Сафин В.Н. Композиционные материалы

Подождите немного. Документ загружается.

(рис. 14.1, г, е). Правильная конструкция опорной поверхности повышает жест-

кость всей конструкции, особенно у крупных корпусных деталей. Для этого

сплошные опорные поверхности следует заменять поверхностями с выступаю-

щими буртиками (рис. 14.1, д). Общее конструктивное оформление детали необ-

ходимо выполнять с учетом удобства сборки этой детали с другими деталями из-

делия. Для свободного извлечения детали из пресс-формы на наружных и внут-

ренних поверхностях ее необходимо предусматривать технологические уклоны.

При проектировании конических поверхностей необходимо исходить из удобства

извлечения детали, обратная конусность недопустима.

Рис. 14.1. Примеры конструктивного оформления деталей (вверху –

нетехнологичные конструкции; внизу – технологичные конструкции)

Использование металлической арматуры значительно расширяет область при-

менения деталей из композиционных материалов (особенно на основе пластмасс

и резины). Например, в электро- и радиопромышленности прессованием и лить-

ем под давлением получают электрические разъемники, колодки, панели и т. д.

Это позволяет резко (в 10...100 раз) сократить трудоемкость получения таких из-

делий по сравнению с аналогичными конструкциями, собранными из отдельных

элементов.

Армирование позволяет также повысить точность и прочность получаемых

изделий. Арматуру в виде винтов, гаек, штырей и т. п. (рис, 14.2, а, б) [1] закреп-

ляют с помощью кольцевых выточек, буртиков или канавок. Для предотвращения

проворачивания на наружных поверхностях этих деталей делают рифления,

насечку или плоские грани. Мелкую арматуру в виде пластинок (клеммы элек-

трических разъёмников) закрепляют с помощью боковых вырезов или отверстий

(рис. 14.2, в, г). Проволочную арматуру закрепляют путем расплющивания или за-

гибания второго конца (рис. 14.2, д, e). Конструкция пресс-формы должна надеж-

но фиксировать арматуру и предотвращать возможность затекания материала в

гнезда для установки арматуры.

а) б) в) г) д) е)

Рис. 14.2. Примеры армирования деталей

15. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ

МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК

Формообразование заготовок из композиционных материалов в большинстве

случаев осуществляется методом копирования, т. е. форма и размеры оснастки

(пресс-формы) переносятся (копируются) изготовляемой деталью. Получаемые

детали, как правило, не требуют дальнейшей механической обработки.

В отдельных случаях экономически целесообразно изготовлять детали меха-

нической обработкой. В качестве заготовок при этом используют листы, трубы,

прутки, профили различного сечения. Иногда возникает необходимость в допол-

нительной обработке заготовок, полученных литьем, прессованием и другими ме-

тодами формообразования. В зависимости от способа воздействия на заготовку,

используемых оборудования и инструмента применяют два основных метода ме-

ханической обработки: разделительную штамповку и обработку резанием.

Основные операции разделительной штамповки при изготовлении деталей из

листовых материалов – вырубка, пробивка, отрезка, разрезка, обрезка и зачистка.

Наибольшее практическое применение имеют операции вырубки, пробивки и

разрезки.

Операции разделительной штамповки выполняют с подогревом заготовки

или без подогрева. В качестве оборудования используют механические или гид-

равлические прессы.

Обработку резанием (точение, сверление, фрезерование, нарезание резьбы

и т. д.) применяют в тех случаях, когда при формообразовании нельзя получить

деталь заданных размеров и формы.

Обработка спеченных материалов с пористостью менее 5 % ничем существен-

но не отличается от обработки обычных беспористых материалов. С повышени-

ем пористости материала характер процесса стружкообразования меняется.

Стружка дробится на отдельные элементы, появляются ударные нагрузки, вибра-

ции, снижается стойкость режущего инструмента.

При обработке резанием пористых материалов необходимо применять остро-

заточенный режущий инструмент, большие скорости резания и малые подачи. Не

рекомендуется применять обычные охлаждающие жидкости, которые, впитыва-

ясь в поры, вызывают коррозию. Пропитка маслом пористых заготовок перед об-

работкой также нежелательна, так как в процессе резания масло вытекает из пор

и, нагреваясь, дымит. Нарезать резьбу рекомендуется твердосплавным инстру-

ментом. Для улучшения качества резьбы задний угол инструмента следует увели-

чивать примерно в 2 раза по сравнению с инструментом, предназначенным для

нарезания резьбы на заготовках из обычной конструкционной стали.

При обработке заготовок из пористых антикоррозионных материалов нужно

обращать внимание на состояние поверхностного слоя. В целях предотвращения

возможности закрывания пор необходимо использовать хорошо заточенный и до-

веденный режущий инструмент. Допустимый износ инструмента по задней по-

верхности должен быть уменьшен в 1,5...2 раза по сравнению с общепринятыми

нормами при обработке конструкционной стали. Не допускается шлифование

абразивными материалами во избежание попадания абразивных частиц в поры.

Для обработки тугоплавких и жаропрочных материалов применимы электро-

физические и электрохимические методы обработки аналогичных литых материа-

лов.

Значительные сложности возникают при обработке МКМ, так как они в сво-

ем составе содержат относительно "мягкий" материал матрицы и сверхпрочные и

твердые волокна и нитевидные кристаллы, Традиционные способы механической

обработки оказываются непригодными. В отдельных случаях для обработки та-

ких материалов применяют лазерные, плазменные, электроэрозионные и другие

специальные методы обработки.

При обработке резанием композиционных материалов на основе полимеров

происходит разрушение поверхностной смоляной пленки. Это приводит к сниже-

нию химической стойкости и повышению влагопоглощения обработанных дета-

лей. Поэтому обработку резанием следует применять только в необходимых слу-

чаях.

Особенности строения и физико-механических свойств пластмасс существенно

влияют на технологию их обработки, конструкцию режущего инструмента и при-

способления. Пластмассы имеют более низкие механические свойства по срав-

нению с металлом. Эту особенность можно было бы использовать для повышения

скорости резания. Однако низкая теплопроводность пластмасс приводит к кон-

центрации теплоты, образующейся в зоне резания. В результате этого происходят

интенсивный нагрев режущего инструмента, размягчение или оплавление тер-

мопластов, обугливание или прижог реактопластов в зоне резания. При обработке

деталей из термопластов максимальная температура процесса не должна превы-

шать 60...120 °С, а деталей из реактопластов 120...160 °С. Образующаяся теплота

при обработке пластмасс отводится в основном через инструмент.

Стойкость режущего инструмента различная в зависимости от типа обрабаты-

ваемого материала и материала инструмента. Незначительный износ наблюдает-

ся при обработке термопластов без наполнителя. При обработке реактопластов,

особенно со стеклянными и другими подобными наполнителями, стойкость ре-

жущего инструмента значительно снижается. Заготовки из термопластов (органи-

ческого стекла, полистирола, фторопласта и т. д.) можно обрабатывать режущими

инструментами из углеродистых и быстрорежущих сталей. Материалы, оказы-

вающие абразивное действие, обрабатывают инструментами, оснащенными

твердым сплавом, алмазом, эльбором.

При обработке реактопластов со слоистыми и волокнистыми наполнителями

охлаждающие жидкости не применяют из-за возможности набухания поверхно-

стей материала. Для получения качественного поверхностного слоя обработку

следует вести острозаточенным режущим инструментом при высоких скоростях

резания с малыми глубиной резания и подачей. В процессе обработки реакто-

пластов образуется пылевидная и элементная стружка, которая плохо сходит с пе-

редней поверхности инструмента. Поэтому канавки для отвода стружки делают

более емкими и полируют во избежание се прилипания. Геометрия режущего ин-

струмента характеризуется большими величинами переднего и заднего углов. Для

обработки пластмассовых заготовок используют специальное или универсальное

металлорежущее оборудование.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Дальский, А.М. Технология конструкционных материалов: учебник для

студентов машиностроительных специальностей вузов. – 6 изд. / А.М. Дальский,

Т.М. Барсуков. – М., 2005. – 592 с.

2. Васильев, В.В. Композиционные материалы: справочник / В.В. Васильев и

др.; под общ. ред. В.В. Васильева, Ю.М. Тарнопольского. – М.: Машинострое-

ние, 1990. – 510 с.

3. Дальский, А.М. Технология конструкционных материалов: учебник для

студентов машиностроительных специальностей вузов. – 5 изд. / А.М. Дальский

и др. – М., 2004. – 511 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Композиционные материалы. Характеристика композиционных

материалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Классификация композиционных материалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3. Эвтектические композиционные материалы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

4. Дисперсно-упрочнённые композиты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

5. Волокнистые композиционные материалы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

6. Армирующие волокна. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

7. Матрица композиционных материалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

8. Материалы волокон. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

9. Материалы матриц. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

10. Получение полуфабрикатов и готовых изделий из металлических

композиционных материалов

10.1. Способы подготовки

армирующих материалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

10.2. Технологические способы получения препрегов,

полуфабрикатов и готовых изделий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11. Получение деталей из композиционных пластиков. . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

12. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы

и псевдосплавы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13. Изготовление деталей из композиционных порошковых материалов

13.1. Способы получения и технологические свойства порошков. . . . . . . 22

13.2. Приготовление смеси и формообразование заготовок. . . . . . . . . . . . 24

13.3. Спекание и окончательная обработка

заготовок. . . . . . . . . . . . . . . . . 26

13.4. Краткая характеристика изделий из композиционных

порошковых материалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14. Технологические особенности проектирования и изготовления

деталей из композиционных материалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15. Технологические особенности дополнительной механической

обработки заготовок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Библиографический список. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35