CC BY
2065
ВИАМ/2013-Тр-04- 10св
УДК 678.8
УГЛЕПЛАСТИКИ И СТЕКЛОПЛАСТИКИ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
А.Е. Раскутин кандидат технических наук
И.И. Соколов
Апрель 2013
Всероссийский институт авиационных материалов (ФГУП «ВИАМ» ГНЦ)
- крупнейшее российское государственное материаловедческое предприятие, на протяжении 80 лет разрабатывающее и производящее материалы, определяющие облик современной авиационно-космической техники. 1700 сотрудников ВИАМ трудятся в более чем тридцати научноисследовательских лабораториях, отделах, производственных цехах и испытательном центре, а также в четырех филиалах института. ВИАМ выполняет заказы на разработку и поставку металлических и неметаллических материалов, покрытий, технологических процессов и оборудования, методов защиты от коррозии, а также средств контроля исходных продуктов, полуфабрикатов и изделий на их основе. Работы ведутся как по государственным программам РФ, так и по заказам ведущих предприятий авиационно-космического комплекса России и мира.
В 1994 г. ВИАМ присвоен статус Государственного научного центра РФ, многократно затем им подтвержденный.
За разработку и создание материалов для авиационно-космической и других видов специальной техники 233 сотрудникам ВИАМ присуждены звания лауреатов различных государственных премий. Изобретения ВИАМ отмечены наградами на выставках и международных салонах в Женеве и Брюсселе. ВИАМ награжден 4 золотыми, 9 серебряными и 3 бронзовыми медалями, получено 15 дипломов.
Возглавляет институт лауреат государственных премий СССР и РФ, академик РАН, профессор Е.Н. Каблов.
Статья подготовлена для опубликования в журнале «Труды ВИАМ», №4, 2013 г.
УДК 678.8
А.Е. Раскутин, И.И. Соколов
УГЛЕПЛАСТИКИ И СТЕКЛОПЛАСТИКИ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
Описаны новые разработки в области полимерных композиционных материалов нового поколения на основе полимерных связующих разработки ФГУП «ВИАМ» и углеродных и стеклянных армирующих наполнителей. Представлены основные упруго-прочностные характеристики углепластиков разработки ФГУП «ВИАМ» по сравнению с зарубежными аналогами. ФГУП «ВИАМ» в настоящее время оснащен современным исследовательским, испытательным и производственным оборудованием, которое позволяет разрабатывать и производить полимерные композиционные материалы, не уступающие лучшим зарубежным аналогам.
Ключевые слова: углепластики, стеклопластики, полимерные композиционные материалы, углеродные ткани, стеклоткани
A.E. Raskutin, I.I. Sokolov
NEW GENERATION OF CARBON FIBER REINFORCED PLASTICS AND GLASS FIBER REINFORCED PLASTICS
New development in the field of polymer composite materials of new generation on the basis of polymer binder development of VIAM Federal State Unitary Enterprise and carbon and glass reinforcement fillers is described. The main elastic and strength characteristics carbon fibers reinforced plastics development of VIAM Federal State Unitary Enterprise in comparison with foreign analogs are provided. VIAM Federal State Unitary Enterprise is equipped now with modern research, test and production equipment which allows to develop and make polymeric composite materials not conceding to the best foreign analogs.
Key words: carbon fibers reinforced plastics, glass fiber reinforced plastics, polymeric composite materials, carbon fabrics, fiber glass fabrics.
В настоящее время ФГУП «ВИАМ» в соответствии с задачами, сформулированными в «Стратегических направлениях развития материалов и технологий
их переработки на период до 2030 года» [1,2] проводит работы по исследованиям и разработкам полимерных композиционных материалов (ПКМ) нового поколения. Ранее в ВИАМ были разработаны полимерные связующие перерабатываемые по растворной технологии в препреги [3]. В настоящее время специалистами ФГУП ВИАМ разработаны связующие нового поколения, адаптированные к изготовлению препрегов по расплавной технологии и обладающих комплексом технологических и эксплуатационных характеристик на уровне лучших мировых аналогов, это такие связующие, как ВСТ-1212 и ВСТ-1208.
На российском рынке в настоящее время крупнейшие представители производителей углеродных армирующих наполнителей, такие как Toray Ind. и Toho Tenax (Япония) [4] предлагают свои армирующие наполнители. Одной из первых компаний, занимающихся углеродными и стеклянными ткаными наполнителями, с которой, началось плодотворное сотрудничество в области ПКМ, является фирма Porcher Ind. (Франция)[4]. С использованием тканей Porcher и связующих разработанных в ФГУП «ВИАМ» разработано множество новых марок ПКМ. Разработки новых ПКМ во ФГУП «ВИАМ» стали возможны с созданием современного исследовательского комплекса по квалификации полимерных композиционных материалов, оснащенного оборудованием, которое приобреталось у крупнейших мировых лидеров, например для исследования проницаемости [5,6] в ФГУП «ВИАМ» имеется уникальная установка позволяющая определять жидкостную проницаемость армирующих наполнителей в трех направлениях.
Для производства полуфабрикатов ПКМ было создано производство, оснащенное современными линиями по изготовлению препрегов ПКМ. Безусловно, интеграция современных разработок ФГУП «ВИАМ» в мировой рынок ПКМ не возможно без применения современных стандартов по испытаниям ПКМ, разработкой которых в настоящее время занимается ФГУП «ВИАМ».
ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов» ГНЦ РФ
СОВЕЩАНИЕ
«О современном состоянии разработок и производства полимерных композиционных материалов нового поколения для авиационной техники»
г. Москва ФГУП «ВИАМ»
2013г.
«Углепластики и стеклопластики нового поколения»
Докладчик: начальник лаборатории №11
к.т.н. Раскутин А.Е. Начальник лаборатории №10
Соколов И.И.
Перспективные направления и современные российские разработки в области ПКМ. Углепластики
Прочн
МПа
3000
>сть,
ЦЩ^^ВЫ
Средне и высоконагруженные конструкции
2000
-1000, 1М-10
1М-7, I МБ-65
Высоконагруженн ые особоответсвенные конструкции
- однонаправленные низкомодульные
- однонаправленные среднемодульные
^ - однонаправленные высокомодульные
□ - тканые
равнопрочные
низкомодульные
Размеростабильные конструкции и конструкции с повышенной
теплостойкостью
100
Модуль упругости, МПа
Д - тканые
равнопрочные среднемодульные
■ - тканые
равнопрочные
высокопрочные
- Углепластики на основе углеродных наполнителей российского производства ФЦП «СМ»
- Углепластики на основе углеродных наполнителей российского производства ФЦП «РГАТ»
- Углепластики на основе углеродных наполнителей импортного производства ФЦП «СМ»
- Углепластики на основе углеродных наполнителей импортного производства ФЦП «РГАТ»
Ткани фирмы Porcher Industries - аналоги отечественных наполнителей и перспективные наполнители
Porcher industries
Composites
10
Российские углеродные наполнители
ЭЛУР-П (аУП>800МПа)
УОЛ-300 (аУП>1З00МПа)
УОЛ-300Р (аУП>1600МПа)
УI-9QQ (аУП>600МПа) -равнопрочная
Импортные аналоги
3606 (аУП>1З00МПа)
3673, 4510 (аУП>1800МПа)
14535 (аУП>1900МПа)
3692, 3105, 2009 (аУП>700МПа) равнопрочная
Применение импортных наполнителей - аналогов позволяет снизить стоимость затрат на материалы на 30-50%, повысить упруго прочностные характеристики на 10-40%
Соглашение с фирмой Toho Tenax (Япония) о сотрудничестве в области армирующих углеродных
ПА ПШЛИИЛТ! IV иоттп пии'тп ттпй тж ттсж ТТ1ГЛ/Г ПО > ПО ^АГГ1/'И DWtJiuivnfiviDiA naiii/tiinii i viiivii ■ /■ ■ ■ i\ i▼ ■ |7a j|jauu ■ ivti
ФГУП «ВИАМ».
TohoTenax
150
250
350
450
Соглашение с фирмамой Тогау (Япония) о сотрудничестве в области армирующих углеродных волокнистых наполнителей для ПКМ разработки
ФГУП «ВИАМ».
'TORAY'
НИР «Разработка конструкционных углепластиков на основе углеродных наполнителей однонаправленной структуры»
Наименование характеристики углепластик среднемодульное углеродное волокно/ВСЭ-1212 автоклав углепластик 4510/ВСЭ-1212 автоклав углепластик 4510/ВСЭ-1212 вакуум
Предел прочности при растяжении (0°), оь МПа 2860-3000 1570-1900 1690-1970
Модуль упругости при растяжении (0°), Е1, ГПа 165-180 120-125 110-115
Предел прочности при растяжении (90°), о2, МПа 82-88 60-65 52-59
Модуль упругости при растяжении (90°), Е2, ГПа 10 8-8,5 6,5-6,8
Предел прочности при сжатии (0°), о_1, МПа 1300-1400 900-1200 915-1100
Предел прочности при сжатии (90°), о_2, МПа 180-190 180-220 175-210
Предел прочности при межслоевом сдвиге т13, МПа 71-78 76-81 72-78
Объемное наполнение, Ун, % 60 56-58 56-58
Толщина монослоя, мм 0,13-0,15 0,2-0,22 0,2-0,22
Style 4510
НИР «Проведение квалификационных испытаний конструкционных углепластиков и стеклопластиков для узлов из полимерных композиционных материалов силовой установки ПД-14. Поставка материалов для изготовления опытных узлов мотогондолы двигателя ПД-14»
Предварительные характеристики
Наименование характеристики углепластик Р3692/ВСЭ-1212 углепластик Р3692/ВСТ-1208 стеклопластик Т-10/ВСЭ-1212 стеклопластик Т-10/ВСТ-1208
Предел прочности при растяжении (0°), о1, МПа 700 700 850 800
Модуль упругости при растяжении (0°), Е1, ГПа 55 55 45 45
Предел прочности при растяжении (90°), о2, МПа 650 650 500 450
Модуль упругости при растяжении (90°), Е2, ГПа 55 55 30 30
Предел прочности при сжатии (0°), о-1, МПа 600 600 750 700
Предел прочности при сжатии (90°), о-2, МПа 600 600 450 400
Предел прочности при межслоевом сдвиге т13, МПа 80-90 70-80 70-80 70-80
Максимальная рабочая температура, °С 120 200 120 200
Толщина монослоя, мм 0,2-0,22 0,2-0,22 0,20-0,23 0,20-0,23
Совместная с Заказчиком разработка техпроцессов изготовления деталей мотогондолы на основе ВСЭ-21/3692 методом пропитки под давлением
Сравнение разработанных ПКМ с материалами-аналогами
Марка материала ФГУП «ВИАМ» Максимальная рабочая температура, °С Материал-аналог из перечня-ограничителя ОАО «Корпорация «Иркут» Максимальная рабочая температура материала-аналога, °С
Углепластик ВКУ-27л 160-180 Аналога нет -
Углепластик ВКУ-27тр 160-180 Аналога нет -
Углепластик ВКУ-28 120-150 ИехРІу М21/34%/Ш194ЯМА 120
Углепластик ВКУ-29 120-150 ИехРІу 8552/34%/Ш134/А84 80
Углепластик ВКУ-39 120-150 НехРІу М21/40%/285Т2/А848С 120
Стеклопластик ВПС-47/7781 160-180 Аналога нет -
Стеклопластик ВПС-43к 160-180 Аналога нет -
Стеклопластик ВПС-48/7781 120-150 НехРІу М21/37%/7581 120
Стеклопластик ВПС-48/120 120-150 НехРІу М21/45%/120 120
Основные характеристики разработанных ПКМ
Марка углепластика сі кг/м3 Монослой, мм СТ1 МПа Еі МПа СТ2 МПа Е2 МПа СТ-1 МПа Е-1 МПа СТ-2 МПа Е-2 МПа т МПа Т-12 МПа (±45) 612 МПа (±45)
ВКУ-28 1530- 1570 0,13..0,15 2550 160000 63 6800 1300 140000 250 8600 103 81 4000
ВКУ-29 1520- 1560 0,19..0,24 1940 123000 58 8400 1200 112000 190 10300 75 88 4000
ВКУ-39 1500 -1600 0,19..0,24 800 60000 750 60000 600 50 600 50 85 100 4700
ВПС-48/7781 1750 -1950 0,19..0,25 400 22000 - - - - 400 - 70 - -
ВКУ-27л 1520- 1560 0,13..0,15 1840 125000 63 6400 1370 123 260 - 93 84 4200
ВКУ-27тр 1450 -1500 0,25..0,27 850 60000 900 60000 720 59 720 - 84 100 4400
ВПС-47/7781 1750 -1950 0,19 -0,25 400 22000 - - - - 400 - 70 - -
Углепластики на основе среднемодульных углеродных волокон
Характеристики материала НехРІу М21/34%/ий194/1МА Характеристики материала ВКУ-28(ВСЭ1212/ среднемодульное углеродное волокно)
Наименование свойств Единицы измерения Направление Темпера- тура Значения Значения
Физико-химические характеристики препрега
Механические характеристики ПКМ
Прочность при растяжении о1 МПа 0° 2600 2550
о? 90° 49 63
Модуль упругости при растяжении Еі ГПа 0° 160 160
Е? 90° 7,7 6,8
Прочность при сжатии °-1 МПа 0° 1350 1300
о-2 90° 244 250
Модуль упругости при сжатии Е-1 ГПа 0° ОТ - 140
Е-? 90° ОТ 8,4 8,6
Прочность при сдвиге в плоскости листа Т1,2 МПа ±45° ОТ 88 80
Модуль при сдвиге в плоскости листа є ГПа ±45° 4,8 4,0
Прочность при межслоевом сдвиге т1,3 МПа 90 100
Углепластики на основе углеродных волокнистых наполнителей со стандартным модулем
Характеристи Характеристики
ки материала материала
НехРІу ВКУ-29
8552/34%/Д84 (ВСЭ-1212/4510 (НТЭ45))
Наименование свойств Единицы измерения Направление Температура Значения Значения
Физико-химические характеристики препрега
Механические характеристики ПКМ
Прочность при растяжении 01 МПа 0° КТ 2200 1940
02 90° КТ 56 58
Модуль упругости при растяжении Еі ГПа 0° КТ 140 123
Е2 90° КТ 9,8 8,4
Прочность при сжатии 0.1 МПа 0° КТ 1500 1200
0.2 90° КТ 300 190
Модуль упругости при сжатии Е-1 ГПа 0° КТ - 112
Е-2 90° КТ 10 10,3
Прочность при сдвиге в плоскости листа т1,2 МПа ±45° КТ 114 88
Модуль при сдвиге в плоскости листа 0 ГПа ±45° КТ 4,6 4,0
Прочность при межслоевом сдвиге т1,3 МПа КТ 117 75
Максимальная рабочая температура •С 120 120-150
Разработка перспективных углепластиков ВКУ-27, ВКУ-30 для применения в изделии ПМИ
Наименование свойств Марка материала
ВКУ-27 ВКУ-27л ВКУ-27тр ВКУ-30
Прочность при растяжении, сп, МПа 1915-2393 1760-1980 800 1800
Прочность при растяжении, с22, МПа 52-59 62-70 800 60
Модуль упругости при растяжении, Е11, ГПа 121-137 108-120 60 120
Модуль упругости при растяжении, Е22, ГПа 8-9 8,3-8,7 60 8
Прочность при сжатии, с_11, МПа 1010-1270 1280-1415 600 1300
Прочность при сжатии, с-22, МПа 208-246 340-380 600 250
Прочность при сдвиге в плоскости листа, т12, МПа 84-87 78-82 60 80
Модуль упругости при сдвиге в плоскости листа,в12, ГПа 3,2-3,7 3,8-3,9 3-4 3-4
Прочность при межслойном сдвиге, т13, МПа 97-104 107-117 80 80-90
Теплостойкость,°С 160 160 160 150
Толщина монослоя, мм 0,13-0,15 0,13-0,15 0,26 0,15
Марки стеклянных тканей
Марка Количество нитей на 1 см, н/см Вид переплетения Вид замасливателя и аппретирующего вещества
ткани Основа Уток ткани
Т-10 (ВМП) 36 + 1 20 ± 1 Сатин 8/3 № 14, № 4с
Т-25 (ВМП) 10 + 1 6 ± 1 Полотняное № 78, № 14, парафиновая эмульсия
Т-64 (ВМП) 22 + 1 24 ± 1 Сатин 4-х ремизный неправильный № 78, № 14
Физико-механические показатели стеклянных тканей
Марка ткани Номинальная масса единицы площади, г/м2 Номинальная толщина ткани, мм Разрывная нагрузка Н (кгс), не менее
Основа Уток
Т-10 (ВМП) 310 0,25 3136 (320) 1764 (180)
Т-25 (ВМП) 365 0,25 -0,30 3920 (400) 4410 (450) 294 (30) 343 (35)
Т-64 (ВМП) 100 ±5 0,09 ±0,01 882 (90) 490(50)
Марки стеклянных тканей РогсИег
Марка Количество нитей на 1 см, н/см Вид переплетения Поверхностная
ткани Основа Уток ткани плотность, г/ м 2
120 51 49 Сатин 105
6781 52 48 Сатин 300
7781 52 48 Сатин 296
Конструкционные стеклопластики
СТ-69Н(М), ВПС-30, ВПС-33, ВПС-34 - стеклопластики на основе эпоксидных связующих для изготовления средненагруженных элементов внешнего контура летательных аппаратов конструкционного назначения (обшивки трехслойных панелей, люки, двери, створки и др.) как самостоятельно, так и в сочетании со слоями углепластика. Применяются в конструкции двигателей семейства ПС-90А2.
Обеспечивают:
- снижение массы авиадвигателя;
- уменьшение трудоемкости изготовления;
- повышение коммерческой нагрузки самолетов
Кожух задней подвески реверса звукопоглощающей конструкции
Панель силовая реверса
Кожух сопла звукопоглощающей конструкции
Свойства конструкционных стеклопластиков
Характеристика СТ-69Н(М) ВПС-30 ВПС-33 ВПС-34 ВПС-39П
Плотность, кг/м3 1850-2000 1850-1950 1880-1970 1580-1730 1500-1600
Прочность при растяжении по основе, МПа 550 610 600 460 235
Прочность при сжатии по основе, МПа 485 540 450 370 360
Прочность при изгибе по основе, МПа 865 820 710 470 405
Температура эксплуатации, °С - 60^80 - 60^200 - 60^150 - 60^150 - 60^80
Стеклопластики на основе новых высокопрочных связующих
Стеклопластики ВПС-47, ВПС-48 и ВПС-43К на основе высоковязких полимерных связующих ВСТ-1208, ВСЭ-1212 и ВСК-1208
Стеклопластик 1, °С Прочность при межслойном сдвиге, МПа Прочность при сжатии, МПа Прочность при изгибе, МПа Прочность при растяжении, МПа Модуль упругости при растяжении, ГПа
ВПС-47 (Т-10/ВСТ-1208) 20 71 865 1060 720 30
170 45 545 845 685 -
200 32 325 440 615 -
ВПС-48 (Т-10/ВСЭ-1212) 20 75 872 1095 710 33
120 53 700 950 670 30
ВПС-43К (Т-64(ВМП)/ ВСК-1208) 20 73 822 1215 950 34
160 41 527 765 760 30
Стеклопластик Тип стекла 1,°С Прочность при растяжении, МПа Модуль упругости при растяжении, ГПа Прочность при сжатии, МПа Прочность при межслойном сдвиге, МПа Прочность при изгибе, МПа
Porcher арт. 120/ВСК-1208 (аналог Т-64) E 20 570 27 645 59 895
160 450 24 415 35 550
Porcher арт. 6781/ВСТ-1208 (аналог Т-10) S2 20 510 - 605 57 820
170 470 - 428 35 605
Porcher арт. 6522/ВСТ-1208 (аналог Т-25) S2 20 430 24 385 37 525
170 390 22 295 28 430
ВПЗ-17 - полимерный заполнитель - сферопластик представляющий собой рулонный материал на основе высокодеформативного цианатэфирного связующего, включающего полые стеклянные микросферы и комбинацию порошкообразных наполнителей для применения в составе многослойных конструкций из полимерных композиционных материалов.
Элемент многослойной конструкции с обшивками из стеклопластика и средним слоем из синтактного материала
Обеспечивает:
- формование конструкции за одну технологическую операцию;
- снижение толщины конструкций, что увеличивает внутренний полезный объем;
- высокая эксплуатационная живучесть;
- высокие удельные характеристики;
- сохранение высоких механических и радиотехнических характеристик в различных условиях эксплуатации.
Характеристика Показатель
Максимальная рабочая температура, °С 160
Плотность, г/см3 0,65-0,70
Разрушающее напряжение при сжатии, МПа, при температуре -20 °С 88-95
-160 °С 58-65
Прочность при растяжении, МПа, при температуре -20 °С 25-38
-160 °С 29-30
Специализированное оборудование для производства расплавных препрегов
Основное преимущество - УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ - обеспечивает выпуск калиброванных препрегов с гарантированными свойствами на основе углеродных, стеклянных, органических жгутов, лент, тканей и связующих расплавного типа различной химической природы и вязкости
>ширина препрега: 300- 1200 мм > автоматизированный контроль параметров:
о отклонение технологических режимов ±1% оточность наноса 1-1,5% оотклонение зазора ±1мкм
(разработаны по ТЗ ВИАМ)
Предназначены для изготовления препрегов на основе: Соа1©ГПа 1_3-11
- Расплавных связующих; Производительность: 150 тыс. м при 2-х сменной
- жгутов 1К-24К (безуточные препреги) шириной 100 - 600 мм; работе
- углеродных лент и тканей шириной до 1200 мм.
Coatema BL-2800
Производительность: 500 тыс.м при 2-х сменной работе
Лабораторная пропиточная линия COATEMA LS-11 (Германия) для отработки технологических параметров процесса производства прецизионных калиброванных препрегов на основе высоковязких расплавных и клеевых связующих и различных видов
наполнителей
Намоточный станок для изготовления микропластиков и препрегов
Комплекс термического анализа: синхронный термический анализ с ИК-спектроскопией, динамический механический анализ, дифференциальная сканирующая калориметрия, термо-механический анализ
Определение влажности в наполнителях, препрегах, связующих, полимерных матрицах и пластиках по методу Карла Фишера
Определение времени гелеобразования в полимерных связующих при нагреве
Определение плотности углеродных армирующих наполнителей методом
градиентной колонны
Установка для определения жидкостной проницаемости армирующих
наполнителей
Ультразвуковой дефектоскоп с лазерно-аккустическим преобразователем для дефектоскопии и диагностики полимерных композиционных материалов
Оптическая микроскопия для определения краевого угла смачивания и пористости в полимерных композиционных материалах
«Чистая» комната оснащенная автоматизированным раскроем и системой лазерного проецирования для выкладки
Лабораторные гидравлические пресса для формования полимерных
композиционных материалов
Установка для изготовления полимерных композиционных материалов с пособами вакуумной инфузии и пропиткой под
давлением
Оборудование для изготовления образцов методом механической резки образцов с водяным охлаждением
Испытания на трещиностойкость полимерных композиционных материалов: на несение удара на вертикальном копре, определение остаточной прочности при сжатии после
удара
Статические испытания по определению упруго-прочностных характеристик полимерных композиционных материалов
- универсальные испытательные машины с усилиями от 5GG H до 25GGkH
- вертикальный копер, маятниковый копер Универсальная испытательная машина Zwick (Z-100):
- максимальная раб. нагрузка IGGkH, класс G.5 - от 2GG Н до
100кН по ISO 75GG-1;
- клиновые гидравлические захваты, набор приспособлений;
- температурная камера (от -100С до +35G°C);
- бесконтактный видео-экстезометр;
- навесные датчики деформации Epsilon (с диапазоном рабочими
температурами -100 до +540)
• Универсальная испытательная машина Walter+bai (LFM-100).
- максимальная раб. нагрузка 100kH, класс 0.5 - от 200 Н до
100кН по ISO 7500-1;
- клиновые механические захваты, набор приспособлений;
- температурная камера (от -100С до +600°C);
- бесконтактный видео-экстезометр;
- навесные датчики деформации Epsilon (с диапазоном рабочими
температурами -100 до +540)
Универсальная испытательная машина Walter+bai (LFM-250):
- максимальная раб. нагрузка 250кН, класс 0.5 - от 2,5 кН до
250кН по ISO 7500-1;
- клиновые гидравлические захваты, набор приспособлений;
- температурная камера (от -100С до +400°С);
- бесконтактный видео-экстезометр;
- навесные датчики деформации Epsilon (с диапазоном рабочими температурами -100 до +540)
Высокоскоростная система измерения деформации в трех плоскостях оснащенная высокоскоростными камерами 2000 кадров в секунду
Оборудование для проведения физико-механических испытаний
Маятниковый копер
• PSd (50/15):
- энергия удара 15Дж, 50Дж;
- скорость маятника во время удара 3.8 м/с;
- угол подъема маятника 160°;
Копер предназначен для определения ударной вязкости пластмасс при двухопорном ударном изгибе по методу Шарпи в соответствии с ISO 179 и ГОСТ 4647
Датчики деформации
- оптические видео-экстензометры
- навесные экстензометры Epsilon (с диапазоном температур эксплуатации
от -100°С до +540°С )
- механические макродатчики
Физико-механические испытания
• Испытания на растяжение
Наименование испытания Стандарт Искомые характеристики
1. Статическое растяжение ГОСТ 25.601-80 Ов1+ , Ов2+ , Е1+ , Е2+ , У12, У21, 81+, 82+.
2. Растяжение с отверстием ЛБТМ Б5766, ЛБТМ Б5961, СТО 1-595-30-416-2012, СТО 1-595-30-417-2012 Ов1+ , Ов2+ , Е1+ , Е2+, 81+, 82+.
3. Отрыв обшивок от заполнителя ГОСТ 14760-69 Оотр
4. Испытание на отслаивание ЛБТМ Б3167 Оотсл
Физико-механические испытания
Испытания на сжатие
Наименование испытания Стандарт Искомые характеристики
5. Статическое сжатие ГОСТ 25.6012-80 ЛБТМ Б6641 СТО 1-595-30-406-2011 Ов1-, Ов2-, Е1-, Е2-, V 12, У21 , 81-, 82-.
6. Сжатие с отверстием ЛБТМ Б6484, Л1ТМ 1.0008 Ов1- , Ов2- , 81- , 82-.
7. Остаточная прочность после удара СТО 1-595-30-409-2011 ЛБТМ Б7137 Ов1-, Ов2-
•ф
Физико-механические испытания
Испытания на сдвиг
Наименование испытания Стандарт Искомые характеристики
8. Межслойный сдвиг РД 50-675-88 ЛБТМ Б2344 Из
9. Сдвиг в плоскости (с укладкой ±45 - до 5% сдвиговой деформации) ЛБТМ Б3518 Tl2.V12.V21. 81+ , 82+ , 012. Е1 , Ез .
10. Сдвиг по 1081ре8Си ЛБТМ Б 5379 112. ИЗ. 123
11. Двунаправленный сдвиг ЛБТМ Б4255 112
12. Сдвиг с V- образным надрезом ЛБТМ Б7078 112. ИЗ. 123
Физико-механические испытания
Испытания на изгиб
Наименование испытания Стандарт Искомые характеристики
13. 3-х точечный изгиб ГОСТ 25.604-82 ЛБТМ Б7264 Ови , Ей
14. 4-х точечный изгиб ГОСТ 25.604-82 ЛБТМ Б7264 ОвИ
15. Трещиностойкость при изгибе ЛБТМ Б6671
Физико-механические испытания
• Испытания на ударное воздействие
Наименование испытания Стандарт Искомые характеристики
16. Ударная вязкость по Шарпи ГОСТ 4647-80 Лп, ап .
17. Удар падающим грузом ЛБТМ Б6264 Р , Е (Дж), Н , т
18. Смятие СТО 1-595-30-419-2012 Осм , Есм
Разработка стандартов
СТО 1-595-30-406-2011 Методы механических испытаний полимерных композиционных материалов. Метод испытания полимерных композиционных материалов на сжатие при нормальной, повышенной и пониженной температурах.
Нагрузка, Н
Ртах нагрузка при разрушении
- / .пшенная / диаграмма деформирования
точка перехода ^тах
- / диапазон определения / модуля упруг о с ти и / коэффпциента Пуассона диаграмма д е формнроеания с двумя линейными участками
Ас ДРС
У' 1 е_1 1 1 1 1 1 1 1 1 1—1 1 1 1 1 1 :г>
^перехода
Деформация, %
Типичная диаграмма деформирования
Допустимые и недопустимые типы и области разрушения
Разработка стандартов
СТО 1-595-30-408-2011 Методы механических испытаний полимерных композиционных материалов. Метод испытания полимерных композиционных материалов на сопротивление повреждению при ударе
падающим грузом.
Диаграмма “контактная сила - время”
Диаграмма “энергия - время’
Вертикальный копер
а б Образец углепластика после испытания (а) и результаты ультразвукового контроля (б).
Разработка стандартов
СТО 1-595-30-409-2011 Методы механических испытаний полимерных композиционных материалов.
Метод испытания полимерных композиционных материалов на сжатие после удара.
Приспособление для испытаний образцов ПКМ на сжатие после удара.
Разрушенные образцы стеклопластика ВПС-31 (а), углепластика (б) и схема их разрушения (в) при испытании на сжатие после удара.
идентификационное обозначение разрушения - ПВС:
П - поперечное
В - в зоне повреждения / у зоны
повреждения
С - в середине образца
Разработка стандартов
ДЗТМ О 5961/0 5961М,
СТО 1-595-30-419-2012 Методы механических испытаний полимерных
композиционных материалов.
Метод испытания полимерных композиционных материалов на смятие.
Приспособление для испытаний образцов ПКМ
на смятие.
ЛИТЕРАТУРА
1. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года /В сб.: Авиационные материалы и технологии: Юбилейный науч.-технич. сб. (приложение к журналу «Авиационные материалы и технологии»). М.: ВИАМ. 2012. С. 7-17.
2. Гращенков Д.В., Чурсова Л.В. Стратегия развития композиционных и функциональных материалов /В сб.: Авиационные материалы и технологии: Юбилейный науч.-технич. сб. (приложение к журналу «Авиационные материалы и технологии») М.: ВИАМ. 2012. С. 231-242.
3. Мухаметов Р.Р., Ахмадиева К.Р., Ким М. А., Бабин А.Н. Расплавные связующие для перспективных методов изготовления ПКМ нового поколения /В сб. Авиационные материалы и технологии: Юбилейный науч.-технич. сб. (приложение к журналу «Авиационные материалы и технологии»). М.: ВИАМ. 2012. С.260-265.
4. Ресурсы Интернета.
5. Душин М.И., Хрульков А.В., Раскутин А.Е.. К вопросу удаления излишков связующего при автоклавном формовании изделий из полимерных композиционных материалов // Труды ВИАМ. Электронный журнал. 2013. № 1
6. Раскутин А.Е., Гончаров В.А.. Компьютерное моделирование технологического процесса изготовления ПКМ методом вакуумной инфузии / В сб. Авиационные материалы и технологии: Юбилейный науч.-технич. сб. (приложение к журналу «Авиационные материалы и технологии»). М.: ВИАМ. 2012. С. 286-291.
