Совершенствование технологических режимов отверждения заготовок деталей из органопластиков под действием СВЧ излучения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.07, кандидат наук Гузева, Татьяна Александровна

• Гузева, Татьяна Александровна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Гузева, Татьяна Александровна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА ¡.ПРЕДПОСЫЛКИ ПОСТРОЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОТВЕРЖДЕНИЯ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ ИЗ ОРГАНОПЛАСТИКОВ

1.1. Полимерные композиционные материалы в машиностроительных конструкциях

1.2. Методы отверждения связующего в полимерных композиционных материалах и преимущества СВЧ-нагрева

1.3. Опыт математического моделирования СВЧ-нагрева диэлектриков

1.4. Методы определения теплофизических и электрофизических характеристик полимерных композиционных материалов

1.5. Методы и средства измерения температуры в деталях из композиционных материалов при термообработке СВЧ излучением

1.6. Структура технологического процесса и показатели

качества

Выводы по главе 1

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ ТЕРМООБРАБОТКИ ПРИ СВЧ-НАГРЕВЕ

2.1. Содержательная постановка задачи СВЧ-нагрева заготовки детали из полимерного композиционного материала

2.2. Физическая и математическая модели СВЧ-нагрева заготовки детали из органопластика

2.3. Программная реализация и условия моделирования

2.4. Определение характеристик композиционного материала, необходимых для тепловых расчетов

2.5. Результаты численного моделирования СВЧ-нагрева заготовки и их анализ

2.6. Прогнозирование режимов термообработки заготовки натурной композитной детали с помощью микроволнового излучения

2.7. Моделирование прогрева заготовки детали с датчиком

температуры

Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ОТВЕРЖДЕНИЕМ СВЯЗУЮЩЕГО В КОМПОЗИТНЫХ ДЕТАЛЯХ ПРИ НАГРЕВЕ СВЧ ИЗЛУЧЕНИЕМ

3.1. Экспериментальные образцы

3.2. Технология получения малоразмерных образцов

3.3. Измерение температуры экспериментальных образцов при СВЧ-нагреве

3.4. Технология получения натурных изделий

3.5. Микроструктурные и механические характеристики образцов органопластика, прошедших термообработку СВЧ излучением

3.6. Ожидаемые преимущества натурных изделий из органопластика по сравнению с аналогами

3.7. Преимущества разработанной технологии отверждения

полимерного связующего в заготовках деталей

Выводы по главе 3

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТОК В ОБЛАСТИ МИКРОВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

4.1. Методика прогнозирования параметров технологического процесса с помощью численного моделирования

4.2. Методика проведения технологического эксперимента по ускоренному отверждению полимерного связующего в заготовке композитной детали под действием микроволнового

излучения

4.3 Методика управления технологическим процессом отверждения полимерного связующего при микроволновой обработке

4.4. Методика микроструктурного анализа композиционных материалов в деталях, обработанных микроволновым излучением

4.5. Рекомендации по практическому применению СВЧ-нагрева для ускоренного отверждения связующего трубчатых

заготовок деталей из органопластиков

Выводы по главе 4

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ПКМ — полимерный композиционный материал

ФМХ - физико-механические характеристики

ТФХ - теплофизические характеристики

СВЧ - сверхвысоко частотная

РПГ - реактивный противотанковый гранатомет

РДТТ - ракетный двигатель твердого топлива

ОЗТ - обратная задача теплопроводности

ЭВМ - электронно-вычислительная машина

ЭФХ электрофизические характеристики

ОХ - оптические характеристики

ХА - хромель-алюмель

ХК - хромель-копель

МК - медь-константан

к.п.д. - коэффициент полезного действия

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологических режимов отверждения заготовок деталей из органопластиков под действием СВЧ излучения»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В перспективных машиностроительных конструкциях, имеющих форму цилиндрических оболочек, таких как: магистральные трубопроводы, контейнеры, емкости, корпуса химических реакторов, дымовые трубы, корабельные мачты, опоры и другие силовые элементы линий электропередач и мостов, в разнообразных летательных аппаратах предполагается широко использовать полимерные композиционные материалы (ГЖМ) [1, 2]. Эти материалы обладают ценным сочетанием физико-механических характеристик. Применение ГЖМ сдерживает операция отверждения связующего, которая занимает пятьдесят и более процентов от общей длительности производства. Наиболее часто отверждение заготовок проводят в автоклавах и электрических печах, что требует больших затрат энергии в силу низких значений энергетического к.п.д., но далеко не всегда обеспечивает требуемое качество готовых деталей. Таким образом, актуально совершенствование технологических режимов отверждения, в которых высокое качество продукции и производительность сочетаются с умеренной стоимостью оборудования и малыми энергетическими затратами.

Исследования последних лет выявили перспективность обработки диэлектриков с использованием энергии электромагнитных колебаний сверхвысоких частот (СВЧ) [3,4, 5, 6, 7, 8]. СВЧ-нагрев диэлектриков носит объемный характер [9]. Это значительно ускоряет процесс отверждения по сравнению с традиционными методами конвективного или лучистого нагрева, способствует формированию более однородного распределения температуры в заготовке, и, как следствие, получению деталей с лучшим качеством отверждения [10]. Размеры области СВЧ-нагрева в заготовке можно изменять подбором конструкции резонатора и отражателей.

Вместе с тем в освоении технико-экономических преимуществ СВЧ-нагрева заготовок деталей из ГЖМ преобладают интуитивно-эмпирические

методы, теоретический анализ строится на приближенных тепловых моделях, не позволяющих прогнозировать режимы обработки с требуемой точностью. Измерения температуры в технологических экспериментах часто носят косвенный характер и не дают объективных данных о состоянии обрабатываемой детали. Недостаточно освещены вопросы увязки технологических экспериментов и структурного анализа ПКМ в готовых деталях. Информация по использованию СВЧ-нагрева деталей из ПКМ с различными наполнителями и связующими носит отрывочный характер. В частности, не ясно, какие режимы предпочтительны для получения высококачественных деталей из органопластиков, а именно: как связаны между собой форма детали, ее пространственное расположение, состав исходных компонентов и завершенность процесса полимеризации с мощностью и продолжительностью СВЧ-нагрева.

Цель работы: снижение материальных затрат, повышение производительности и качества деталей из органопластиков при СВЧ-нагреве заготовок за счет расчетно-теоретического и экспериментального обоснования рациональных технологических режимов отверждения полимерного связующего.

Для достижения цели в диссертации решаются следующие задачи:

1. Разработка методики технологического эксперимента, реализующего преимущества СВЧ-нагрева заготовок деталей из органического наполнителя и полимерных смол.

2. Математическое моделирование технологической операции отверждения заготовок деталей из органопластика при СВЧ-нагреве с использованием современных программных продуктов.

3. Анализ завершенности процесса полимеризации при СВЧ-нагреве с помощью микроструктурных исследований экспериментальных образцов.

4. Отработка техники управления технологическим процессом с помощью контактных термоэлектрических датчиков при СВЧ-нагреве

экспериментальных образцов с приборной фильтрацией высокочастотных помех.

5. Подготовка рекомендаций по применению СВЧ-нагрева для ускоренной полимеризации трубчатых заготовок деталей из органопластиков.

Тема диссертации отвечала планам работ по реализации задач: Федеральной космической программы России на 2006-2015 гг. в части создания новых материалов и технологий производства конструкций ракетно-космической техники. Актуальность темы подтверждается участием автора диссертации в выполнении НИР по теме «Орбита-МГТУ», договор № (27-101-2011)-1001/186-2011 от 18.08.2011. Отдельные результаты получены при финансовой поддержке по проектам № 2.1.2/5865 и №2.1.2/11304 аналитической ведомственной целевой программы Министерства образования и науки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2011 гг.)», а также в рамках соглашениях о научно-техническом сотрудничестве с ЗАО «Центр высокопрочных материалов «Армированные композиты» № 29/05-13 от 01.06.2013 и ФГБОУ ВПО «НИУ «Высшая школа экономики» №16/11-13 от 23.10.13.

Научная новизна диссертации

1. Впервые проведены исследования по отверждению в СВЧ поле образцов, с наполнителем из органоволокна с матрицей на основе эпоксидной смолы. Получены новые данные о связи мощности и длительности действия СВЧ излучения со степенью полимеризации и изменением структуры ПКМ, открывающие путь к существенному улучшению качества изделий.

2. Применены новые средства управления технологическим процессом отверждения полимерного связующего в заготовках деталей из ПКМ с помощью СВЧ-нагрева, включая контактные термоэлектрические датчики в сочетании с системой приборной фильтрацией высокочастотных помех.

Достоверность результатов исследований гарантируется корректностью выбора допущений при постановке задач, адекватностью применяемых моделей физических явлений, строгостью использования современного математического аппарата, а также сравнением с экспериментальными данными.

Научные положения выносимые на защиту:

1. Комплексный (расчетно-теоретический и экспериментальный) подход к выбору технологических режимов отверждения полимерного связующего в заготовках крупногабаритных трубчатых деталей из органопластика с помощью микроволнового излучения.

2. Математическая модель физико-технической обработки заготовок дета-лей СВЧ излучением, основанная на анализе нелинейной теплопроводности с внутренними источниками теплоты в системе «заготовка детали - оправка - датчики температуры».

3. Результаты математического моделирования физико-технической обра-ботки заготовок деталей из органопластика СВЧ излучением, связывающие длительность и интенсивность воздействия излучения с динамикой нагрева заготовок композитных деталей и позволившие выявить влияние на эту динамику неопределенности характеристик композита.

4. Методика термометрирования для управления технологическим процессом СВЧ-нагрева заготовок композитных деталей с использованием контактных термоэлектрических датчиков и системы регистрации их показаний с фильтрацией высокочастотных помех.

Практическую ценность имеют следующие результаты:

1. Комплекс методик составляющих основу технологического эксперимента по СВЧ-нагреву заготовок деталей из органического наполнителя и эпоксидного связующего.

2. Рекомендации в части режимов обработки СВЧ излучением заготовок деталей из органопластиков.

Указанные результаты использованы при разработке технологического процесса изготовления транспортно-пускового контейнера «Центра спецтехники» МГТУ им. Н.Э. Баумана и в изделиях из ПКМ ЗАО «Центр высокопрочных материалов «Армированные композиты» г. Хотьково, а так же в учебном процессе в МГТУ им. Н.Э. Баумана, что отражено в актах о внедрении.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов к каждой главе, заключения и приложения, которое включает акты внедрения, содержит 163 страницы текста, 100 рисунков, 18 таблиц. Список литературы включает 112 работ.

Первая глава носит обзорно-аналитический характер. В ней освещены вопросы применения ПКМ в перспективных машиностроительных конструкциях, имеющих форму цилиндрических оболочек. Особо выделена перспективность использования органопластиков в трубопроводах и контейнерах. Приведен обзор способов отверждения полимерного связующего и выделены преимущества СВЧ-нагрева. Рассмотрены вопросы математического моделирования СВЧ-нагрева диэлектриков и сделан вывод о преобладании упрощенных тепловых моделей. Отмечена целесообразность повышения точности расчетов с помощью новых программных продуктов, реализующих метод конечных элементов. Систематизированы данные о современных средствах измерения температуры, которые могут применяться в технологии СВЧ-нагрева заготовок деталей из ПКМ. Подчеркнута необходимость учета методических погрешностей. Приведена структура технологического процесса производства деталей из ПКМ в форме тонкостенных оболочек и определены основные показатели качества этих деталей. Намечены направления расчетно-теоретических и экспериментальных исследований.

Во второй главе сформулированы математическая модель прогрева детали, имеющей форму полого цилиндра конечных размеров с заделанной внутрь термопарой под действием СВЧ излучения. Представлены результаты

вычислительных экспериментов, проведенных с помощью современного программного комплекса, реализующего метод конечных элементов при решении нелинейного уравнения нестационарной теплопроводности с внутренними источниками теплоты, обусловленными объемным поглощением электромагнитных волн. Благодаря разработке математической модели численным методом получена оценка методической погрешности измерения температуры термопарами, заглубленными внутрь обрабатываемой СВЧ-излучением детали. При численном моделировании использовались данные по ТФХ, ОХ и ЭФХ органопластика, которые были определены экспериментально с помощью современного оборудования.

В третьей главе дано описание основных этапов технологического эксперимента по СВЧ-нагреву плоских и полых цилиндрических образцов. Рассмотрены этапы подготовки экспериментальных образцов, техника нагрева, процедура обработки и анализа экспериментальных данных. Приводится описание нового метода коррекции экспериментальных термограмм с помощью разработанной аппаратуры, фильтрующей высокочастотные помехи. Приведены результаты сравнения показателей качества для двух методов отверждения и преимущества технологии отверждения полимерного связующего микроволновым излучением в заготовках деталях из органопластика, в том числе и экономически.

В четвертой главе дано описание следующих методик:

- прогнозирования параметров технологического процесса отверждения с помощью численных алгоритмов;

- проведения технологического эксперимента по ускоренному отверждению полимерного связующего в заготовке композитной детали под действием микроволнового излучения;

- управления технологическим процессом отверждения полимерного связующего при микроволновой обработке;

-микроструктурного анализа композиционных материалов в деталях, отвержденных микроволновым излучением.

Четвертая глава завершается рекомендациями по практическому применению СВЧ-нагрева для ускоренного отверждения связующего трубчатых заготовок деталей из органопластиков.

Автор благодарит своих коллег по кафедре СМ-13 «Ракетно-космические композитные конструкции» МГТУ им. Н.Э. Баумана к.т.н., доцента К.В. Михайловского и аспиранта Д.С. Минакова за полезное сотрудничество при проведении теоретических и экспериментальных исследований.

ГЛАВА 1. ПРЕДПОСЫЛКИ ПОСТРОЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОТВЕРЖДЕНИЯ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ ИЗ ОРГАНОПЛАСТИКА 1.1. Полимерные композиционные материалы в машиностроительных конструкциях

Композиты с полимерной матрицей широко используются для изготовления силовых конструкций, имеющих форму оболочек, пластин и стержней в ракетах и космических аппаратах, самолетах, в морских и речных судах, автомобилях, в строительстве и при изготовлении средств защиты и спортивных товаров. В ЛА они во многих случаях с успехом заменяют другие конструкционные материалы, в частности, листовой прокат алюминия, стали и титана. Особенно активно ПКМ применяются в авиастроении при производстве деталей фюзеляжа, кессонов и обшивок крыла, управляющих поверхностей, мотогондол. Например, в конструкции самолета ТУ-204 ПКМ (органопластики, углепластики и стеклопластики) составляют 14%, у ТУ-214 (Рис. 1.1)-25 %.

Рис. 1.1. Ту-214

У американской межконтинентальной баллистической ракеты шахтного базирования «МХ» (Рис. 1.2) корпус РДТТ изготовлен из органопластика.

Рис. 1.2. Ракета «МХ»

Корпус двигателя верхней ступени межконтинентальной баллистической ракеты мобильного комплекса «Тополь-М» изготовлен из органопластика, а транспортный контейнер из стеклопластика (Рис. 1.3).

В последнее время в основных элементах индивидуальных средств защиты все чаще применяется органопластик (Рис. 1.4-1.5).

Рис. 1.3. Мобильный ракетный комплекс «Тополь-М»

Рис. 1.4. Грудная панель бронежилета

Рис. 1.5. Поножи (панели защиты ног)

Весьма перспективной оказалась разработка трубопроводов, изготавливаемых методом намотки из ПКМ для экспериментальной летающей лаборатории ТУ-155 (Рис. 1.6) и криогенного разгонного блока ракеты-носителя «Ангара» [11]. Применение ПКМ позволило снизить массу, обеспечить требуемую герметичность, отказаться от применения тяжёлых и дорогостоящих термокомпенсаторов. Однако, применение в конструкции этих трубопроводов полимерных плёночных материалов, требующих весьма высокотемпературных и энергоёмких процессов формования уже тогда обусловило необходимость поиска новых технологических решений процесса отверждения.

Рис. 1.6. Магистральный трубопровод

Конструкции РПГ должны обладать высокой надежностью, умеренной стоимостью и иметь приемлемый для бойца вес. На отечественных предприятиях корпусы контейнеров РПГ (Рис. 1.7) в форме тонкостенной прямой трубы изготавливают из стеклопластика методом намотки тканой стеклолен-ты на цилиндрическую оправку. Данная технология отличается простотой реализации и высокой производительностью. Тем не менее, актуальна разработка более легких конструкций корпусов контейнеров РПГ и технологий их производства с более высокими эксплуатационными характеристиками. Потребность в новой технологии ощущается при производстве труб из органопластика, которые могут служить, например, корпусами транспортных контейнеров.

Эта задача может быть решена как за счет применения более совершенных технологических приёмов (спиральная намотка волокном, современные методы отверждение), так и за счёт использования органопластиков, имеющих высокие прочностные характеристики и меньшую плотность, чем стеклопластики.

РДТТ .,/

Рис. 1.7. Реактивный противотанковый гранатомёт РПГ-29

В машиностроительных конструкциях, имеющих форму цилиндрических оболочек, таких как: газоотводящие стволы дымовых труб, трубопроводы для перекачивания пульпы на предприятиях горнообогатительного комплекса, емкости для хранения и транспортирования различных агрессивных жидкостей, технической и питьевой воды широко используются ПКМ (Рис.1.8).

а) дымовые трубы б) трубопроводы

в) емкости для хранения и транспортировки Рис. 1.8. Машиностроительные конструкции из ПКМ

Композиты имеют высокую удельную прочность и жесткость, небольшое тепловое расширение и сравнительно низкую теплопроводность. Характеристики ПКМ зависят от свойств и типа наполнителя и связующего, содержания и ориентации наполнителя в материале, а также от технологии, определяющей полноту отверждения связующего, пористость, уровень остаточных напряжений и т.п.

Распространенными армирующими компонентами при создании ПКМ являются стеклянные, углеродные и органические волокна. Эффективность ПКМ с использованием этих волокон в сочетании с термореактивными связующими, например, эпоксидными, на порядок выше, чем у широко распространенной стали 12Х18Н10Т (Таблица 1, 2).

Органопластики по удельной прочности при растяжении превосходят стеклопластики в 1,5-1,8 раза, а по удельному модулю упругости - более чем в 2 раза. Они способны выдерживать в течение 1000 ч статические нагрузки, по величине равные 90 % от разрушающего напряжения при растяжении, длительно работают при повышенных температурах (180-200 °С), обладают высокой усталостной прочностью. Способность поглощать механические вибрации и звук в 2 - 4 раза выше, чем у стеклопластиков, и в 10 -40 раз выше, чем у алюминиевых сплавов.

Таблица 1.

Физико-механические характеристики однонаправленных ПКМ при нормальной температуре [1, 12, 13, 14, 15]

Показатели Сталь 12Х18Н10Т Однонаправленные эпоксидные ПКМ

Стеклопластик Углепластик Органо-пластик Боро-пластик

Предел прочности при растяжении ав, Мпа 520 - 540 13501650 1150 — 1450 11501400 1600

Коэффициент теплопроводности Я, Вт/(м-К) 15 0,7-0,9 4-6 1,9 1,6-2,2

Таблица 2.

Основные области использования ПКМ в технике [1, 16]

ПКМ Область использования

Стеклопластик Радиопрозрачные обтекатели самолетов и ракет, лопасти вертолетов, секции крыльев и хвостового оперения, внутренние панели, потолки, перегородки, воздуховоды, топливные баки, крылья и фюзеляжи маложестких самолетов, спортивные планеры, броневые панели для защиты экипажей вертолетов и наиболее уязвимых частей самолета, транспортировка воды и углеводородов.

Углепластик Корпусы компрессоров и вентиляторов авиационных двигателей, воздуховоды, диски статоров и роторов компрессоров низкого давления, подшипники. Трехслойные панели и оболочки, силовые элементы космических платформ, антенн, корпусные детали телескопов, (РДТТ), строительные конструкции, спортивные товары.

Таблица 2 (продолжение). Основные области использования ПКМ в технике [1, 16]

ПКМ Область использования

Боропластик Панели крыла и фюзеляжа, лонжероны, стрингеры, нервюры, балки пола, стойки шасси, окантовки люков самолетов, диски и лопатки компрессоров газотурбинных двигателей.

Органопластик Закрылки, лопатки роторов, баки для горючего самолетов, сосуды, работающие при высоких внутренних давлениях, контейнеры, радиопрозрачные обтекатели антенных устройств.

Наиболее ответственные операции, влияющие на структуру и характеристики ПКМ, а, следовательно, на надежную работу детали, - намотка и отверждение полимерного связующего.

Известны два способа намотки однонаправленного материала - «мокрый» и «сухой». При «сухом» способе намотка производится препрегом (предварительно пропитанным связующим и частично полимеризованным материалом). Режимы операций определяются конфигурацией изделий, типом армирующего материала и заключаются в контроле натяжения нитей или ленты и геометрических параметров их укладки на оправку. При «мокром» способе волокна пропитываются связующим непосредственно в процессе намотки, поэтому необходимо контролировать еще вязкость связующего, от которой зависит степень пропитки материала. В последнем случае возможна более высокая степень реализации прочностных характеристик материала в конструкции, чем при «сухом», однако возможен и больший разброс характеристик из-за большого числа технологических факторов.

Матрица придает ПКМ необходимую монолитность. Режимы отверждения зависят от типа связующего. Для производства деталей из ПКМ часто применяют связующие на основе эпоксидной смолы (Таблица 3).

Таблица 3.

Характеристики связующих композиционных материалов [1, 16]

Характеристики Тип связующего

Полиэфирное эпоксидное фенольное кремний-органическое

Плотность р, кг/м3 1200-1410 1100-1270 1200- 1300 1150- 1350

Когезионная прочность ав, ГПа при растяжении при сжатии при изгибе 23,5-41,1 80,4-129 21,2-111,2 46,7 - 90,0 103- 166,7 58- 158,6 41,1-61,8 82,4-152 82,4-111,3 27,3 -34,1 62,0-103 19,6-31,4

Усадка при отверждении,% 3-12 1-5 15-20 15-20

Модуль упругости Е, МПа 2059-4511 3234-4116 2744 - 3430 5880-6860

Относительная деформация при разрушении 3,7-5 2-6,5 1,5-2

Удельная ударная вязкость, кДж/м 2,0 - 4,0 2,0 - 7,5 2,5-12,0 1,0- 6,0

Коэффициент линейного расширения в диапазоне 15-200°С, а -10"5, 1/град 7-15 3,1-11,7 2-6,5 —

Водопоглоще-ние за 24 часа пребывания в воде, % 0,2 - 0,6 0,1-0,3 0,15-0,6 0,05 - 0,2

Температура начала деструкции, К 473-493 513-573 573 - 673 773 - 1273

Эпоксидные связующие обладают высокой когезионной прочностью и высоким модулем упругости, хорошей смачивающей способностью и адгезией, достаточной степенью деформации без образования трещин, незначительной усадкой, малым газоотделением при отверждении, хорошими технологическими свойствами. Они объединяют обширный класс полимеров с различными характеристиками. Молекулярный вес эпоксидных смол охватывает диапазон от 300 до 4316 единиц, то есть они могут быть как в жидком, так и в твердом состоянии. Температура плавления, вернее, интервал размягчения, так как смолы аморфны, колеблется от 281.. .285 К для смол с молекулярным весом меньше 900, до 423 К у высокомолекулярных.

С увеличением молекулярного веса ухудшается растворимость эпоксидных смол во многих ароматических углеводородах и уменьшается эпоксидный эквивалент смолы с 18...22 % до 2...3 %. Эпоксидный эквивалент является мерой количества функциональных групп (эпоксигрупп) в молекулах смолы и тем самым мерой ее способности к реакции. Определяется эпоксидный эквивалент как количество эпоксидных групп, содержащихся в 100 г смолы в процентах по весу. Среди эпоксидных смол хорошие результаты получены на смоле ЭД-20 ГОСТ 10587-76, поскольку у нее высокий эпоксидный эквивалент (18%) сочетается с небольшим молекулярным весом (340...400 единиц) и малым содержанием летучих (2 %).

1.2. Методы отверждения связующего в полимерных композиционных материалах и преимущества СВЧ-нагрева

Операция отверждения - одно из узких мест технологического процесса изготовления конструкций из ПКМ. Отверждение полимерного связующего может происходить под действием: химически активных функциональных групп [17, 18, 19, 20,21]; инфракрасного излучения, ультрафиолетового облучения и их сочетания [22, 23, 24, 25]; ультразвука [26, 27]; корпускулярно-

го излучения [28, 29, 30, 31, 32]; постоянного магнитного поля [33, 34]; токов высокой частоты [35,36].

У каждого из перечисленных способов есть свои достоинства. Например, при ультразвуковой обработке ускорение процесса отверждения сопровождается лучшим перемешиванием олигомера и отвердителя, получением высокопрочного соединения наполнителя и связующего [26, 27]. При использовании источников корпускулярной радиации (как вариант, ускоренных электронов) открывается возможность послойного отверждения конструкций практически неограниченной толщины с высокими ФМХ [31]. Данный метод не продуцирует вредных отходов, или существенно снижает их объем, не загрязняет воздух, требует меньшего расхода воды, но является опасным для здоровья человека. Под воздействием неоднородного постоянного магнитного поля повышается регулярность строения полимерного связующего, возрастает его термостойкость, а начало деструкции сдвигается в область более высоких температур. Упрочненные зоны образуются в местах наибольшего градиента магнитного поля, т.е. в контактном слое вблизи источника поля [33, 34]. Большая часть перечисленных способов отверждения не вышла из стадии лабораторных исследований.

На практике в настоящее время применяется главным образом, первый способ отверждения в двух разновидностях:

• без нагрева, при температуре 323 К с использованием в качестве отвердителя аминов (полиэтиленполиамина, гексаметилендиамина, триэтанола-минтитаната);

• с нагревом до 393...493 К с применением ангидридов некоторых кислот, чаще малеинового ангидрида или фталевого ангидрида.

Некоторые характеристики связующих, отвержденных этими способами, приведены в Таблице 4.

При изготовлении конструкций ЛА наиболее часто используют связующие «горячего» отверждения [37, 38]. «Горячее» отверждение позволяет получить ПКМ с высокими характеристиками, стабильными во времени, а

большая жизнеспособность композиций «горячего» отверждения повышает технологичность и значительно сокращает цикл получения изделия. К числу связующих «горячего» отверждения на основе эпоксидной смолы ЭД-20 относится и связующее ЭДТ-10.

«Горячий» способ отверждения имеет ряд недостатков, которые тесно связаны с механизмом подвода теплоты к заготовке детали. При автоклавной схеме отверждения связующего теплота подводится к поверхности заготовки детали посредством конвекции и излучения. В силу низкой энергетической эффективности такой схемы автоклавный вариант отверждения требует больших затрат времени, энергии, крупногабаритного оборудования, что сдерживает серийное производство изделий из ПКМ.

Таблица 4.

Свойства эпоксидных связующих различных режимов отверждения [1, 16]

Полимеризованные эпоксидные

связующие

Характеристики «холодного» «горячего» от-

отверждения верждения

Плотность р, кг/м 1180-1230 1200- 1250

Когезионая прочность ств, ГПа - при растяжении - при изгибе - при сжатии 49-98 78-98 108-127 68-157 88-118 127-157

Удельная ударная вязкость с1, КДж/м2 3-20 4-27

Максимальная рабочая температура, К 343 393

Температура разложения, К 573 - 593 613-623

Жизнеспособность приготовленного менее суток до 6 месяцев

связующего при 291 К

Прочность органопластика на основе 1,15-1,3 1,3-1,4

связующего ав, ГПа

Из-за сравнительно низкой теплопроводности ПКМ в изделиях формируются неоднородные температурные поля по толщине [39, 40]. Неоднородность температурного поля приводит к усадке полимерной матрицы и, как следствие, к большим внутренним напряжениям, часто превышающим предел прочности ПКМ [41,42]. На этапе охлаждения появляются трещины [43], что особенно опасно для толстостенных изделий. На прямую взаимосвязь распределения температуры в объеме матрицы и глубины превращения указывают результаты работы [44]. Неравномерный фронт полимеризации проявляется, в свою очередь, в различии ТФХ отдельных участков материала [45, 46], усугубляя тем самым неоднородность температурного поля. В итоге, начальная стадия формирования матрицы может сопровождаться усадкой и зарождением трещин, которые способны развиваться при охлаждении [47, 48].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гузева, Татьяна Александровна, 2013 год

Литература

1. Буланов И.М., Воробей В.В. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. 514 с.

2. Материалы и покрытия в экстремальных условиях. Взгляд в будущее; В 3 т. (Т. 2. Передовые технологии производства) / В.В. Скороход [и др.]; Под ред. C.B. Резника. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. Т. 2. 296 с.

3. Основы технологии СВЧ-нагрева полимерных и композиционных материалов / В.М. Абдусаламов [и др.] М.: ЦНИИНТИКПК, 1992. 168 с.

4. Основы СВЧ-технологий в радиоаппаратуре / И.П. Бушминский [и др.] М.: Полимедиа, 2002. 234 с.

5. Буланов И.М., Гузева Т.А., Шворобей Ю.Л. Обработка полимерных композиционных материалов в стоячих волнах многомодового резонатора микроволновой печи // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 1997. №4. С. 42-49.

6. Буланов И.М., Гузева Т.А., Шворобей Ю.Л. Совершенствование технологии СВЧ-отверждения намоточных изделий из полимерных и композиционных материалов // Вопросы оборонной техники. Серия 15 — Композиционные неметаллические материалы в машиностроении. 1995. Вып. 1 (111). С. 26-29.

7. Повышение качества СВЧ отверждения труб из полимерных композиционных материалов / Т.А. Гузева [и др.] // Вопросы оборонной техники. Серия 15 — Композиционные неметаллические материалы в машиностроении. 1993. Вып. 1-2 (105-106). С. 23-26.

8. Микроволновые технологии / A.B. Мамонтов [и др.] М.: ГНУ «НИИ ПМТ», 2008. 308 с.

9. Дворко И.М. Получение полимерных материалов и изделий отверждением термореактивных композиций под действием электрических полей. [Электронный ресурс]. 2007. Режим доступа:

http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/4487.html (дата обращения 29.10.2008).

10. Микроволновая обработка термореактивных и термопластичных полимеров / Г.А. Морозов [и др.] // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2011. №3. С. 114-121.

11. Буланов И.М., Нехороших Г.Е., Гузева Т.А. Пленочные криогенные трубопроводы для аэрокосмической техники // Оборонная техника. 2008. № 1-2. С. 102-107.

12. Справочник по композиционным материалам / Под ред. Дж. Любина. М.: Машиностроение, 1988. Т. 1. 448 с.

13. Справочник по композиционным материала / Под ред. Дж. Любина. М.: Машиностроение, 1988. Т. 2. 584 с.

14. Карпинос Д.М., Тучинский Л.И., Вишняков Л.Р. Композиционные материалы: Справочник. Киев: Наукова думка. 1985. 592 с.

15. Композиционные материалы: Справочник /В.В.Васильев [и др.] М.: Машиностроение. 1990. 510 с.

16. Комков М.А., Тарасов В.А. Технология намотки композитных конструкций ракет и средств поражения: Учебное пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 431 с.

17. Хозин В.Г. Усиление эпоксидных полимеров. Казань: Изд-во ПИК «Дом печати», 2004. 446 с.

18. Еселев А.Д., Бобылев В.А. Современное состояние работ в области эпоксидных смол и отвердителей для клеев: производство и качество выпускаемой продукции //Клеи. Герметики. Технологии. 2010. № 8. С. 17-20.

19. Еселев А.Д., Бобылев В.А. Отвердители для клеев на основе эпоксидных смол//Клеи. Герметики. Технологии. 2005. № 4. С. 2-8.

20. Еселев А.Д., Бобылев В.А. Состояние и перспективы развития производства эпоксидных смол и отвердителей для клеев в России // Клеи. Герметики. Технологии. 2006. № 7. С. 2-10.

Щ

21. Еселев А.Д. Эпоксидные клеи // Композитный мир. 2006. № 4. С. 1819.

22. Оптимизация процесса отверждения эпоксидной композиции / В.П. Асташкин [и др.] // Технология и организация производства. 1986. №1. С. 45-46.

23. Влияние инфракрасного излучения на процесс отверждения и свойства эпоксидной композиции / Г.В Алексеев [и др.] // Технология и организация производства. 1984. №4. С. 47-49.

24. Намитоков К.К., Овчинников С.С., Савво Н.М. Применение УФ и ИК излучений в технологии полимеров // Применение пластмасс в строительстве и городском хозяйстве: Тез. докл. 2 Республ. научно-техн. конф. Харьков, 1987. ч. 1.С. 90-91.

25. Самарская Т.Г., Михалюк С.А., Никитина C.B. Отверждение эпоксидной смолы ЭД-20, содержащей добавки солей диазония под воздействием УФ-излечения // Украинский хим. журнал. 1989. Т. 55, № 4. С. 428-431.

26. Отверждение эпоксидных компаундов при ультразвуковой обработке / М.С Грицко [и др.] // Пластические массы. 1982. № 5. С. 60-61.

27. Влияние ультразвукового поля на физико-механические свойства олигоэфиров и изопланатов полиуретановой системы / М.С Грицко [и др.] // Пластические массы. 1984. № 1. С. 33-34.

28. Пикаев А.К. Современное состояние радиационной химии и радиационной технологии // Химия высоких энергий. 1991. Т. 25, № 1. С. 414.

29. Иванов B.C. Радиационная химия полимеров. Л.: Химия, 1988. 320 с.

30. Пикаев А.К. Японская конференция по радиации и радиоизотопам // Химия высоких энергий. 1990. Т. 244, № 4. С. 381-383.

31. Пьянов Г.Н. Радиационно-химическая технология армированных пластиков // Радиационная химия и технология полимеров и мономеров. Киев: Наукова думка, 1985. С. 37-46.

32. Томашевский В.Т., Шалыгин В.H., Яковлев B.C. Моделирование условий возникновения технологических дефектов в структуре намоточных композитных полимерных материалов // Механика композитных материалов. 1980. № 5. С. 895-900.

33. Кисис Э.Р., Молчанов Ю.М., Родин Ю.П. Свойства полимерных композиционных материалов, сформованных при воздействии неоднородного постоянного магнитного поля // Механика композитных материалов. 1981. № 5. С. 864-868.

34. Изменение температурных характеристик эпоксидных связующих под действием магнитного поля / И.М Ермолаев [и др.] // Механика композитных материалов. 1983. № 3. С. 544-559.

35. Штурман A.A., Черкашина А.Н. Отверждение полимерных заливочных композиций в поле ТВЧ // Пластические массы. 1989. № 11. С. 75-77.

36. Княжевская Г.С., ФирсоваМ.Г., КилькеевР.Ш. Высокочастотный нагрев диэлектрических материалов. Д.: Машиностроение, 1989. 64 с.

37. Харченко Е.Ф., Кульков A.A. Влияние режимов отверждения на некоторые свойства органопластиков // Вопросы оборонной техники. Сер. 15.

1985. Вып. 4 (62). С. 61-67.

38. Kardos J.L., Dudukovic М.Р., DaveR. Resin flow and voids formation during of reinforced graphite composites // World Congr. 3 Chem. Eng. Tokyo,

1986. Vol. 6. P. 499-502.

39. Метод расчета кинетики и управление температурными напряжениями в конечных цилиндрических изделиях из композиционных полимерных материалов / Ю.А Афанасьев [и др.] // Вопросы оборонной техники. Сер. 25. 1980. Вып. 33. С. 33-38.

40. Образование остаточных напряжений при двухстороннем фронтальном отверждении сферического образца / JI.B. Клычников [и др.] // Механика композит, материалов. 1985. № 3. С. 673-679.

41. Томашевский В.Т., Яковлев B.C. Механические явления, сопутствующие формированию структуры армированных полимерных материалов и их моделирование // Математические методы и физико-механические поля (Киев). 1987. Вып. 25. С. 31-36.

42. Nair J.A., Zoller P. Matrix solidification and the resulting residual thermal stresses in composites // Journal of Materials Science. 1985. Vol. 20, No 1. P. 355367.

43. Технологические напряжения при отверждении цилиндрических изделий из полимерных композитных материалов / В.Н. Короткое [и др.] // Механика композитных материалов. 1986. № 1. С. 118-123.

44. Гузь А.Н., Томашевский В.Т., Шульга H.A. Технологические напряжения и деформации в композитных материалах. Киев: Вища школа, 1988. 270 с.

45. Residual stresses and the optimum cure cycle for an epoxy resin / I. Hodges [et al.] // Journal of Materials Science. 1989. Vol. 24, No 6. P. 19841990.

46. Структурно-механические свойства эпоксиполимера, отвержденного в различных режимах / П.А. Билым [и др.] // Пластические массы. 1987. № 9. С. 28-30.

47. Влияние продолжительности термообработки на вязкоупругие свойства некоторых эпоксидных полимеров / В.Ф. Бабич [и др.] // Композиционные полимерные материалы (Киев). 1981. № 9 С. 3-8.

48. Эффективность внешнего теплосъема в сверхбыстрых полимеризационных процессах / A.A. Берлин [и др.] // Высокомол. соединения. 1989. Т. 31 А, № 3. С. 612-615.

49. Мержанов А.Г., Дубовицкий Ф.И. Современное состояние теории теплового взрыва//Успехи химии. 1966. Т. 35, вып. 4. С. 656-683.

50. Паймушин В.Н., Сидоров И.Н. Математическое моделирование процессов создания волокнистых композитных материалов и тонкостенных

элементов конструкций силовой намоткой. 1. Трехмерные соотношения // Механика композитных материалов. 1990. № 3. С. 513-527.

51.ШутН.И., Дущенко В.П., Сичкарь Т.Г. Метод измерения коэффициентов переноса тепла эпоксидных композиций в процессе отверждения // Пластические массы. 1986. № 7. С. 35-36.

52. Мержанров А.Г., Дубовицкий Ф.И. Современное состояние теории теплового взрыва // Успехи химии. 1996. Т. 35, Вып. 4. С. 656-683.

53. Безлюдова М.М., Шворобей Ю.Л. Перспективная технология тепловой обработки диэлектриков и металлодиэлектрических узлов в ЭМП СВЧ // Передовой производственный опыт. 1987. № 12. 5 с.

54. Шворобей Ю.Л., Безлюдова М.М. СВЧ обработка печатных плат и их заготовок // Передовой производственный опыт. 1990. № 1. 6 с.

55. Costigan P.J., Birley A.W Microwave preheating of sheet moulding compound // Plast and Pubber Process and Appl. 1988. Vol. 9, No 4. P. 233-240.

56. Штурман А.Л., Черкашина A.H. Ускоренное отверждение эпоксидных компаундов в поле токов высокой частоты // Пластические массы. 1987. № 6. С. 30-32.

57. Павлова Е.С., Пронин М.А., Родионов А.П. Воздействие токов высокой частоты на свойства композиционных материалов // Пластические массы. 1987. № 5. С. 23.

58. Сотская И.Н. Применение обработки ТВЧ для повышения стабильности размеров стеклотекстолитов // Современное оборудование и процессы переработки полимерных материалов: Тез. докл. ВНТК. Киев, 1988. С. 48.

59. Бобылев В.А. Отвердители эпоксидных смол // Композитный мир. 2006 (2007). № 4. С. 20-24.

60. Лаврентьев В.А., Калганова С.Г. Влияние СВЧ электромагнитного поля на процесс отверждения эпоксидных смол // Современные проблемы радиоэлектроники: Сб. науч. тр. Красноярск: Краснояр. гос. техн. ун-т, 2002. С. 139-140.

61. Калганова С.Г. Влияние СВЧ воздействия электромагнитного поля на кинетику отверждения эпоксидной смолы // Вестник СГТУ. 2006. № 1 (10), Вып. 1.С. 90-96.

62. Архангельский Ю.С., Калганова С.Г. Измерения в СВЧ электротехнологии: Учебное пособие. Саратов: СГТУ, 2008. 152 с.

63. Калганова С.Г. Электротехнология нетепловой модификации полимерных материалов в СВЧ электромагнитном поле: Автореферат дис. ...докт.техн.наук. Саратов, 2009. 38 с.

64. Толстопленочная технология на полимерных пастах / И.П. Бушминский [и др.]; Под ред. И.П. Бушминского. Киев: КМУГА, 2001. 261 с.

65. Investigation of the microwave curing of PR500 epoxy resin system / R.J. Day [et al.] // Journal of Materials Science. 2006. No 41 (18). P. 58-62.

66. Day R.J., Samoladas E. Micromechanics of model carbon epoxy composites cured using microwave heating // Science and Engineering of Composite Materials. 1998. Vol. 7, No. 1-2. P. 23-26.

67. Рыбков B.C. Повышение равномерности нагрева диэлектриков в СВЧ-установках резонаторного типа с распределенными системами возбуждения: Автореферат дис. ...канд.техн.наук. Саратов, 2008. 18 с.

68. Чипчин Н.Е. Моделирование эксперимента по определению комплексной диэлектрической проницаемости на СВЧ в условиях интенсивного нагрева: Автореферат дис. ...канд.техн.наук. Ульяновск, 2006. 19 с.

69. Анненков Ю.М., Ивашутенко А.С. Физическая модель спекания и модифицирования керамики в высокочастотных и сверхвысокочастотных полях // Известия Томского политехнического университета. 2005. Т. 308, № 7. С. 30-34.

70. Вороненко Б.А., Клоков Ю.В., Гоппе Д.А. Постановка задачи совместного тепломассопереноса при выпекании картофеля с использованием энергии электромагнитного поля СВЧ [Электронный ресурс]

// Электронный журнал. Санкт-Петербург: СПбГУНиПТ. 2010. Режим доступа: http://processes.ihbt.ifmo.ru/ru/article/l 17/article_l 17.htm (дата обращения 16.03.2012).

71. Navarrete A., Mato R.B., Cocero M.J. A predictive approach in modeling and simulation of heat and mass transfer during microwave heating. Application to SFME of essential oil of Lavandin Super // Chemical Engineering Science. 2012. No 68. P. 192-201.

72. Shukla A.K., Mondal A. Numerical Modeling of Microwave Heating // Science of Sintering. 2010. No 42. P. 99-124.

73. Проектирование камер СВЧ нагрева / С.В. Киров [и др.] // Intermatic: Материалы международной научно-технической конференции. Москва, 2011. С. 195-197.

74. Берлов А.В. Определение температурных полей составных влажных материалов при СВЧ нагреве // Системные технологии. 2010. № 2 (67). С. 2133.

75. Ratanadecho P., Aoki К., Akahori М. A numerical and experimental investigation of the modeling of microwave heating for liquid layers using a rectangular wave guide (effects of natural convection and dielectric properties) // Applied Mathematical Modelling. 2002. No 26. P. 449-472.

76. Zhu J., Kuznetsov A.V., Sandeep K.P. Mathematical modeling of continuous flow microwave heating of liquids(effects of dielectric properties and design parameters) // International Journal of Thermal Sciences. 2007. No 46. P. 328-341.

77. Могилевский Ф.Е. Разработка технологии выпаривания фосфорной кислоты энергией электромагнитного поля сверхвысокой частоты и методики расчета выпарного аппарата: Автореферат дис. ...канд.техн.наук. Москва. 2009. 16 с.

78. Руденко Н.Б. Использование поля СВЧ при рециркуляционной сушке зерна активным вентилированием: Автореферат дис. ...канд.техн.наук. Зерноград, 2011. 19 с.

79. Chandrasekaran S., Tanmay В, Ramanathan S. Experimental and theoretical investigation on microwave melting of metals // Journal of Materials Processing Technology. 2011. No 211. P. 482-487.

80. Программный продукт ANSOFT, OPERA, www.ansys.com, www.cobrham.com.

81. Основы идентификации и проектирования тепловых процессов и систем: Учебное пособие / О.М. Алифанов [и др.] М.: Логос, 2001. 400 с.

82. Тепло физические измерения и приборы / Е.С. Платунов[и др.]; Под общ. ред. Е.С. Платунова. JL: Машиностроение, 1986. 256 с.

83. Лунев A.B., Покровский С.А. Метод лазерной вспышки для определения температуропроводности. М: Из-во МИФИ, 2003. 347 с.

84. Теоретические и практические основы теплофизических измерений /Под ред. С.В. Пономарева. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. 408 с.

85. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Л.: Энергии, 1974. 261 с.

86. Блайт Э.Р., Блур Д. Электрические свойства полимеров. Пер. с англ. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. 376 с.

87. Температурные измерения: Справочник / O.A. Геращенко [и др.]; Отв. ред. O.A. Геращенко. Киев: Наукова думка, 1989. 704 с.

88. Сидоров В.А. Бесконтактное измерение температуры узлов промышленного оборудования // HayKOBi пращ ДонНТУ. Металурпя. (Донецьк). 2008. Випуск 8 (123). С.120-129.

89. Волоконно-оптические датчики / Т. Окоси [и др.]; Под ред. Т. Окоси: Пер с япон. Л.: Энергоатомиздат, Ленинград, отд-ние. 1990. 256 с.

90. Волоконно-оптические датчики. Вводный курс для инженеров и научных работников / Под ред. Э. Удда. М.: Техносфера, 2008. 520 с.

91. Горностаев Г.Ф. Методы диагностики граничных условий на уносимой поверхности теплозащиты с помощью волоконно-оптических датчиков // Космическая наука и технология. 2010. Т. 16, № 4. С. 46-50.

92. Qualitrol Company, http://www.qualitrolcorp.com (дата обращения 14.04.2011).

93. Качество машин: Справочник. (В 2 т.) / Суслов [и др.]; М.: Машиностроение, 1995. Т. 1. 256 с.

94. Rumyantsev S., Reznik S., GuzevaT. Heat mathematical model of dielectric composite cylinder during microwave treatment // Proceed. 2nd International Conference on Advanced Composite Materials and Technologies for Aerospace Applications. Wrexham (Wales, UK). 2012. P. 87-91.

95. Архангельский Ю.С., Колесников E.B. Обеспечение максимальной эффективности электротермических СВЧ установок // Вестник Самарского государственного технического университета. Технические науки. 2005. №37. С. 8-11.

96. Бабат Г.И. Индукционный нагрев металлов и его промышленное применение. М.- Л.: Энергия, 1965. 552с.

97. ГОСТ Р 8.623-2006. ГСИ. Относительная диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь твердых диэлектриков. Методики выполнения измерений в диапазоне сверхвысоких частот. М., 2006. 26 с.

98. Метод объемного цилиндрического резонатора Н01р для исследования диэлектриков на СВЧ / Егоров В.Н. [и др.]; [Электронный ресурс]. 2009-2010. Режим доступа: http://www.kabel-news.ru/netcat_files/90/100/janvar_2010_Н01 p.pdf (дата обращения 02.02.2012).

99. Бабичев А.П., Бабушкина H.A., Братковский A.M. Физические величины: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

100. Ярышев H.A. Теоретические основы измерения нестационарной температуры. JL: Энергоатомиздат, 1990. 256 с.

101. Излучательные свойства твердых материалов: Справочник / Под общ. ред. А.Е. Шейндлина. М.: Энергия, 1974. 472 с.

102. GuzevaT. New results of investigation on manufacturing of composite construction materials using microwave radiation // Proceed 1st International Workshop on Advanced Composite Materials and Technologies for Aerospace Applications Wrexham (Wales, UK). 2011. P. 87-91.

103. Гузева Т.А. Новые результаты в отработке технологии производства композитных конструкций с применением СВЧ-излучения // Аэрокосмические технологии, 2010-2012. Материалы ВНТК. Реутов (М.О.). 2012. С. 36-40.

104. Гузева Т.А. Новые подходы к повышению эффективности производства деталей из органопластиков // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2012. № 7. С. 53-56.

105. Разработка моделей по локализации распределенных измерительных и функциональных модулей для изделий РКТ из керамоматричных композиционных материалов: Отчет об ОКР по теме «Сэндвич-Т - Композит - МГТУ» ГР № У92889 / МГТУ им. Н.Э. Баумана; Руководитель C.B. Резник, исполнители: Т.А. Гузева и [др.]. М., 2012. 91с.

106. Создание перспективного транспортно-пуского контейнера РПГ из полимерных композиционных материалов: Отчет об ОКР по теме «Смесь-ЦКИБ» ГР№3/3/3/203-11-ДГОЗ /МГТУ им. Н.Э.Баумана; Руководитель C.B. Резник, исполнители: Т.А. Гузева и [др.]. М., 2013. 73 с.

107. Бойцов Ю.И., Гузева Т.А. Обеспечение случайности результатов экспериментальных исследований // Клеи. Герметики. Технологии. 2005. № 4. С. 34-35.

108. Бойцов Ю.И., Гузева Т.А. Максимально правдоподобные оценки параметров нормального закона распределения результатов испытаний // Клеи. Герметики. Технологии. 2007. № 7. С. 32-34.

109. Методы снижения уровня побочных излучений от СВЧ установок лучевого типа для термообработки материалов / Т.А. Гузева [и др.] // Технологии ЭМС. 2013. №3 (46). С. 24-28.

110. Брандон Д., Каплан У. Мир материалов и технологий. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. М.: Техносфера, 2004. 377 с.

111. Биргер И.А., ПановкоЯ.Г. Прочность. Устойчивость. Колебания: Справочник в трех томах. М.: Машиностроение. 1988. Т. 3. 831 с.

112. Тарнопольский Ю.М., Кинцис Т.Я. Методы статических испытаний армированных пластиков. М.: Химия. 1981. 272 с.

1 600

1 400

<о 1 200

■чс

1 ООО

600

я

к й

о *

и

00

400

200

0| _____________

О 1 ? 3 4 5 0 7 8 0 10 и I? !Л 14

Перемещении |мм] (М ~ 18 561 1)

3 500

$ 2 500 о> го

^ 2 ООО

йГ

1 1 500

8 >

1 ООО

ьоо

о

5 0/8 9

Поримещомип [мм! (М = 17,074 1)

10

11

1?

13

3 000 2 800

2 600 • ' 2 400 ' '

2 200 '* ' J 2 000

<*э ф

S 1 800

Г""

7 1 боо

X 1 400 '

х> ф

5 1 200

W

S

О

* 1 ООО

800

600 400 200

о|_______

о 2 4 6 3 Ю 12 14 16 13 20

Перемещение (мм] (М = 11.377 1)

<м

СМ СО

2 400 ? ?()() 2 ООО 1 ООО 1 ООО

„ 1 400

х 1 200 «

I 1 ООО

о

600 600 400 200 О

3 4 5

[ 1оромощомио {мм) (М » 2Ь,941 1)

;-> доо 2 200 ? ооо

1 ООО 1 ООО 1 1 400

см СО I -

1 200

Ж

в I ООО 5»»

600 ООО 400 200 О

О

4 5 (> /

Поромотониа [мм] (М " 27 563 * 1)

10

Ь ьоо

0 ООО

5 500

{» ООО

4 500

3 4 000

II 2 3 500

Ж ф 3 000

о >1 о <*« 500

? 000

1 500

1 000 ьоо 0

О 1 2 3 л 5 6 ? в 9 10 11 12

Поромещение [мм) (М = 1В.УН9 1)

:> ьоо

5 ООО

4 500

4 ООО

го

8 3 500 2 3 ООО ^ 2 ООО

и» £

2 ООО

1 600

1 ООО

ООО

0 17 3 4 5 6 ? 8 9 10

11орпмпии!ии« (мм| (М ~ 21,918 : 1)

ООО

4 500

4 ООО

3 ьоо

^ 3 000 м

•»<44«

П>

| 2 ООО

1 500

1 ООО

500

0| _

О 1 2 3 4 5 6 7 в 9 ю Н 12

Лиримещпнио [мм} (М « 1в,400 1}

Г) ООО 6 ООО

5 500 5 000 Л 4 500

сО ГО

4 ООО

2 3 500 Ее

V 3 ООО

«л»

5

| 2 500

«л

2 000 1 500 1 ООО 500

О 2 4 в 8 10 12 14 КЗ 18

Поромощонио (мм) (М = 12,25 ' 1)

СО

4

6 500 6 ООО Ь 500 5 ООО 4 500 4 ООО

и 3 500

X 3 ООО

О)

I ? 500 >>

2 ООО 1 500 1 ООО 500 О

О

4

5 О 7 В 9

11ор<5мощ«ми« [мм] (М ~ 15,726 1)

10

11

12

13

14

14 000 13 000 12 000 11 ООО

ю 10 000

0

£ 9 ООО «. 8 000

х* 7 ООО

т

1 6 ООО ^ « >

и

5 000 |

4 ООО 3 000 . ?000 1 ООО

О______________

0 1 2 3 4«, 6 /' 8 Ч 10 11 1? И 14 1Ь 10

Поримсщонио [мм] (М = 14 409 1)

Рис. П11. Зависимость усилия от перемещения (труба №3, образец №1)

12 000 I < " *

11 ООО • I ' • i -

■J !

i

10 ООО ; • • I

j

£ 9 000 ! I

<o i

8 ООО • 1 • •

111 i| d /ООО 1 • ' ' ! 1

r-, ¡4 !

«Г G ООО I S ■

I

I ; |

5 5 ООО * - ' ' I

i j

4 ООО ; | | :

i I >

3 ООО i • | • i

( I >

2 ООО • 1

i ooo ; I

o|_____,___1 _

0 12 3 4 5 6 /«

Поромощоиио [мм] (M = ?G,3B 1)

14 ООО

12 ООО

§ 10 000

8 000

ф §

£ 6 000

4 000

2 000

О

сл о

3 6 7 Исфомшцшш« [мм)

8 9

(М » 16,603 : 1)

10

12 13 14

16 000

14 ООО 13 ооо

12 000 « • ; 11 ооо ;•

I

Я 10 000 ; ; I

сч ! !

^ 9 ООО • • I

^ !

^ 8 ООО •

7 000 ■ • • ■ 1

ш '

I 0 000 5 • ! •

и

* Г. ООО >

4 ООО : • ;

3 ООО •

2 ООО • !

1 ООО

о__ ; ___

О 1 2 3 4 5 6 ? » 0 10 11 12 13 14

Пп[>»мои((жио |мм] (М « 15,90В 1)

Рис. П14. Зависимость усилия от перемещения (труба №3, образец №4)

14 ООО

12 ООО

О)

ю со

о

. 10 ООО

н 00()

¡кт»-*

Ф

и

> 6 ООО

4 ООО

2 ООО

О

о

в О 10 12

Пор<ш«щвние [мм] (М " 12,334 1)

14

16

18

28 ООО

26 ООО

24 ООО

22 ООО

20 ООО

^ 18 000

2 16 000

х 14 ООО ф

I 12 000

о >

10 ООО 8 ООО 6 ООО 4 000

2 ООО О

о

0,05

О 1

О 15 0,2 0.25 0.3 0,35

Перемещение [мм] (М = 440.65 1)

0,4

0 45

0,5