Примеры из природы В природе с давних пор выполняются требования в отношении высоких ускорений и малых моментов инерции. Одним из ярких примеров является двигательный и прыжковый аппарат блохи. В пересчёте на человеческий рост блоха совершает прыжки из положения «стоя» на высоту около 300 метров и совершенно безболезненно переносит последующее приземление. Наша техника ещё не добилась подобных успехов, но мы уже на верном пути. В представленном здесь ва¬рианте технологии прецизионного прессования композиционных материалов из гибридной нити, состоящей из высокопрочных бесконечных армирующих волокон и воло¬кон из термопласта, в процессе вязания получают заготовку. При этом волокна откладываются таким образом, что они обеспечивают оптимальный армирующий эффект для конкретного нагружения. Эта компактная заготовка, точно рассчитанная на определённую нагрузку, помещается в разогретую пресс-форму, нагревается до достижения температуры плавления термопластичного ингредиента нити и затем прессуется до получения готовой конструкци¬онной детали из волокнистого композиционного материала. При этом термопластичные волокна гибридной нити образуют матрицу готового изделия. Поскольку волокна при прессовании сохраняют свою ориентацию, изделие приобретает прочностные характеристики, которые в него закладывает конструктор. В качестве армирующего волокна в настоящее время в основном используется углеродное волокно, в то время как матрица может состоять, например, из полиамида (Р 12), который в этой связи отличается очень высокой ударной вязкостью. Кроме указанной комбинации материалов, также могут применяться стеклянные или амидные волокна. В качестве материала для матрицы можно использовать, например, многие термопласты, в том числе, полиэфиркетон (РЕЕК). Функциональные элементы, которые при минимальном весе должны иметь максимальную устойчивость, существенно ослабляются производимыми впоследствии отверстиями, выемками либо резкими изменениями поперечного сечения. Именно в ослабленных местах часто кон¬центрируются силовые линии и, тем самым, действующие напряжения. В этом случае верным решением является использование материала Ignorex с бионическим арми¬рованием волокнами, которые могут беспрерывно проходить вокруг этих ослабленных мест. Таким образом, в этих узких областях находится такое же количество армирующих волокон, как и в местах, с полным поперечным сечением. Свобода выбора конструкции при распределении волокон Технология вязания позволяет добиться большей степени свободы при расчёте распределения волокон. За счёт различного количества слоев гибридных волокон в зависимости от местных условий можно выбирать различную толщину стенок конструкционной детали. Благодаря высокой точности технологии прессования, отпадает необходимость в дополнительной обработке резанием, при котором армирующие волокна часто повреждаются. Таким образом, обеспечивается непрерывный поток силовых линий в конструкционной де¬тали, оптимально разработанной для восприятия возникающей нагрузки. Современная технология вязания позволяет реализовывать комплексные филигранные распределения волокон. Тем самым, технология прецизионного прессования композиционных материалов с бионическим армированием волокнами может с успехом применяться для экономичного производства конструкционных деталей, в том числе в очень больших количествах. С помощью технологии прецизионного прессования композиционных материалов до сих пор изготавливались либо изделия с неупорядоченным распределением армирующих волокон, либо изделия со слоистой структурой из однонаправленных листов с определённой ориентацией волокон. В настоящее время на высокопроизводильных вязальных машинах прессованные изделия также приобретают заданную конструктором ориентацию волокон в направлении приложения нагрузки. Армирующие волокна изделий воспринимают заданные нагрузки даже в чрезвычайно компактном исполнении. Изогнутые формы возникают уже в пресс-форме, и при этом отпадает необходимость в дополнительном изгибании. Поэтому волокна растянуты также и в области изгибов и могут оптимально воспринимать усилия. Очевидно, что новая технология пользуется особым спросом в текстильном машиностроении. В этой отрасли используется множество деталей машин, подвергающихся высоким нагрузкам, которые стремительно ускоряются и резко тормозятся миллионы и миллионы раз. Кроме того, высокопрочные лёгкие изделия с малыми моментами инерции массы пользуются спросом повсюду, где отмечаются высокие нагрузки и высокие темпы. Например, переключающие и тормозные элементы велосипедов тоже должны быть лёгкими, выдерживать большие нагрузки, обладать ударной вязкостью и стабильностью формы. Особенно в области спортивного оборудования элементы, армированные ориентированными на нагружение волокнами, значительно расширяют свободу творчества конструктора. www.newchemistry.ru |
