Получение вольфрамовой нити путем порошковой металлургии

• 1. Разработать технологический процесс изготовления вольфрамовой нити методом порошковой металлургии
• 1.1 История технологии изготовления вольфрамовых нитей
• 1.2 Вольфрам и технология его производства
• 1.3 Технология изготовления вольфрамовых нитей
• 1.4 Достоинства и недостатки вольфрамовой нити
• 1.5 Применение вольфрамовой нити
• 2. Разработать технологический процесс изготовления флюзеляжа самолета из композиционного материала
• 2.1 Флюзеляж самолета
• 2.2 Выбор материала
• 2.3 Описание конструкции флюзеляжа самолета
• 2.4 Методы получения армирующего и матричного материала
• 2.5 Расчет объемной доли армирующего и матричного материала, выбор распределения армирующих элементов.
• Список литературы

1. Разработать технологический процесс изготовления вольфрамовой нити методом порошковой металлургии

1.1 История технологии изготовления вольфрамовых нитей

Объемы производства вольфрамовой проволоки имеют небольшую долю среди всех отраслей применения вольфрама, но развитие технологии ее получения сыграло ключевую роль в развитии порошковой металлургии тугоплавких соединений.

С 1878, когда Свон продемонстрировал в Ньюкасле изобретенные им восьмии шестнадцатисвечевые угольные лампы, шел поиск более подходящего материала для изготовления нитей накаливания. Первая угольная лампа обладала эффективностью всего 1 люмен/ватт, которая была увеличена в следующие 20 лет модификацией методов обработки угля в два с половиной раза. К 1898 светоотдача таких лампочек составляла 3 люмен/ватт. Угольные нити в те времена нагревались пропусканием электрического тока в атмосфере паров тяжелых углеводородов. При пиролизе последних образующийся углерод заполнял поры и неровности нити, придавая ей яркий металлический блеск.

В конце 19 в. фон Вельсбах впервые изготовил металлическую нить для ламп накаливания. Он сделал ее из осмия (Т_пл = 2700° С). Осмиевые нити обладали эффективностью 6 люмен/ватт, однако, осмий — редкий и чрезвычайно дорогой элемент платиновой группы, поэтому широкого применения в изготовлении бытовых устройств не нашел. Тантал с температурой плавления 2996° С широко использовался в виде вытянутой проволоки с 1903 по 1911 благодаря работам фон Болтона из фирмы Сименс и Хальске. Эффективность танталовых ламп составляла 7 люмен/ватт.

Вольфрам начал применяться в лампах накаливания в 1904 и вытеснил в этом качестве все остальные металлы к 1911. Обычная лампа накаливания с вольфрамовой нитью обладает свечением 12 люмен/ватт, а лампы, работающие под высоким напряжением — 22 люмен/ватт. Современные флуоресцентные лампы с вольфрамовым катодом имеют эффективность порядка 50 люмен/ватт.

В 1904 на фирме «Сименс-Хальске» попытались применить разработанный для тантала процесс волочения проволоки для более тугоплавких металлов, таких как вольфрам и торий. Жесткость и недостаток ковкости вольфрама не позволили гладко провести процесс. Тем не менее, позже, в 1913;1914, было показано, что расплавленный вольфрам может быть раскатан и вытянут с использованием процедуры частичного восстановления. Электрическую дугу пропускали между вольфрамовым стержнем и частично расплавленной вольфрамовой капелькой, помещенной в графитовый тигель, покрытый изнутри вольфрамовым порошком и находящийся в атмосфере водорода. Тем самым были получены небольшие капли расплавленного вольфрама, около 10 мм в диаметре и 20−30 мм в длину. Хотя и с трудом, но с ними уже можно было работать.

В те же годы Юст и Ханнаман запатентовали процесс изготовления вольфрамовых нитей. Тонкий металлический порошок смешивался с органическим связующим, полученная паста пропускалась через фильеры и нагревалась в специальной атмосфере для удаления связующего, при этом получалась тонкая нить чистого вольфрама.

В 1906;1907 был разработан хорошо известный процесс экструзии, применявшийся до начала 1910;х. Черный вольфрамовый порошок очень тонкого помола смешивался с декстрином или крахмалом до образования пластичной массы. Гидравлическим давлением эта масса продавливалась через тонкие алмазные сита. Получающаяся таким образом нить оказывалась достаточно прочной для того, чтобы быть намотанной на катушки и высушенной. Далее нити разрезались на «шпильки», которые нагревались в атмосфере инертного газа до температуры красного каления для удаления остатков влаги и легких углеводородов. Каждая «шпилька» закреплялась в зажиме и нагревалась в атмосфере водорода до яркого свечения пропусканием электрического тока. Это приводило к окончательному удалению нежелательных примесей. При высоких температурах отдельные маленькие частицы вольфрама сплавляются и образуют однородную твердую металлическую нить. Эти нити эластичны, хотя и хрупки.

В начале 20 в. Юст и Ханнаман разработали другой процесс, отличающийся своей оригинальностью. Угольная нить диаметром 0,02 мм покрывалась вольфрамом путем накаливания в атмосфере водорода и паров гексахлорида вольфрама. Покрытая таким образом нить нагревалась до яркого свечения в водороде при пониженном давлении. При этом вольфрамовая оболочка и углеродное ядро полностью сплавлялись друг с другом, образуя карбид вольфрама. Получающаяся нить имела белый цвет и была хрупкой. Далее нить нагревалась в токе водорода, который взаимодействовал с углеродом, оставляя компактную нить из чистого вольфрама. Нити обладали теми же характеристиками, что и полученные в процессе экструзии.

В 1909 американцу Кулиджу удалось получить ковкий вольфрам без применения наполнителей, а лишь с помощью разумной температурной и механической обработки. Основная проблема в получении вольфрамовой проволоки заключалась в быстром окислении вольфрама при высоких температурах и наличии зернистой структуры в получающемся вольфраме, которая приводила к его хрупкости.

Современное производство вольфрамовой проволоки является сложным и точным технологическим процессом. Исходным сырьем служит порошковый вольфрам, получаемый восстановлением паравольфрамата аммония.

1.2 Вольфрам и технология его производства

Вольфрам — это химический элемент 4-й группы, имеющий атомный номер 74 в периодической системе Дмитрия Ивановича Менделеева, обозначается W (Wolframium). Металл был открыт и выделен двумя испанскими учеными-химиками братьями д’Элуяр в 1783 году. Само название «Wolframium» перешло на элемент с ранее известного минерала вольфрамит, который был известен ещё в XVI в., его тогда называли «волчья пена», или «Spumalupi» на латыни, на немецком языке данное словосочетание звучит как «WolfRahm» (Вольфрам). В настоящее время в США, Франции, Великобритании и некоторых других странах для наименования вольфрама используется название «tungsten» (от шведского tungsten, что переводится как «тяжелый камень»).

Вольфрам — твердый переходный металл серого цвета. Основное применение вольфрама — роль основы в тугоплавких материалах в металлургии. Вольфрам является крайне тугоплавким, в нормальных условиях металл химически стоек.

От всех других металлов вольфрам отличается необычной твердостью, тяжестью и тугоплавкостью. Плотность данного металла почти вдвое больше чем у свинца, если быть точным, то в 1,7 раза. При всем этом атомная масса вольфрама ниже и имеет значение 184 против 207 у свинца.

Вольфрам — металл светло-серого цвета, показатели температуры плавления и кипения у данного металла самые высокие. Благодаря пластичности и тугоплавкости вольфрама есть возможность его использования в качестве нитей накаливания осветительных приборов, в кинескопах, а также в других вакуумных трубках.

Известны двадцать вольфрамовых минералов. Самые распространенные: минералы группы шеелита вольфрамита, которые имеют промышленное значение. Реже можно встретить сульфид вольфрамита, т. е. тунгстенсит (WS2) и окисноподобные соединения — ферро — и купротунгстит, тунгстит, гидротунгстит. Широко распространены вады, псиломеланы с высоким содержанием вольфрама.

вольфрамовая нить фюзеляж самолет В зависимости от условия залеганий, морфологии и типа вольфрамовых месторождений при их разработке используются открытые, подземные, и комбинированные способы.

В настоящее время нет методов получения вольфрама непосредственно из концентратов. В связи с этим сначала из концентрата выделяют промежуточные соединения, а из них потом получают металлический вольфрам. Выделение вольфрама включает: разложение концентратов, затем переход металла в соединения, из которых он отделяется от остальных сопровождающих его элементов. Выделение вольфрамовой кислоты, т. е. чистого химического соединения вольфрам, продолжается последующим производством вольфрама в металлическом виде.

Вольфрам используется в производстве машин и оборудования металлообрабатывающей, строительной и горнодобывающей промышленности, при изготовлении светильников и ламп, в транспорте и электронной индустрии, в химической промышленности и прочих сферах.

Изготовленный из вольфрамовой стали инструмент способен выдерживать огромные скорости интенсивнейших процессов в металлообработке. Скорость резания с использованием такого инструмента обычно измеряется в десятках метров за секунду.

Вольфрам довольно слабо распространен в природе. Содержание металла в земной коре по массе составляет около 1,3· 10^?4%. Основными минералами, содержащими вольфрам, являются природные вольфраматы: шеелит, первоначально называемый тунгстеном, и вольфрамит.

Производство вольфрама

Первой стадией при получении вольфрама является обогащение руды, т. е. отделение ценных компонентов из основной рудной массы, пустой породы. Используются такие же методы обогащения, как и для других тяжелых металлических руд: измельчение и флотация, а затем магнитная сепарация (вольфрамитные руды) и окислительный обжиг. Полученный таким методом концентрат обычно сжигают с избытком соды, приводя вольфрам тем самым в растворимое состояние, т. е. в вольфрамит натрия.

Другой метод получения данного вещества — это выщелачивание. Вольфрам извлекается при помощи содового раствора при повышенной температуре и под давлением, затем следует нейтрализация и выпадение осадка вольфрамата кальция, т. е. шеелита. Шеелит получают потому, что из него довольно легко добыть очищенную окись вольфрама.

CaWO₄ > H₂WO₄ или (NH₄) ₂WO₄ > WO₃

Окись вольфрама получают еще и через хлориды. Концентрат вольфрама обрабатывают газообразным хлором при повышенной температуре. При этом образуются хлориды вольфрама, которые путем возгонки легко отделяются от других хлоридов. Полученный хлорид можно пустить на получение окиси либо сразу добывать из него металл.

На следующем этапе окиси и хлориды преобразуются в металлический вольфрам. Для восстановления вольфрамовой окиси лучше всего использовать водород. При таком восстановлении металл получается наиболее чистым. Восстановление окиси проходит в специальной трубчатой печи, где «лодка» с WO₃продвигается через несколько температурных зон. Навстречу «лодочке» поступает сухой водород, Восстановление оксида происходит в горячих (450−600°C) и холодных зонах (750−1100°C). В холодных зонах происходит восстановление до WO₂, а дальше — до металла. С течением времени прохождения по горячей зоне, крупицы порошкового вольфрама изменяют свой размер.

Восстановление может проходить не только под при подаче водорода. Часто используется уголь. За счет твердого восстановителя производство упрощается, но температура в данном случае должна достигать 1300 °C. Сам уголь и примеси, которые в нем всегда содержатся, вступая с вольфрамом в реакцию, образуют карбиды др. соединения. В результате металл загрязняется. А ведь в электротехнической отрасли используется только высококачественный вольфрам. Даже 0,1% примеси железа делают вольфрам для изготовления наиболее тонкой проволоки, т.к. он становится намного более хрупким.

Выделение вольфрама из хлоридов основывается на пиролизе. Вольфрам и хлор образуют некоторые соединения. Избыток хлора позволяет всех их перевести в WCl6, а он в свою очередь при температуре 1600 °C разлагается на хлор и вольфрам. Если присутствует водород, процесс начинается идти при 1000 °C.

Именно так получают вольфрам в виде порошка, который потом прессуется при высокой температуре в токе водорода. Первая стадия прессовки (нагревание примерно до 1100−1300°C) дает ломкий пористый слиток. Затем прессование продолжается, а температура начинает повышаться почти до температуры плавления вольфрама. В такой среде металл начинает становиться сплошным и постепенно приобретает свои качества и свойства.

В среднем 30% получаемого в промышленности вольфрама — это вольфрам из вторсырья. Вольфрамовый лом, опилки, стружки и порошок окисляют и переводят в паравольфрамат аммония. Как правило, лом режущих сталей утилизируется на предприятии, производящем эти же стали. Лом из электродов, ламп накаливания и химических реактивов почти нигде не перерабатывают.

1.3 Технология изготовления вольфрамовых нитей

Вольфрамовый порошок, применяемый для производства проволоки, должен иметь высокую чистоту. Обычно смешивают порошки вольфрама различного происхождения, чтобы усреднить качество металла. Смешиваются они в мельницах и во избежание окисления нагретого трением металла в камеру пропускают поток азота. Затем порошок прессуется в стальных пресс-формах на гидравлических или пневматических прессах (5−25 кг/мм²). В случае использования загрязненных порошков, прессовка получается хрупкой, и для устранения этого эффекта добавляется полностью окисляемое органическое связующее. На следующей стадии производится предварительное спекание штабиков. При нагревании и охлаждении прессовок в потоке водорода их механические свойства улучшаются. Прессовки еще остаются достаточно хрупкими, и их плотность составляет 60−70% от плотности вольфрама, поэтому штабики подвергают высокотемпературному спеканию. Штабик зажимается между контактами, охлаждаемыми водой, и в атмосфере сухого водорода через него пропускается ток для нагрева его почти до температуры плавления. За счет нагревания вольфрам спекается и его плотность возрастает до 85−95% от кристаллического, в то же время увеличиваются размеры зерен, растут кристаллы вольфрама. Затем следует ковка при высокой (1200−1500° С) температуре. В специальном аппарате штабики пропускаются через камеру, которая сдавливается молотом. За одно пропускание диаметр штабика уменьшается на 12%. При ковке кристаллы вольфрама удлиняются, создается фибриллярная структура. После ковки следует протяжка проволоки. Стержни смазываются и пропускаются через сита из алмаза или карбида вольфрама. Степень вытяжки зависит от назначения получаемых изделий. Диаметр получаемой проволоки составляет около 13 мкм.

1.4 Достоинства и недостатки вольфрамовой нити

Достоинства

Вольфрам — самой тугоплавкий из металлов, его t° плавления +3422°C. Вольфрамовая нить жаростойка, имеет минимальный коэффициент температурного расширения, у нее очень высокое электросопротивление и светоотдача, высокое сопротивление температурной ползучести, хорошая теплопроводность.

Недостатки:

Вольфрам относится к редким элементам земной коры. Сложность получения его в чистом виде и капризность вольфрама при обработке — все это сказывается на себестоимости вольфрамового нити.

1.5 Применение вольфрамовой нити

Сегодня вольфрамовая нить активно применяется в радиотехнике и электронике. Часто используются нити для ламп накаливания, в кинескопах, в различных вакуумных трубках. Изделия марок ВЧ, ВА, ВРН нашли свое применение в спиралях, телах накаливания, катодах электронных устройств, элементах полупроводниковых приборов, деталях рентгеновских трубок, петлевых подогревателей и многом другом.

Вольфрамовая нить применяется: для изготовления нитей электрических ламп накаливания и электронно-лучевых трубок, в производстве тиглей для испарения металлов, в контактах автомобильных распределителей зажигания, в мишенях рентгеновских трубок; в качестве обмоток и нагревательных элементов электрических печей и как конструкционный материал для космических и других аппаратов, эксплуатируемых при высоких температурах, для игл в лазерной медицине. Вольфрамовая нить (ф60 мкм), покрытая тонким слоем Ga-As служит диодом памяти ЭВМ.

2. Разработать технологический процесс изготовления флюзеляжа самолета из композиционного материала

2.1 Флюзеляж самолета

Фюзеляж (фр. fuselage, от fuseau — веретено) — корпус летательного аппарата. Связывает между собой крылья, оперение и (иногда) шасси. Фюзеляж самолёта предназначен для размещения экипажа, оборудования и целевой нагрузки. В фюзеляже может размещаться топливо, шасси, двигатели.

Являясь строительной основой конструкции самолёта, он объединяет в силовом отношении в единое целое все его части. Основным требованием к фюзеляжу является выполнение им своего функционального назначения в соответствии с назначением самолёта и условиями его использования при наименьшей массе конструкции фюзеляжа.

Выполнение этого требования достигается:

— выбором таких внешних форм и значений параметров фюзеляжа, при которых получаются минимальное его лобовое сопротивление и наибольшие полезные объёмы при определившихся габаритах;

— использованием несущих фюзеляжей, создающих значительную (до 40%) подъёмную силу в интегральных схемах самолёта. Это позволяет уменьшить площадь крыла и снизить его массу;

— рациональным использованием полезных объёмов за счёт повышения плотности компоновки, а также за счёт более компактного размещения грузов вблизи ЦМ. Последнее способствует уменьшению массовых моментов инерции и улучшению характеристик маневренности, а сужение диапазона изменения центровок при различных вариантах загрузки, выгорании топлива, расходе боеприпасов обеспечивает большую стабильность характеристик устойчивости и управляемости самолёта;

— согласованием силовой схемы фюзеляжа с силовыми схемами присоединенных к нему агрегатов. При этом необходимо обеспечить: надёжное крепление, передачу и уравновешивание нагрузок от силовых элементов крыла, оперения, шасси, силовой установки на силовых элементах фюзеляжа; восприятие массовых сил от целевой нагрузки, оборудования и от конструкции фюзеляжа, а также от аэродинамической нагрузки, действующей на фюзеляж, и нагрузки от избыточного давления в гермокабине.

Должно быть обеспечено удобство подходов к различным агрегатам, размещённым в фюзеляже, для их осмотра и ремонта; удобство входа и выхода экипажа и пассажиров, выброса десантников и вооружения, удобство погрузки, швартовки и выгрузки предназначенных для перевозки грузов. Пассажирам и экипажу должны быть обеспечены необходимые жизненные условия и определённый уровень комфорта при полёте на большой высоте, тепло — звукоизоляция кабин, возможность быстрого и безопасного аварийного покидания самолёта, экипажу — хороший обзор.

2.2 Выбор материала

В авиационной технике из-за особенностей эксплуатации предъявляются высокие требования к материалам. Материалы, применяемые для конструирования летательных аппаратов, должны обеспечивать необходимую прочность и жёсткость конструкции, должны обладать атмосферостойкостью. При этом материал должен предусматривать возможность изготовления изделия сложной формы и по возможности без дополнительных крепёжных элементов, увеличивающих массу самолёта.

Композиционные материалы, благодаря своим качествам (высокая удельная прочность, возможность управления структурой и формообразования изделий практически любой геометрии, лёгкость комбинирования с разными материалами), нашли широкое применение в самолётостроении.

В качестве основного материала для флюзеляжа самолета используется трехслойная конструкция: два слоя из стеклопластика, соединённые слоем пенопласта. Стеклопластик обеспечивает прочность, а промежуточный слой пенопласта предохраняет несущие слои от потери устойчивости. Внешний лицевой слой выкладывается препрег с электроизоляционной стеклотканью Эз-200, что в сочетании со слоем гелькоута обеспечивает гладкую поверхность. Это важно для уменьшения аэродинамического сопротивления фюзеляжа. Поверх выкладывается два слоя препрега на основе стеклоткани Т10−80. Это основной несущий слой, его более грубая структура скрывается тканью Эз-200. Далее укладывается листовой пенопласт и слой тканиЭз-200. Пенопласт имеет низкую плотность и высокую адгезию к эпоксидному связующему. Такая конструкция обладает высокой удельной прочностью и достаточной жёсткостью.

В качестве связующего используется композиция на основе эпоксидной смолы ЭД-6, которая обладает более высокими механическими свойствами по сравнению, например, с полиэфирной. Кроме того, эпоксидная смола хорошо противостоит атмосферным воздействиям, что позволяет использовать её в конструкциях, работающих на открытом воздухе.

Для придания конструкции фюзеляжа устойчивости, жёсткости, а также прочности в местах крепления силовых узлов, оперения и шасси вводится поперечный набор шпангоутов и рёбер из древесины (ясень). Древесина имеет низкую плотность и хорошо склеивается со стеклопластиком при помощи клея на основе эпоксидных смол.

Допускаемые значения нормальных и касательных напряжений для некоторых материалов, часто используемых для постройки лёгких самолётов, приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Характеристики материалов для изготовления обшивок, стенок лонжеронов, нервюр, шпангоутов, работающих на кручение и сдвиг

2.3 Описание конструкции флюзеляжа самолета

В силовом отношении фюзеляж связывает между собой отдельные части летательного аппарата, являясь базой-опорой, для крыла, оперения, шасси, силовой установки и т. д. Внешняя форма фюзеляжа определяется назначением самолёта, расположением двигателей и другими факторами. Идеальной формой фюзеляжа является тело вращения, геометрические параметры которого зависят от скорости. Для малых скоростей лучшая форма — каплевидное тело.

С целью уменьшения сил лобового сопротивления фюзеляжа габариты его поперечного сечения должны быть минимальными. Круглое сечение наиболее рационально и технологически более выгодно. Применение овальных и более сложных форм продиктовано стремлением уменьшить сопротивление при хорошем использовании внутреннего пространства.

К конструкции фюзеляжа предъявляются следующие требования:

обеспечение хорошей аэродинамики (минимальное лобовое сопротивление встречному потока воздуха, обтекаемая форма, плавные линии, минимальное число выступающих элементов, наименьшее поперечное сечение);

хорошее использование внутреннего пространства, удобство размещения и установки оборудования, доступ к внутренним элементам;

высокая технологичность конструкции (простота изготовления, низкая стоимость, разумная расчленённость, взаимозаменяемость и др.);

конструктивные и весовые требования (достаточная прочность и жесткость конструкции при минимальной массе, отсутствие остаточных деформаций при нагрузках не превышающих эксплуатационные, обоснованное и удобное крепление крыльев, оперения, шасси и силовой установки).

С учётом этих требований принята следующая конструкция фюзеляжа.

Фюзеляж состоит из двух симметричных относительно миделевого сечения половин, что облегчает установку внутренних усиливающих деталей. Он имеет обшивочную структуру: оболочка из стеклопластика, усиленная поперечными шпангоутами из ясеня. К носовому шпангоуту крепится капот при помощи винтов и моторама. В месте крепления стойки шасси приклеивается деревянная площадка с заформованными гайками под крепёжные болты. Для установки блока управления, топливных баков и полезной нагрузки предусмотрены полки. Крепление съёмных крыльев состоит из стелопластиковых труб, которые продеваются через фюзеляж и опираются на деревянные нервюры, выполненные заодно с фюзеляжем на выступающих частях.

В плане фюзеляж имеет сужающуюся к хвосту форму. Поперечное сечение в носовой части имеет овальную форму с сужением книзу (это обусловлено установкой двигателя со смещением вверх), в средней и хвостовой части — овальное. В верхней средней части фюзеляжа имеется люк для установки оборудования.

Горизонтальное и вертикальное оперение установлено в хвосте и состоит из киля, выполненного заодно с фюзеляжем, и съёмных стабилизаторов. Они имеют трапециевидную форму и состоят из стеклопластиковой оболочки с поперечными деревянными нервюрами. Руль направления и рули высоты имеют аэродинамические компенсаторы, представляющие собой часть рулевой поверхности, вынесенной вперёд за ось вращения у края руля. Компенсаторы служат для уменьшения шарнирного момента руля при больших углах отклонения руля на максимальной скорости, что позволяет снизить усилия необходимые для их управления.

При использовании БЛА в военных целях в качестве разведчика места установки силовой установки, оборудования и блока управления следует обклеить слоем тканого радиопоглощающего материала.

Рисунок 1 — Изготовление секции фюзеляжа из ПКМ

2.4 Методы получения армирующего и матричного материала

Стеклопластики являются одним из наиболее применяемых композиционных материалов. В 1979 г. в США было произведено более 900 тыс. т материалов данного типа. Такой большой объем выпуска стеклопластика связан с их высокими свойствами и относительно не высокой стоимостью. Для производства стеклопластика требуются стеклянные волокна различного типа. Стекло — это аморфный материал, не имеющий кристаллического строения. Стекловолокна имеют высокий уровень прочности в условиях действий растягивающих напряжений, являются очень хорошими электроизоляторами. Технологический процесс получения волокна заключается в подготовке кварцевого песка, известняка, борной кислоты глины, угля, флююрита и других компонентов, их перемешивании и плавлении в высокотемпературных печах. Стеклянный расплав из ванны поступает в емкости из платинового сплава, имеющий форму лодочки. Емкость для расплавленного стекла называют бушингом. В дне бушинга имеются отверстия диаметром 0,8.3,0 мм, через которое под действием гидрастатического давления экструдируются тонкие струи стекла. Затем стекло подвергается интенсивному механическому вытягиванию. Элементарные волокна охлаждаються в подфильерном холодильнике в потоке водяных брызг, объединяются в нить и пропускаются через устройство, в которую на нить наносится специальное покрытие — замасливатель. Следующий шаг заключается в пропитке волокон эпоксидным связующим. После отверждения обрабатываются методом прямого прессования. Температура обработки составляет 20.180 градусов.

В реактор из нержавеющей стали с пароводяной рубашкой и мешалкой загружают эпихлоргидрин и нагревают до 40−50°С. При работающей мешалке постепенно вводят дифенилолпропан. После растворения дифенилол пропана и получения однородного раствора тонкой струей из мерника добавляют раствор едкого натра и при 60−70°С проводят процесс конденсации, который продолжается 1,5−2ч. Все это время мешалка должна работать. После этого выключают обогрев аппарата, загружают воду, продолжая перемешивание. После прекращения перемешивания образовавшейся смоле дают отстояться. Разделение слоев происходит быстрее при 40−50°С. Отстоявшийся водный слой (сверху) отделяют, а оставшуюся смолу промывают теплой водой при 40−50°С. Количество воды определяется по объему (обычно двух-, трехкратное). Промывка (перемешивание, отстаивание с последующим отделением водного слоя) продолжается до полного удаления поваренной соли, образовавшейся при реакции. Промывка контролируется пробой (промывных вод) на присутствие хлора и щелочи.

Сушка смолы производится в том же аппарате. Для этого смолу нагревают до 40−50°С, подключают холодильник по прямой схеме (с вакуумом) и сушат до прекращения конденсации воды в холодильнике и вспенивания смолы. Сушку смолы производят и без вакуума-при атмосферном давлении и температуре около 120 °C. Сушка смолы продолжается до получения прозрачной пробы смолы при 20−25°С. Готовая смола сливается в алюминиевую тару.

В зависимости от молярного соотношения исходных компонентов конечные продукты могут быть жидкими, вязкими и твердыми.

В связи с тем, что промывку жидкой (низкомолекулярной) смолы производить значительно легче, чем вязкой (высокомолекулярной), сначала получают низкомолекулярные смолы, которые затем сплавляют с необходимым по расчету количеством дифенилол пропана и при этом получают необходимые высокомолекулярные смолы.

2.5 Расчет объемной доли армирующего и матричного материала, выбор распределения армирующих элементов.

Объем армирующего элемента определяем по формуле:

выражение, устанавливающие связь между прочностными и упругими характеристиками однонаправленного КМ через долю волокна в случае поперечного растяжения материала;

где дpv напряжение растяжение волокна; V доля стекловолокна; Em и Ef модули Юнга матрицы и волокна, соответственно; дpm прочность матрицы при растяжении;

Выразим долю стекловолокна:

сокращаем модули упругости, .

Подставим данные: дpv = 85МПа, дpm = 75 МПа

(_{Л) — армирующего элемента (0,4 018*195 = 0,78 кг)}

(_{Л) — матричного элемента. (0,3 128*125 = 0,4 кг)}

1. Колин Дж. Смителлс Вольфрам, М., Металлургиздат, 1958

2. Агте К., Вацек И. Вольфрам и молибден, М., Энергия, 1964

3. Фигуровский Н. А. Открытие элементов и происхождение их названий.М., Наука, 1970

4. Популярная библиотека химических элементов. М., Наука, 1983

5. Львов Н. П., Носиков А. Н., Антипов А. Н. Вольфрамосодержащие ферменты, т. 6,7. Биохимия, 2002

6. Стригунов В. М. «Расчет самолета на прочность»: М — Машиностроение 1984

7. Ефимов А. Н., Пархута А. Н. «Основы теории полета самолета»: М 1957

8. Авдонин А. С., Фигуровский В. И." Расчет на прочность летательных аппаратов": М 1985

9. Чумак В. И. «Расчет, проектирование и постройка сверхлегких самолетов»: М 1991

10. Самарин А. В., Голубев И. С. «Конструкция и проектирование летательных аппаратов»: М 1995

11. Бадягин А. А. «Проектирование самолетов»: М 1972

12. Канн С. Н., Свердлов И. А. «Расчёт самолёта на прочность»: М 1966.