Композиты
Композиты сочетают прочные волокна (стеклянные, углеродные или арамидные) со смолой, которая удерживает их на месте и твердеет. Четыре процесса этой главы различаются тем, как укладываются волокна и как к ним попадает смола. Каждый из них создаёт материал и деталь одновременно.
Главная идея
Волокна несут нагрузку; смола удерживает их в нужном положении, распределяет нагрузку между ними и защищает их. Подумайте о железобетоне: стальные прутья воспринимают растяжение, бетон держит их на своих местах. Композит прочен только в направлениях, куда направлены его волокна, поэтому все процессы здесь — это, по сути, укладка волокон туда, куда пойдут силы. Два выбора определяют каждый метод: волокно, которое поступает уже пропитанным смолой (препрег), или сухое волокно, пропитываемое позже жидкой смолой; и открытая форма с одной готовой стороной или закрытая форма с двумя.
Процессов в этой главе: 4
10.1Выкладка и автоклавное отверждениеСлои препрега, уложенные на форму, упакованные в вакуумный мешок и отверждённые под действием тепла и давленияОткрыть урок
10.2Трансферное формование смолы и инфузияСухое волокно в форме; жидкую смолу подают под давлением (RTM) или втягивают вакуумом (инфузия)Открыть урок
10.3ПултрузияВолокна, протягиваемые сквозь смолу и нагретую фильеру, без остановкиОткрыть урок
10.4Намотка волокнаПропитанное смолой волокно наматывается на вращающуюся оправкуОткрыть урокСравнение
| Процесс | Одной строкой | Лучше всего для | Размер партии | Точность |
|---|---|---|---|---|
| 10.1Выкладка и автоклавное отверждение | Слои препрега, уложенные на форму, упакованные в вакуумный мешок и отверждённые под действием тепла и давления | Самые лёгкие и прочные оболочки: самолёты, гоночные автомобили | От единичных изделий до нескольких тысяч в год | Около ±0,2–0,5 мм по форме |
| 10.2Трансферное формование смолы и инфузия | Сухое волокно в форме; жидкую смолу подают под давлением (RTM) или втягивают вакуумом (инфузия) | Автомобильные детали (RTM); корпуса судов и лопасти (инфузия) | От единичных изделий (инфузия) до десятков тысяч (RTM) | RTM около ±0,2–0,5 мм; инфузия — одна точная сторона |
| 10.3Пултрузия | Волокна, протягиваемые сквозь смолу и нагретую фильеру, без остановки | Прямые профили: балки, стержни, решётки | Километры одного профиля | Около ±0,2–0,5 мм по сечению |
| 10.4Намотка волокна | Пропитанное смолой волокно наматывается на вращающуюся оправку | Трубы, резервуары, сосуды под давлением, валы | От единичных изделий до десятков тысяч в год | Внутри так же точно, как оправка |
Как выбирать внутри этого семейства
- Круглые и полые, особенно под давлением (резервуары, трубы): намотка волокна.
- Длинные и прямые с одним поперечным сечением: пултрузия.
- Крупные оболочки, такие как корпуса судов или лопасти, при ограниченном бюджете: вакуумная инфузия.
- Средние детали большими сериями с двумя хорошими сторонами: RTM.
- Максимальные характеристики любой ценой, как в авиации и автогонках: выкладка препрегов и автоклав.
Ключевые слова
- Волокно
- прочная жёсткая нить (стеклянная, углеродная, арамидная), которая несёт нагрузку.
- Смола (матрица)
- жидкий пластик, который пропитывает волокна и твердеет вокруг них.
- Отверждение
- химическая реакция, превращающая жидкую смолу в твёрдое тело, часто ускоряемая нагревом.
- Слой (монослой)
- один слой волокнистой ткани или ленты в пакете.
- Препрег
- волокно, продаваемое уже пропитанным частично отверждённой смолой, до использования хранится замороженным.
- Преформа
- сухое волокно, уже имеющее форму детали, готовое к пропитке смолой.
- Оправка
- сердечник, на который наматывают волокно при намотке волокна.
- Пустота
- крошечный запертый пузырёк, ослабляющий деталь.
Попробуйте
Пусть ИИ работает в вашей САПР.
Моделируйте детали, создавайте чертежи и автоматизируйте рутину в вашей CAD-системе.