[Pavel Samofalov]

Просмотр материалов изложенных в справочнике по композиционным материалам под редакцией Дж. Любина, вызвало у меня интерес к изучению вышеупомянутых технологий. Информация в справочнике изложина в довольно сжатой форме, а хочется копнуть глубже и шире. Если кто-то из форумчан обладает информационными материалами связанными с композиционными материалами на основе арамида, прошу поделится. Интересует любая информация: книги, статьи, интернет-ресурсы и т.д.

[T-Yoke]

Сообщение от Pavel Samofalov Просмотр материалов изложенных в справочнике по композиционным материалам под редакцией Дж. Любина, вызвало у меня интерес к изучению вышеупомянутых технологий. Информация в справочнике изложина в довольно сжатой форме, а хочется копнуть глубже и шире. Если кто-то из форумчан обладает информационными материалами связанными с композиционными материалами на основе арамида, прошу поделится. Интересует любая информация: книги, статьи, интернет-ресурсы и т.д.

Павел, только перечисление основных свойств композитов занимает объём солидного тома, вы же охватываете и другие области.
Предлагаю как-то разделить интересы, иначе глобализация темы до добра не доведет. Давайте более конкретные вопросы. С них и начинать легче.
А о технологии композитов можно и в авиатеме поговорить, мне за время работы часто с ними сталкиваться пришлось.
Вот здесь есть немного о технологиях в том числе и на основе арамидных волокон.
http://www.composite.ru/composits/technologes/

[MMV]

Pavel Samofalov, А Вас применительно к чему конкретно это интересует?

[Pavel Samofalov]

Вообще у меня много вопросов, но информации для корректной их постановки мало.
Прежде всего конечно интересуют критерии старения и мероприятия по борьбе с ним.
Также интересна сравнительная информация по сопротивлению воздействию динамических нагрузок разных типов материалов на основе арамидов.
Возможности механической обработки.
Влияние лазерного луча на свойства материалов.
Возможность абразивного воздействия на материалы.
Методики расчёта несущих систем из композиционных материалов.
Примеры применения материалов в машиностроении.
В общем, хочу изучить эту группу материалов (как свойства, так и технологии производства/обработки), для последующего использования информации в машиностроительном проектирование. А конкретной задачи нет, просто пытаюсь направить свою энергию в полезное заполнение информационного вакуума.

[MMV]

Нет, просто композиты выполняются не только на основе именно арамидных волокон (вообще их доля относительно невелика), вот я и интересуюсь почему именно арамидные?

[T-Yoke]

Сообщение от Pavel Samofalov Вообще у меня много вопросов, но информации для корректной их постановки мало. Прежде всего конечно интересуют критерии старения и мероприятия по борьбе с ним.... Примеры применения материалов в машиностроении./.

Ну с теорией мне мало приходилось общаться, я больше как технолог, да и то я больше по металлам, а композиты просто на стыке моих деталей и конструкций встречались.
Но вариантов много.
Лопасти вертолетов, баки ракет, отдельные детали конструкции и обшивок.
Что касается арамидных волокнистых материалов, это по большей части жесткие, но легкие изделия, в частности баки для ракет.
Изготавливаются из волокон типа Kevlar (DuPont, Франция, впервые получено и выпущено в 1975 году) или Twaron (Teijin, Япония), аналогичное волокно было получено в СССР под названием ТСВМ (позднее — СВМ). В наше время выпуск арамидного волокна налажен по всему миру под самыми различными торговыми марками.
К недостаткам этого волокна модно отнести три основных недостатка: цена, «боязнь» воды и старение.
1. При намокании в волокне нарушаются водородные связи, что снижает его механическую прочность почти в два раза. Но при высыхании оно восстанавливает свои качества.
2. Со временем механическая прочность волокна теряется безвозвратно. Как правило, производители дают 5 лет гарантии на сохранение волокном своих свойств.
Однако, применяя различные способы обработки, можно добиться практически полного устранения двух последних недостатков. Так, например, производители волокна Twaron утверждают, что добились надёжной защиты от воды и гарантируют не менее 10-ти лет стабильной эксплуатации.
3.К недостаткам арамидных волокон следует отнести их плохую окрашиваемость. Волокно бывает практически исключительно жёлтого цвета. Это не имеет значения при техническом применении, однако может помешать при изготовлении из него повседневных бытовых предметов или одежды. (хотя я плохо себе представляю повседневный бронежилет, уж больно жуткая жизнь у его обладателя)

[Pavel Samofalov]

Сообщение от MMV Нет, просто композиты выполняются не только на основе именно арамидных волокон (вообще их доля относительно невелика), вот я и интересуюсь почему именно арамидные?

Арамидные интересуют потому, что в моей практике было несколько случаев, когда требовалось добиться максимально возможного сопротивления динамическим нагрузкам с наименьшей плотностью материала. За такую работу мы сами не брались, отдавали её на сторону, вместе с весомой частью прибыли. Подрядчики проектировали и изготавливали конструкции из композиционных материалов на основе арамидов.

[Pavel Samofalov]

T-Yoke, вам не приходилось делать отверстия в ткани? Чем вообще можно резать ткань?

[T-Yoke]

Сообщение от Pavel Samofalov Арамидные интересуют потому, что в моей практике было несколько случаев, когда требовалось добиться максимально возможного сопротивления динамическим нагрузкам с наименьшей плотностью материала. За такую работу мы сами не брались, отдавали её на сторону, вместе с весомой частью прибыли. Подрядчики проектировали и изготавливали конструкции из композиционных материалов на основе арамидов.

Не завидуйте слишком специфическое производство. И вредностей хватает, и с экологами намаетесь. До сих пор не существет нормальных технологий по утилизации. Так что я бы лично, платил им деньги и не связывался с таким производством.

Сообщение от Pavel Samofalov T-Yoke, вам не приходилось делать отверстия в ткани? Чем вообще можно резать ткань?

Были отверстия в лонжеронах вертолетных лопастей. И круглые и фигурные. Наиболее эффективно работает алмазный инструмент, но проблемы с пылью (вредная блин, какой-то органопластик и плюс стеклопластик, а учитывая алмазную и стеклянную составляющую, еще и абразивная выше меры) да и дорогое удовольствие этот алмазный инструмент.
скажем фигурные вырезались в два этапа, сверлили алмазом (кольцевое сверло), а потом прорезали алмазной дисковой пилой. таким образом уменьшали нагрузки на инструмент и за одно количество образуемой пыли.
P.S. Я правильно вас понял, речь о композитах на основе стеклоткани (или чему-то подобному)?

[Pavel Samofalov]

Сообщение от T-Yoke P.S. Я правильно вас понял, речь о композитах на основе стеклоткани (или чему-то подобному)?

Нет, стеклоткань интересный материал, но недостаточно прочный, интересуют именно арамидные волокна с пределом прочности при растяжении от 500кг/мм2. Но возможно я просто не знаю о новых высокопрочных синтетических материалах, если есть волокна по своим свойствам сравнимы с арамидами, то они мне тоже интересны. Вообще интересная ситуация получается, что такое кевлар знают все, но литературы посвященной арамидной группе материалов, днём с огнём не сыщешь. А ведь эти материалы используют в промышленности уже более 30 лет.

До сих пор не существет нормальных технологий по утилизации.

А почему проблема с утилизацией? Ведь арамиды при высокой температуре просто разлагаются (430-480°C).

Кто-нибудь владеет информацией, поддаётся ли арамид гидроабразивной обработки, как в составе композиции, так и отдельно?

[MMV]

Нет, стеклоткань интересный материал, но недостаточно прочный

???

Прочность арамидных волокон 2600...3000 МПа, стекловолокон 1700...2600 МПа в зависимости от типа. Невелико преимущество при всех недостатках, основной из которых - цена, кроме того они еще и при солнечном свете разлагаются. Если Вас интересуют именно органические волокна, то бывают еще полиэтиленовые, близкие по свойствам к арамидным, но чтобы у нас выпускались изделия на их основе я не слышал и по цене не знаю, вероятно если бы был широко налажен промышленный выпуск, стоили бы недорого... Но опять же - теплостойкость низкая...

[Pavel Samofalov]

MMV, по-моему приведённые вами данные по прочности волокон, являются существенно заниженными, в тех справочных материалах которыми я располагаю, указанны другие величины.

Давайте проведем небольшой сравнительный анализ по основным физическим свойствам. Возьмем для примера наиболее прочные распространенные волокна российских производителей. Арамидные волокна будет представлять известная марка АРМОС, а стеклянные волокна известная высокопрочная марка ВМП.

Плотность:
Армос -1420 кг/м3
ВМП -2560 кг/м3, то есть почти в два раза тяжелее

Модуль упругости:
Армос – 150 ГПа
ВМП – 95 ГПа

Удлинение при разрыве, %:
Армос – 2,5
ВМП – 4,8

А вот, что касается прочности, в принципе она сравнима, у армос гарантированная 4,5 ГПа, у ВМП тоже может достигать этой величины. Но есть одно большое НО! Высокая прочность сохраняется только у неповреждённого волокна. А как известно стекловолокно не отличается высокой сопротивляемостью к механическим повреждениям, тоже можно сказать и про углеродное волокно, но в меньшей степени. А арамиды тем и привлекли моё внимание, что имеют высокую сопротивляемость механическим повреждениям. Попробуйте перерезать арамидный трос, это практически невозможно сделать, без применения спец. средств. Эта особенность и является основным преимуществом арамидов, перед другими типами волокон. Конечно безусловным преимуществом стеклянных волокон является относительно низкая стоимость.

[T-Yoke]

Сообщение от Pavel Samofalov ...есть одно большое НО! Высокая прочность сохраняется только у неповреждённого волокна. А как известно стекловолокно не отличается высокой сопротивляемостью к механическим повреждениям, тоже можно сказать и про углеродное волокно, но в меньшей степени. А арамиды тем и привлекли моё внимание, что имеют высокую сопротивляемость механическим повреждениям...

Так ведь создание именно композита из основы (волокон, ткани и проч.) и заполнителя из смол и было тем решение позволяющее обойти этот недостаток, с низкой прочностью отдельных волокон основы.

[MMV]

по-моему приведённые вами данные по прочности волокон, являются существенно заниженными

Да нет, это данные для кевларов, кстати у Армоса и СВМ показатели действительно выше, чем у Кевлара.

Я в принципе не спорю что лучшее/хужее, само собой, все имеет свою рациональную область применения, я потому и спрашиваю, что если это применительно, например к авиации, то это одно... Там - да, низкая плотность может быть решающим фактором, за каждый килограмм борятся... А если емкости какие, или трубы, то лучше стеклоткани, и соответственно стеклопластики, но тоже не везде, зависит, например, от агрессивности среды...

[Pavel Samofalov]

Сообщение от T-Yoke Так ведь создание именно композита из основы (волокон, ткани и проч.) и заполнителя из смол и было тем решение позволяющее обойти этот недостаток, с низкой прочностью отдельных волокон основы.

А вот и неправда, у меня есть знакомый финн, живёт тем, что ремонтирует лодки, небольшие яхты и катера. Я тут с ним пообщался на эту тему и он сказал что композиции армированные арамидными волокнами (тканями) и композиции армированные стеклянными волокнами (тканями) разрушаются по-разному. В первом случае разрушение обычно ограничивается трещинами, при очень сильном ударе распределённом по большой площади, заполнитель крошится на маленькие кусочки и осыпается, армируемая часть композиции при этом нередко остаётся невредимой. В свою очередь, композиция армированная стеклянным волокном при запредельном динамическом воздействии, разрушается вместе с армирующем элементом, из чего можно сделать вывод, что разрушения волокна происходит вследствие повреждения волокон острыми кромками заполнителя, которые образуются при раскалывании композиции.

И всё же хочу заметить, что тема идёт не в том направлении, которое я ожидал. Мне хочется собрать информацию именно о композициях на основе арамидных волокон, дабы в работе опираться не только на собственные умозаключения основанные на очень скудной теоретической информации. Здесь в теме вы пытаетесь убедить меня в том, что в машиностроении в подавляющем большинстве случаев наиболее рационально использовать композиции на основе стеклянного волокна, дак я же и не спорю, так оно и есть. Но это несколько не ослабляет мой интерес к арамидам, я продолжаю изучать этот материал, но информации очень мало.

Мне не удаётся найти информации, о том каким образом можно сделать аккуратное отверстие в прорезиненной арамидной ткани, я имею в виду конвейерные ленты повышенной прочности, к моему удивлению выяснилось, что японцы, несмотря на дороговизну используют в транспортных системах преимущественно именно этот тип лент. Некому не приходилось работать с этим материалом, каким образом он обрабатывается?

[T-Yoke]

Сообщение от Pavel Samofalov ...хочу заметить, что тема идёт не в том направлении, которое я ожидал. Мне хочется собрать информацию именно о композициях на основе арамидных волокон, дабы в работе опираться не только на собственные умозаключения основанные на очень скудной теоретической информации. Здесь в теме вы пытаетесь убедить меня в том, что в машиностроении в подавляющем большинстве случаев наиболее рационально использовать композиции на основе стеклянного волокна... Мне не удаётся найти информации, о том каким образом можно сделать аккуратное отверстие в прорезиненной арамидной ткани, я имею в виду конвейерные ленты повышенной прочности, к моему удивлению выяснилось, что японцы, несмотря на дороговизну используют в транспортных системах преимущественно именно этот тип лент...

Ни в коем случае не пытался вас убедить в чем-то, упаси бог, тем более в композитах я не специалист.
Только свое личное впечатление от работы с композитами, не более того.
А по поводу отверстий...
А чем не устраивают лезерные технологии резки? Мне кажется самое им место.
Кроме того есть еще гидрорезка, тоже все что угодно режет. А для ваших конвейерных лент очень даже применима.

[Pavel Samofalov]

Сообщение от T-Yoke А чем не устраивают лезерные технологии резки? Мне кажется самое им место. Кроме того есть еще гидрорезка, тоже все что угодно режет. А для ваших конвейерных лент очень даже применима.

Я думал над этим, с гидроабразивной резкой попроще, в плане возможности закрепить деталь на рабочем столе. Но как себя поведёт струя при резке арамида? Здесь есть сомнения, у моих знакомых занимающихся оказанием услуг гидрорезки нет опыта работы с композициями на основе арамидов и в технических рекомендациях к оборудованию тоже нет ни слова. Хотя скорей всего это не проблема, вопрос будет лишь в подборе оптимальных параметров.
А вот с лазерной резкой мне кажется посложнее, если рассчитывать только на стандартные машины, то возникает проблема связанная с защитным кожухом ограничивающем рабочую поверхность, то есть разместить пятидесятиметровый рулон в рабочей зоне, кажется мне невозможным без изменения конструкции защитного кожуха.

[T-Yoke]

Сообщение от Pavel Samofalov Я думал над этим, с гидроабразивной резкой попроще, в плане возможности закрепить деталь на рабочем столе. Но как себя поведёт струя при резке арамида?...

Уточню. Есть две, принципиально отличающиеся, технологии обработки струей воды под высоким давлением (гидроабразивная обработка и резка водой без абразива) В вашем случае скорее всего абразив не понадобится.

Сообщение от Pavel Samofalov ... А вот с лазерной резкой мне кажется посложнее, если рассчитывать только на стандартные машины, то возникает проблема связанная с защитным кожухом ограничивающем рабочую поверхность, то есть разместить пятидесятиметровый рулон в рабочей зоне, кажется мне невозможным без изменения конструкции защитного кожуха.

Что касается лазерной резки, то не очень понял что вас смущает в конструкции защитного кожуха. Кожух ведь не прижимает заготовку, в вашем случае ленту, а находится на некотором расстоянии от неё или вовсе отсутствует, если работа идет в закрытой зоне. Значит вполне возможно обрабатывать вашу ленту. Например участками. С периодической подачей каким-нибудь дополнительным устройством барабанного типа, на котором смотана ваша лента. Это возможно даже в случае использования "бесконечной" ленты. Точность подачи подобных устройств вполне достаточная.
Так что не разделяю вашего пессимизма.

[005]

У нас есть гидрорезка, однажды резали пластину из трех слоев карбон-кевлала на эпоксидной основе. прекрасно режется как по маслу.
А вообще из личного опыта - чистая кевларовая тряпка еще и сложно
клеится эпоксидкой, типа смачивается плохо. Оказалось что есть другая вещь - карбон-кевлар - тряпка свитая из карбоновых и кевларовых нитей. Делали лодки - гораздо удобнее в работе да и карбон придает
жесткость материалу

[T-Yoke]

Сообщение от 005 У нас есть гидрорезка, однажды резали пластину из трех слоев карбон-кевлала на эпоксидной основе. прекрасно режется как по маслу...

Что-то вы меня в тупик поставили
Так проблемы с гидрорезкой решены? Или есть какие-то непреодолимые сложности заставляющие искать альтернативу?