 (ru) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Способ обработки изделий из углепластика |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2678022C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1439111A1 (ru) * | 1987-02-27 | 1988-11-23 | Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина | Способ изготовлени изделий из композиционного полимерного материала |
RU2284335C1 (ru) * | 2005-05-03 | 2006-09-27 | ОАО "Тантал" | Способ получения органоминеральных композиций |
RU2561611C2 (ru) * | 2013-12-03 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Способ термообработки изделий из конструкционных сталей |
KR20160080664A (ko) * | 2014-12-30 | 2016-07-08 | 주식회사 효성 | 야외 하우징용 고열전도 복합소재 및 이를 포함하는 야외 하우징 |
RU2603673C1 (ru) * | 2015-06-23 | 2016-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Способ изготовления изделий из композиционных материалов на основе политетрафторэтилена |
-
2017
- 2017-12-29 RU RU2017147165A patent/RU2678022C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1439111A1 (ru) * | 1987-02-27 | 1988-11-23 | Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина | Способ изготовлени изделий из композиционного полимерного материала |
RU2284335C1 (ru) * | 2005-05-03 | 2006-09-27 | ОАО "Тантал" | Способ получения органоминеральных композиций |
RU2561611C2 (ru) * | 2013-12-03 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Способ термообработки изделий из конструкционных сталей |
KR20160080664A (ko) * | 2014-12-30 | 2016-07-08 | 주식회사 효성 | 야외 하우징용 고열전도 복합소재 및 이를 포함하는 야외 하우징 |
RU2603673C1 (ru) * | 2015-06-23 | 2016-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Способ изготовления изделий из композиционных материалов на основе политетрафторэтилена |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Nakamura et al. | The effect of vacuum-like environment inside sub-surface fatigue crack on the formation of ODA fracture surface in high strength steel | |
RU2678022C1 (ru) | Способ обработки изделий из углепластика | |
Della Volpe et al. | Air-plasma treated polyethylene fibres: effect of time and temperature ageing on fibre surface properties and on fibre-matrix adhesion | |
Studentsov et al. | Effect of vibration in processes of structure formation in polymers | |
Zalohin et al. | Experimental determination and comparative analysis of the PPH030GP, ABS and PLA polymer strength characteristics at different strain rates | |
Matsuoka et al. | Computer simulation of deformation behavior of non-metallic inclusion in hot-rolling | |
Maksarov | Improving the accuracy of manufacturing of hydraulic power cylinders using vibration-proof cutting tool. | |
Vigneshwaran et al. | Effect of chemical treatment on erosion properties of jute polyester composites | |
RU2546161C2 (ru) | Способ изготовления изделий из полимерных композиционных материалов на основе политетрафторэтилена и устройство для изготовления изделий | |
Diharjo et al. | Vibration-damping factor of glass/kenaf/polyester hybrid composite | |
Nurel et al. | Study on the dynamic properties of AM-SLM AlSi10Mg alloy using the Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) technique | |
Atiqah et al. | Viscoelastic properties of kenaf/basalt reinforced epoxy hybrid composites through vacuum infusion methods | |
Madyira et al. | Mechanical characterization of coir epoxy composites and effect of processing methods on mechanical properties | |
Chaudhary et al. | Stress analysis in cotton polyester composite material | |
RU2557841C2 (ru) | Способ упрочняющей термической обработки углеродистых инструментальных сталей | |
RU2570716C2 (ru) | Способ термической обработки конструкционных сталей на высокопрочное состояние | |
TW201805349A (zh) | 包含聚(甲基)丙烯醯亞胺發泡體粒子的聚合物混合物 | |
Seki et al. | Effect of thermoplastic binder on flow deformation behavior of wood | |
Rangavar et al. | Investigation of the sound absorption properties of gypsum particleboard produced with kenaf stalks and nano clay | |
Oevermann et al. | Fatigue properties of steels SAE 1045 and SAE 4140 upon integrated inductive heat treatment and deep rolling at elevated temperature | |
RU2603673C1 (ru) | Способ изготовления изделий из композиционных материалов на основе политетрафторэтилена | |
Tan et al. | Dynamic mechanical property and interlaminar shear strength of the carbon fabric reinforced polyetherimide composite based on the polyetherimide resin films | |
CN109929968B (zh) | 一种提高gt35钢结硬质合金尺寸稳定性的方法 | |
RU2819898C1 (ru) | Способ формования композитного материала из эпоксидной смолы | |
Nasution et al. | Effect of pressing temperature on the mechanical properties of waste styrofoam filled sawdust composite |