Справочник по композиционным материалам

Электротехнические свойства

Одним из важнейших электротехнических свойств является дугостойкость. Это качество в сочетании с прочностью, тепло­стойкостью, стабильностью размеров, формуемостью и приемле­мой стойкостью обусловило широкое применение этих пластмасс для получения деталей, работающих под высоким напряжением. Искрогашение обусловлено в основном наличием в композиции таких инертных неорганических наполнителей, как ГОА, кремне­зем и каолин. Установлено, что дугостойкость повышается также при добавлении небольших количеств тонкого порошкообразного полиэтилена (массовая доля %) и применении рубленого найлонового волокна. Для достижения максимальной дугостой - кости необходимо свести к минимуму содержание смолы и стеклово­локна, что, правда, приводит к снижению механических свойств. 118

VB. M = 35%. Благодаря существованию несколь­ких способов введения волокна в композициях для ЛФМ допускается более широкий диапазон длин волокна и его кон­центрации, чем в СКП. В то же. время, однако, почти все ЛФМ содер­жат 25 ... 30 % волокна длиной 25,4 мм. При использовании более ко­ротких волокон (длиной 6,4 ... 12,7 мм) ЛФМ по свойствам почти не от­личаются от СКП, но стоимость их компаундирования оказы­вается несколько выше. Применение более длинных волокон (длиной 50,8 ... 76,2 мм) не препятствует переработке материала на обычных машинах для ЛФМ, но оно при незначительном увеличении прочности резко ухудшает формуемость (особенно при заполнении бобышек, ребер жесткости и т. п.) и чистоту по­верхности изделий.

Очень длинные или непрерывные волокна, расположенные за­ранее заданным образом, т. е. параллельно друг другу или под определенным углом, придают материалу очень высокую проч­ность в направлении волокон и очень низкую прочность в попе­речном направлении. При загрузке материалов в форму таким образом, чтобы волокна располагались в направлении наиболее вероятного действия нагрузок на изделие при его эксплуатации, обеспечивается очень высокая эффективная прочность ЛФМ. Для компенсирования снижения прочности в поперечном направ­лении в ЛФМ чередуют слои с параллельным расположением волокна с обычными слоями, где волокно хаотически распреде­лено. В табл. 15.3 приведены свойства ЛФМ с хаотически распре­деленными и непрерывными волокнами, а также при сочетании этих двух вариантов армирования.

Недостатками таких материалов являются плохие формуе­мость и качество отделки поверхности, но в тех случаях, где последнее не играет существенной роли, замена стали и алюминия на такие композиты вполне допустима.

В ЛФМ, как и в СКП, содержание волокна оказывает суще­ственное влияние на прочность материала.

Ранее инженерное конструирование изделий из ЛФМ прово­дилось, как правило, на основе эмпирических данных, методом проб и ошибок. Если деталь разрушалась в процессе испытаний или эксплуатации, то добавляли ребра жесткости или в отдельных местах изделия увеличивали толщину. При таком подходе основ-

Ная трудность заключалась в том, что не было метода определения мест с чрезмерной прочностью и (или) избыточной массой. Так как применение ЛФМ может, очевидно, дать снижение массы по сравнению с традиционными материалами, такими как сталь или алюминий, то в более тщательном конструировании не было не­обходимости. Однако, когда наступление энергетического кри­зиса потребовало более эффективного использования материалов, эмпирический подход к конструированию оказался неприемлемым. Усовершенствование техники проектирования конструкций", в част­ности применение анализа конечных элементов, может привести к созданию высокоэффективных конструкций, но при этом, не­сомненно, потребуется более широкое исследование механических свойств материалов, чем это обычно практикуется для ЛФМ. Механические свойства ЛФМ с 50 % хаотически распределенного волокна исследованы уже достаточно тщательно 12]. Настоя­тельная потребность в такого рода информации, без сомнения, вызовет проведение дополнительных исследований материалов как изготовителями, так и потребителями ЛФМ.