Справочник по композиционным материалам

Методы и методология исследований УВ

При промышленном производстве УВ необходимо развивать методы определения физических и механических свойств, усред­ненных по партиям выпускаемой продукции [263]. Одним из них является метод испытаний одиночной нити сухого пучка или про­питанной связующим стренги («микропластика»)[31] [264]. Дан-

Ные такого контроля не только служат для определения качества продукции, но и являются способом отбора волокон с нужными свойствами. В табл. 11.4 приведены основные стандартные методы изучения УВ.

Стандарт ASTM-D3379-75 описывает метод испытания одиноч­ного У В на прочность при растяжении и модуль упругости [267]. Элементарное волокно вклеивается в рамку (рис. 11.36) [267]. Затем края рамки разрезаются или сжигаются, после чего обра­зец подвергается растяжению с постоянной скоростью до разру­шения.

Стандарт ASTM-D3544-76 регламентирует правила отбора проб, число испытаний, вычисление стандартного отклонения и

10*

291

Коэффициента вариации [268]. На рис. 11.37 показано, как на основе статистических методов можно принимать решение о кри­териях отбраковки волокон [265].

Метод анализа элементарного волокна несет в себе много не­достатков: это и неточность определения линейной плотности, и несовершенство методов отбора проб, и влияние человеческого фактора при измерениях [269]. Так, на рис. 11.38 представлена типичная картина результатов серии измерений прочности УВ на растяжение, проведенных разными методами [269]. Как резуль­тат возможного разрешения этой проблемы предлагается пользо­ваться либо методом испытания «сухим пучком», либо микропла­стиком [263, 264, 269—274].

В среднем прочность и модуль упругости микропластика выше, чем те же величины, полученные при испытании УВ методом «сухого пучка» [264]. Испытания импрегнированных стренг (микропластиков) показывают хорошее соответствие между тео - 294
ретической прочностью пучка волокон (по результатам испытаний одиночных волокон) и распределением прочности в микропластике [272].

В табл. 11.5 приведены результаты испытаний УВ в виде оди­ночного волокна, «сухим пучком» и «микропластиком» [269]. Средние модули упругости, полученные всеми тремя методами практически совпадают. В то же время предел прочности, опре­деленный по методу исследования импрегнированной стренги, оказывается ниже, чем в двух других случаях. Дальнейшие ра­боты, в которых эпоксиимпрегнированные стренги из УВ испыты-

Рис. 11.37. Номограмма отбраковки образцов:

1 — прочность; 2 — модуль упругости; 3 — диаметр; С — коэффициент варнацнн; п = число образцов

Рис. 11.38. Результаты последовательных измерений предела прочности при растяжении ав моноволокон из УВ, определенных:

І.-» лаборантом А; 2 лаборантом Б; JV порядковый номер сернн нз пятн образцов

Вались при температуре жидкого азота при изменении скорости нагружения, не дали значительного повышения ни предела проч­ности, ни модуля упругости [269]. Хорошо известно, что механи­ческие свойства УВ зависят как от сырья и исходных технологи­ческих параметров (времени и температуры термообработки, по­верхностной обработки УВ), так и от наличия или отсутствия де­фектных, в том числе и сломанных волокон [265, 270, 275].

Модуль упругости при сдвиге УВ определяют в основном двумя методами: методом крутильного маятника и динамическим — с по­мощью пьезоэлектрических датчиков. Используя последний ме­тод, можно определить очень малые изменения модуля сдвига даже при высоких температурах — ~800 °С [271].

Существует ряд различных методов определения линейной плотности углеродных волокон [269]. Линейная плотность изме­ряется в денье В табл. 11.6 дано сравнение результатов опреде - 11.5. Средние предел прочности и модуль упругости при растяжении, определенные различными методами 2

Образец

Одиночное волокно

«Сухой пучок»

Пропитанная стренга (мнкропластнк)

СТВ, МПа

Е, ГПа

"в - МПа

Е, ГПа

<тв, МПа

Е, ГПа

1

1720

507

1600

514

1270

509

2

1650

513

1770

537

1360

521

3

1670

509

1670

530

1380

514

4

1750

525

1630

514

1480

504

5

1570

545

1700

513

1480

518

Среднее

1670

519

1670

521

1390

515

Значение

1 Испытание каждой пробы волокна включало следующие изменения.

1. Пять элементарных волокон в каждом образце илн всего 25 элемен­тарных.

2. Из пяти образцов в методе «сухого пучка» в трех определялись модуль упругости и работа разрыва.

3. Пять образцов подвергались пропитке,

2 Геометрические параметры элементарных волокон определялись взвеши­ванием.

11.6. Сравнение результатов измеренной линейной плотности элементарных волокон, проведенных различными методами

Образец

Оптиче­ская микро­скопия

Вибро­скоп 1

Взвеши-

Ваиие пряжи 2

Образец

Оптиче­ская микро­скопия

Вибро­скоп 1

Взвеши­вание пряжи *

1 1,06 1,04 0,98

2 1,02 1,07 0,99

3 1,00 1,08 1,02

4 1,13 1,06 1,02

5 0,96 0,95 0,96 Среднее 1,03 1,04 0,99 значение

1 Среднее значение по 25 элементарным волокнам — усреднение по пяти параллельным определениям.

- Среднее значение по пяти образцам.

Рис. 11.39. Зависимость теплопроводности X УВ от модуля упругости Е

Рассчитывается по значениям плотно­сти и линейной плотности волокна [263, 267, 269].

Определение продольной тепло­проводности различных УВ проводит­ся по ASTM STP580 двумя различными методами [281 ]. Один метод основан на измерении теплопроводности однона­правленного КВМ на основе УВ и эпо­ксидной смолы. Он дает погрешность ~10 %. Другой метод основан на изме­рении теплопроводности сухого пучка. В этом случае тепло­проводность волокна определяется экстраполяцией градиента температур на малой базе.

Теплопроводность линейно растет с электропроводностью во­локна и соответственно с модулем упругости, начиная с некоего значения модуля (рис. 11.39) [281].

Справочник по композиционным материалам

Пластики, полученные методом намотки

Быстрое развитие исследований и применение материалов, полученных намоткой, привело к созданию большого числа специ­фикаций и стандартов на методы их испытаний. Следующие стан­дарты ASTM представляют собой интерес: ASTM D2290-76. Определение предела …

Другие виды испытаний

Ряд испытаний должен проводиться при повышенных темпера­турах. Зависит это от типа композиционного материала и области его применения. Обычные композиты не должны терять проч­ность и модуль после получасовой экспозиции при темпера­туре …

Влияние длительной выдержки в окем*М;-г! иа глубине 1737 м на свойства СВКМ

Показатель Исходные значения После выдерж­ки на глубине 1737 м в тече­ние 1045 сут Показатель Исходные значення После выдерж­ки на глубине 1737 м в тече­ние 1045 сут А0Ж( МПа £сш, ГПа …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.