Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Волокнисті і текстильні матеріали
Волокнисті матеріали – це матеріали, що утворюються з часток видовженої форми (волокон). В волокнистих матеріалах типу дерева, паперу, картону волокниста структура розрізняється під мікроскопом. Перевагами волокнистих матеріалів є відносна дешевизна, достатня механічна міцність і гнучкість, зручність обробки. Загальними недоліками є невисока електрична міцність і питома теплопровідність (через наявність проміжків між волокнами, заповненими повітрям), значна гігроскопічність. Властивості волокнистих матеріалів істотно поліпшуються просоченням. Більша частина вироблених волокон - це матеріали органічного складу. До них належать матеріали рослинного походження (дерево, бавовняне волокно, папір і ін., що складаються в основному з целюлози), тваринного походження (шовк), штучні волокна, одержувані шляхом хімічної переробки природного волокнистої сировини, синтетичні волокна, що виготовляються з синтетичних полімерів. Текстильні матеріали виробляють методами прядіння з довговолокнистої сировини. За інших рівних умов текстильні матеріали (тканини, стрічки) мають більш високу механічну міцність, ніж волокнисті, особливо при перегині і при стиранні, але просочені вироби з них дорожче і мають нижчу електричну міцністю, ніж просочений папір. В електроізоляційній техніці пряжу (тобто нитки, скручені з окремих волокон) застосовують для ізоляції дротів і шнурів шляхом обмотки й обплетення. Тканини і стрічки звичайно використовують для захисту основної ізоляції електричних машин і апаратів від зовнішніх механічних впливів. Тканини використовують також у виробництві лакотканей і шаруватих пластиків типу текстоліту. Текстильні матеріали використовують також як елементи фільтрів. В техніці застосовують переважно бавовняні тканини і стрічки простого полотняного переплетення, натуральний і штучний шовк, а також синтетичні волокнисті матеріали. Натуральний шовк – електроізоляційні шовкові тканини мають товщину 0,07-0,08 мм, завдяки чому їхнє застосування дає можливість одержувати більш тонку ізоляцію, ніж з бавовни, однак шовк дорожче бавовняного волокна. Штучний шовк – основні типи штучного шовку (віскозний і ацетатний) є результатом переробки ефірів целюлози. На відміну від вихідної целюлози (клітковини) її ефіри мають гарну розчинність у відповідних розчинниках і дозволяють виготовляти з них тонкі нитки при видавлюванні розчинів через отвори (філ’єри) малого діаметра. До синтетичних волокнистих матеріалів відносять поліетилентерефталат (лавсан, терилен, терин, дакрон і ін.), поліамід (капрон, дедерон, найлон, анід і ін.), поліетиленові, полістирольні, полівінілхлоридні (хлорин і ін.) і політетрафторетиленові волокна.
Для зміцнення тканини її можна просочити лаком. Лакотканина – гнучкий електроізоляційний матеріал, що представляє собою тканину, просочену електроізоляційним лаком. Тканина забезпечує значну механічну міцність, а лакова плівка - електричну міцність матеріалу і захист від зволоження. Як основу для виготовлення лакотканин найчастіше застосовують бавовняну тканину (перкаль) або ж тонку шовкову тканину (ексельсіор).
КОМПОЗИЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ Композиційний матеріал (композит, КМ) - штучно створений неоднорідний матеріал, що складається з двох або більше компонентів з чіткою межею розділу між ними. У більшості композитів (за винятком шаруватих пластиків) компоненти можна розділити на матрицю і включені в неї армуючі елементи. У композитах конструкційного призначення армуючі елементи зазвичай забезпечують необхідні механічні характеристики матеріалу (міцність, жорсткість і т. д.), а матриця (чи зв’язуюче) забезпечує спільну роботу армуючих елементів і захист їх від механічних ушкоджень і агресивного хімічного середовища. Композит дозволяє отримати поєднання різних властивостей: високу питому міцність і жорсткість, жароміцність, зносостійкість, необхідні теплові властивості та ін. Властивості композиту залежать від властивостей основи, наповнювачів і міцності зв'язку між ними. За видом армуючого наповнювача композити поділяють на шаруваті пластики, волокнисті (армуючий компонент - волокнисті структури) і наповнені пластики (армуючий компонент - частки). У наповнені пластики (рис. 6.1, а) штучно вводять дрібні рівномірно розподілені тугоплавкі частки карбідів, оксидів, нітридів та ін., що не взаємодіють з матрицею і не розчиняються в ній аж до температури плавлення фаз. Чим дрібніші частки наповнювача і менше відстань між ними, тим міцніше пластик. Дисперсні частки наповнювача зміцнюють матеріал за рахунок опору руху дислокацій при деформуванні. Наповнені пластики відрізняються високою термостійкістю і опором повзучості.
Арматурою у волокнистих композитах (рис. 6.1, б) є волокна різної форми: нитки, стрічки, сітки, текстиль. Армування волокнистих композитів може здійснюватися за одновісною, двовісною і тривісною схемою (рис. 6.2).Міцність і жорсткість таких матеріалів визначається властивостями армуючих волокон, що сприймають навантаження. Шаруваті пластики (рис. 6.1, в) набираються з шарів наповнювача і зв’язуючого, що чергуються. Шари наповнювача в таких композитах можуть мати різну орієнтацію. Можливе почергове використання шарів наповнювача з різних матеріалів з різними механічними властивостями. Для шаруватих композицій зазвичай використовують неметалічні матеріали.
Велику групу реактопластів складають шаруваті пластмаси, які містять листові наповнювачі, укладені шарами. В якості наповнювачів для шаруватих пластиків використовують матеріали органічного (папір, картон, бавовняні тканини, деревний шпон, тканини з синтетичних волокон) і неорганічного (азбестовий папір, скляну тканину, тканину з кварцевих або кремнеземних волокон) походження. Залежно від виду наповнювача розрізняють наступні шаруваті пластики: гетинакс, текстоліт, склотекстоліт, деревношаруваті пластики. Зв’язуючим у шаруватих пластиків є фенолформальдегідні, епоксидні, кремнійорганічні і деякі інші смоли. Властивості шаруватих пластиків залежать від співвідношення компонентів (наповнювача і зв’язуючого), режимів пресування і термообробки і інших технологічних чинників. Завдяки шаруватому розташуванню армуючого наповнювача шаруваті пластики мають анізотропію механічних, фізичних і діелектричних властивостей. Механічні властивості шаруватих пластиків визначаються передусім видом наповнювача. Найбільшу механічну міцність мають шаруваті пластики на основі скляної тканини або скляних джгутів. Ці матеріали а також шаруваті пластики на основі асбоволокнистих наповнювачів мають вищу теплостійкість в порівнянні з теплостійкістю пластиків на основі органічних наповнювачів. Фізичні і діелектричні властивості шаруватих пластиків залежать головним чином від типу зв’язуючого. Гетинакс – пластик на основі паперу – застосовується в якості електроізоляційного матеріалу, що здатен витримувати температури від -65 до +105°С, а також як конструкційний і декоративний матеріал. Гетинакс застосовують в електричних машинах, трансформаторах (в якості високовольтної ізоляції), при виробництві телефонної арматури, в радіотехніці (для виготовлення друкарських схем). З гетинаксу виготовляють панелі, щитки, прокладки, кришки, шайби, малонавантажені вироби і т. д. Текстоліт – пластик на основі бавовняної тканини. Дорожчий за гетинакс, але має вищі електричні і механічні властивості. Застосовується для виготовлення різних конструкційних деталей, електроізоляційного матеріалу, вкладишів підшипників прокатного устаткування, прокладок, герметизуючих фланцевих з'єднань. Текстолитові деталі можуть працювати не лише в повітряному середовищі, але і в маслі, гасі або бензині і т. д. Текстоліт виготовляють у вигляді листів, плит, стержнів і трубок. Температура експлуатації виробів з текстоліту від -60 до +60°С.
Склотекстоліт – пластик на основі тканинних скловолокнистих матеріалів. Вони характеризуються високою тепло- і холодностійкістю, стійкістю до дії окислювачів і інших хімічно активних реагентів, високими механічними властивостями. Склотекстоліт застосовують для виготовлення великогабаритних виробів, радіотехнічних і електроізоляційних деталей, що здатні тривалий час витримувати температуру до 200°С і короткий час – до 250°С. Склопластик є конструкційним матеріалом, що застосовується для виготовлення силових елементів у різних галузях техніки (деталей літальних апаратів, кузовів і кабін машин, залізничних вагонів, корпусів човнів, суден і т. п.). Деревно-стружкові пластики (ДСП) використовують при виготовленні меблів, для внутрішнього облицювання пасажирських потягів, суден, літаків, у будівництві - в якості облицювального матеріалу. ДСП зазвичай виготовляють у формі плит або тонких листів. Їх отримують гарячим пресуванням лущеної деревини, просоченої полімерним зв’язуючим. ДСП має хороші антифрикційні властивості. В деяких випадках вони замінюють високоолов'янисту бронзу, бабіт, текстоліт. Хімічна стійкість ДСП не дуже висока, але вища, ніж у звичайної деревини. Теплостійкість ДСП досягає 140°С. Недоліком ДСП є набрякання, зумовлене поглинанням води.
ВОЛОКНИСТІ КОМПОЗИТИ Волокнисті композити – це реактопласти з волокнистими наповнювачами, що складаються з зв’язуючого (смоли) і волокнистого наповнювача у вигляді необробленої бавовни (волокніти), азбесту (асбоволокніти), скловолокна (скловолокніти), вуглецевого волокна. Волокніти застосовують для виготовлення деталей з підвищеною стійкістю до ударних навантажень, працюючих на згин і кручення (втулок, шківів, маховиків та ін.). Волокніти використовуються для виготовлення шківів, маховиків, втулок, дисків, кожухів, деталі з підвищеними антифрикційними влативостями. Асбоволокніти мають хороші фрикційні властивості і теплостійкість, але за водостійкістю і діелектричним властивостям поступаються пластмасам з порошковим наповнювачем.
Скловолокніти негорючі, стійки до дії ультрафіолетових променів хімічно стійки, мають стабільні розміри. Деякі марки скловолокнітів застосовуються для виготовлення силових електротехнічних деталей в машинобудуванні, а також великогабаритних виробів простих форм (кузовів автомашин, човнів, корпусів приладів і т. п.). Скловолокніти мають високі фізико-механічні характеристики і застосовуються для виготовлення деталей високого класу точності і складної конфігурації. Можуть працювати при температурах від -60 до +200°С, границя міцності при розтягу досягає 500 МПа. В якості зв’язуючого у волокнітах і скловолокнітах застосовуються поліестерові і епоксидні смоли. Композитні матеріали на основі вуглецевого волокна утворюють, використовуючи в якості зв’язуючого епоксидну, кремнійорганічну і інші смоли. Конструкційні вуглепласти мають унікальні властивості завдяки особливим властивостям вуглеволокна. Вуглецеве волокно - матеріал, що складається з тонких ниток діаметром від 5 до 15 мкм, утворюваних переважно атомами вуглецю. Вуглецеві волокна характеризуються великою міцністю (0,5-1 ГПа, а при орієнаційній витяжці – 2,5-3,5 ГПа), низькою густиною (1,7-1,9 г/см3), низьким коефіцієнтом температурного розширення і хімічною інертністю. Вуглецеве волокно має високу теплостійкість, витримуючи температуру до 2000°С у відсутності кисню. Їх гранична температура експлуатації в повітряному середовищі складає 300-350°С. Питома міцність вуглецевого волокна поступається лише питомій міцності скловолокна. Вуглецеве волокно застосовують для армування композиційних теплозахисних і хімічно стійких пластиків. Такі пластики здатні витримувати жорсткіші температурні умови, ніж звичайні пластики. Найбільш місткий ринок для вуглепластиків – це виробництво силових конструкцій в літаках "Боїнг" і "Аеробус" (до 30 тонн на одно виріб), в автомобілебудуванні для виготовлення деталей кузова. Вуглепластик на основі епоксидної смоли використовуються з кевларовим волокном - матеріалом для створення бронежилетів. Кевлар - поліпарафенілен-терефталамідне волокно, що випускається фірмою DuPont, має надзвичайно високу міцність: sв= 3620 МПа. Вуглецеве волокно застосовують для фільтрації агресивних середовищ, очищення газів. Змінюючи умови термообробки можна отримати вуглецеве волокно з різними електрофізичними властивостями (питомий об'ємний електричний опір від 2´10-3 до 106 Ом/см), з якого виготовляють електроди, термопари, екрани, що поглинають електромагнітне випромінювання, вироби для електро- і радіотехніки. На основі вуглецевого волокна отримують жорсткі і гнучкі електронагрівачі, у тому числі для обігріву одягу і взуття.
Запитання для самоперевірки: 1. Що таке волокнисті матеріали? 2. Назвіть найбільш вживані текстильні матеріали і охарактеризуйте їх. 4. Що таке композиційні матеріали, де і чому вони застосовується? 5. Назвіть основні види шаруватих пластиків і дайте їм характеристику.
6. Що таке волокнисті композити, де і чому вони використовуються?
ЛЕКЦІЯ 7. СКЛО І ВИРОБИ ЗІ СКЛА
Скло як технічний матеріал широко використовується в різних областях техніки і народного господарства. Це пояснюється сприятливим поєднанням фізико-хімічних і механічних властивостей, можливістю змінювати ці властивості в широких межах залежно від складу скла і способів термічної обробки, а також здатністю скла легко піддаватися різним способам гарячої і холодної обробки. Скло є неорганічною аморфною речовиною, що утворюється з розплаву різних оксидів. Скло може складатися з оксидів трьох типів:склоутворюючих, модифікуючих і проміжних. Склоутворюючими, тобто основими у складі скла, є оксиди кремнію, бору, фосфору, германію, телуру (SiO2, B2O3, P2O5, GeO2, TeO2). До модифікуючих оксидів, введення яких знижує температуру плавлення скла і істотно змінює його властивості, відносять оксиди лужних (Na, К) і лужноземельних (Са, Mg, Ba) металів. Проміжними є оксиди алюмінію, свинцю, титану, заліза; вони можуть заміщати частину стеклоутворюючих оксидів. Склоутворюючий каркас скла є безперервними просторовими гратами, у вузлах якої розташовані іони, атоми або групи атомів (рис. 7.1). Структура і властивості скла визначаються його хімічним складом, умовами варіння, охолодження і термічної обробки. Хімічний склад скла, а, отже, і його властивості, можна змінювати в широких межах. За хімічним складом залежно від природи склоутворюючих оксидів розрізняють наступні види скла: силікатне; алюмосилікатне; боросилікатне; алюмоборосилікатне і інші. За вмістом модифікаторів скло може бути лужним і безлужним За призначенням скло поділяють на: будівельне (віконне, склоблоки); технічне (оптичне, електротехнічне, хімічне та ін.); побутове (склотара, посуд). Скло - термопластичний матеріал. При нагріванні воно поступово розм'якшується і переходить у рідкий стан. Плавлення відбувається в температурному інтервалі, який залежить від хімічного складу скла. Як і інші аморфні речовини, скло не має різко вираженої температури плавлення. Температура розм'якшення для різних типів скла знаходиться в межах від 400 до 1600°С. Нижче температури склування (Тс) скло стає крихким. Для звичайного силікатного скла Тс = 425-600°С. Вироби з скла виготовляють при температурах, вищих за температуру склування. Густина скла становить від 2,2 до 8,1 г/см3. Скло високої густини містить значні кількості оксидів свинцю і барію. Важке скло -скло з високим вмістом свинцю (кришталі, флінти). Скло - жорсткий, твердий, але дуже крихкий матеріал. Міцність скла при стискаючому навантаженні порівняна з міцністю сталей, а міцність при розтягуванні – майже на порядок менше: при стискаючому навантаженні sв=400-2000 МПа, при розтягуванні sв=30-90 МПа і при згинанні sв=50-150 МПа. Найвищу міцність має безлужне і кварцеве скло. При ударі скло руйнується без помітної пластичної деформації і тому відноситься до практично ідеально крихких матеріалів (разом з алмазом і кварцем). Ударна в'язкість силікатного скла в 100 разів менша, ніж у сталі. Введення до складу скла бору підвищує його ударну міцність майже удвічі. Теплопровідність скла незначна і для різних його типів складає від 0,711 до 13,39 Вт/(мK). Теплопровідність віконного скла 0,96 Вт/(мK). Механічну міцність скла можна суттєво збільшити термічною обробкою (гартуванням) і хімічною обробкою. Гартування скла полягає в нагріванні до температур, близьких до точки розм'якшення, і швидкому рівномірному охолодженні поверхні в потоці повітря або в маслі. При цьому в поверхневих шарах виникаєють стискаючі напруження, які збільшують міцність скла у 2…4 рази. Хімічна обробка полягає у протравленні поверхневого шару розчином плавикової кислоти, яка видаляє поверхневі дефекти. Ще більший ефект досягається при комбінованій хіміко-термічній обробці. Перевагою скла є його прозорість у видимому діапазоні довжин хвиль світла. Звичайне листове скло пропускає до 90%, відбиває близько 8% і поглинає біля 1% видимого світла. Ультрафіолетові промені майже повністю поглинаються силікатним склом. Скло має високу хімічну стійкість в агресивних середовищах (за винятком плавикової кислоти і лугів). Вода поступово руйнує скло внаслідок утворення лужних розчинів. Гідролітична стійкість (стійкість до дії вологи) оцінюється за кількістю складових частин скла, що переходять у розчин з одиниці поверхні скла при тривалому контакті з водою. Розчинність скла збільшується при зростанні температури і концентрації лужних оксидів у склі. Найвищу гідролітичну стійкість має кварцове скло. Скло є термостійким матеріалом, який може працювати до температури склування. Недоліком скла є те, що при швидкому нагріванні або охолодженні скла (термоударі) виникають температурні напруження, які призводять до його розтріскування і руйнування. Тонкостінні скляні вироби більш стійкі до різкої зміни температур, ніж товстостінні.
|
||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-12-15; просмотров: 113; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.119.133.228 (0.037 с.) |