Технология получения изделий из неметаллических материалов, часть 2, страница 43

Весьма существенным параметром намотки является величина натяжения армирующего материала и равномерность натяжения по сечению наматываемой трубы. При больших натяжениях, используемых при изготовлении крупногабаритных изделий и применении высокопрочных и высокомодульных волокон, увеличивается неоднородность натяжения нитей в армирующем материале. Величина натяжения обеспечивается в основном за счет сухого и жидкого трения. Трение сухих армирующих элементов (волокон и нитей) при движении по направляющим и другим элементам оборудования (валики, ролики, шайбы, иглы, ножи) представляет собой случай сухого трения. Жидкое трение обусловливается контактом армирующего материала с поверхностью валиков, роликов и т. п., смоченных вязким связующим.

Влияние натяжения на прочность изделий, полученных намоткой, определяется влиянием натяжения на изменение содержания связующего, обеспечением правильной ориентации всех элементов армирующего материала, снижением уровня его начальных искривлений. С увеличением натяжения не только возрастает прочность стеклопластика, но и одновременно снижается разброс значений прочности (растет однородность изделия).

Отверждение полученной заготовки является завершающей стадией изготовления изделий методом намотки, во время которой происходит химическая и термическая усадка связующего. Усадка приводит к возникновению остаточных напряжений. Различают два типа остаточных напряжений. Первый тип напряжений имеет характерный масштаб действия, соизмеримый с диаметром волокон, т. е. с толщиной армирующего слоя. Эти напряжения, условно называемые микроскопическими, возникают вследствие усадки связующего и различия в коэффициентах теплового расширения компонентов. Другой тип —макроскопические напряжения. Они обусловлены геометрией изделия, неоднородностью температурного поля при отверждении, миграцией и неодинаковой скоростью отверждения связующего, анизотропией структуры материала и т. п. После удаления оправки (дорна) на изделие уже не действует внешняя сила, система остаточных напряжений в изделии перераспределяется за счет некоторой деформации снятого с оправки изделия и становится самоуравновешенной.

Накопление остаточных напряжений в волокнистом композите представлено на рис. 7.8.

Скорость нарастания напряжений сильно изменяется в процессе отверждения и может опережать скорость нарастания прочности композита. В этом случае материал может растрескиваться, при этом нарушается его монолитность и уменьшается несущая способность.