ТИПЫ ДЕФЕКТОВ (СЛАБЫЕ МЕСТА)

При изготовлении композитных материалов много факторов процесса могут приводить к образованию дефектов различных типов или слабых мест. К счастью, большинство слабых мест образуется нечасто, может быть легко предотвращено или не особенно вредно для работы изделия. К дефектам, обычно представляющим наибольший интерес, относятся расслоения и пустоты. Это – несплошности в структуре, которые, в зависимости от местоположения, могут резко уменьшить прочность.

а) Расслаивание - разделение слоев в пределах ламината в результате образования газовых карманов или загрязнений. Расслаивание вызывается ненадлежащей подготовкой поверхности, включением чужеродного материала, или повреждающим воздействием во время транспортировки или обработки. (рис. 1).

Рис. П2.1. Расслоение

b) Пустоты - небольшие группы воздушных или газовых микропузырей, стремящихся расположиться вдоль границ слоев. Пустоты (см. рис. 2) обычно образуются по двум причинам:

• несовпадения в наборе используемых инструментов во время цикла отверждения, приводящие к неравномерному распределению давления по поверхности детали и образованию промежутков, которые не может заполнить смола;

• объединенное действие смолы с высоким содержанием летучих и короткого цикла затвердевания. (Если летучий компонент не был удален до того, как смола начала отверждаться, сформируются пустоты. Иногда пустоты формируются из-за того, что смолой адсорбируется влага. Надлежащее хранение и контроль за процессом предотвратят появлениедефекта).

Рис. П2.2. Пустоты и пористость

(с) Пористость - объединение воздушных и газовых микропузырей в локальной области в пределах объема материала. Вызывается прерванным течением смолы во время затвердевания, локальным чрезмерным нагревом или загрязнением смолы. Механические свойства должны деградировать при относительно высокой доле пористости, но влияние пористости оказывается минимальным, если ее доля составляет меньше, чем 3 %.

Рис. П2.3. Пористость

d) Включения - инородный материал, случайно попавший в пакетную заготовку, такой как поддерживающая бумага, лента и другие загрязнители.

Рис. П2.4. Включения

е) Изменения доли матричного материала — области, обогащенные смолой или с недостатком смолы, которые могут образоваться, когда ламинат уплотнен ненадлежащим образом, или течением ненадлежащим образом управляют во время затвердевания.

Рис. П2.5. Изменение объема (доли) связующего (смолы)

f) Изменения доли волокна - резкие изменения в ориентации волокон, появляющихся в виде морщин, искривлений, изменения расстояний и т.д., возникающие при укладке или затвердевании.

Рис. П2.6. Изменение объема (доли), укладки и ориентация волокна

g) Просветы при соединениях встык - промежутки между лентами или тканью, которые вызваны отсутствием опыта укладки.

Рис. П2.7. Просветы на стыках

h) Просветы при соединения встык сотовых элементов - открытые места между смежными сотовыми элементами или между сотовым элементом и прилегающим слоем, вызванные отсутствием опыта укладки

Рис. П2.8. Просветы на стыке сотовых элементов

i) Непроклей отсутствие связи в месте соединения между двумя различными элементами детали из-за загрязнения поверхности; плохая подгонка частей детали.

Рис. П2.9. Непроклей

j) Поверхностная царапина - узкая щель, вызванная случайным воздействием чего-то грубого или заостренного; может приводить к поломке волокон.

Рис. П2.10. Царапины на поверхностном слое

k) Поверхностная утяжина — искажение поверхности, вызванное инородным материалом, приводящее к деформированным, но не поломанным волокнам.

Рис. П2.11. Утяжина на поверхности

l) Потертый или сожженный материал - вызванный чрезвычайной высокой температурой во время отверждения или отмеченный значимым изменением цвета материала.

Рис. П2.12. Протертость (износ) ткани или прожженный материал

m) Сломанные волокна - прерванные или смещенные волокна в ламинате.

Рис. П2.13. Разрушенные волокна

n) Неправильный учет количество слоев - лишнее или недостаточно количество слоев в ламинате может и не повлиять на толщину ламината.

Рис. П2.14. Неточный учет количества слоев (различное число слоев может дать одинаковую толщину ламината)

о) Нарушенная последовательность слоев - ошибка в последовательности выкладки слоев, собранных в ламинате.

Рис. П2.15. Нарушенная последовательность выкладки слоев

р) Нарушенная выкладка слоя или его ориентация в композитном ламинате. Как правило, может допускаться отклонение в любом направлении без заметного влияния на прочность. Однако проблема иногда возникает, когда слои, совершенно не требующие указанного выравнивания, например, 45˚ или 90˚ оказываются там, где требуется 0˚.

Рис. П2.16. Нарушенная последовательность в укладке слоя

я

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана»

Факультет «Специальное машиностроение»

Кафедра СМ-13 «Ракетно-космические композитные конструкции»

ЖУРНАЛ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО КУРСУ

«ОСНОВЫ ФИЗИКО-ХИМИИ И ТЕХНОЛОГИИ КОМПОЗИТОВ»

Студент_____________                 Группа_________

Москва, 2018 г.