Введение к работе
Актуальность темы. Благодаря особым свойствам, присущим только пластическим массам, применение их в машиностроении открывает широкие конструктивно-технологические возможности для создания машин и аппаратов на более высоком техническом уровне. Многие пластмассы, являясь самостоятельными конструкционными материалами, с большим успехом вытесняют как цветные, так и черные металлы.
При этом особого внимания заслуживают стеклопластики, которые представляют собой термореактивную пластмассу, состоящую из синтетической смолы со стекловолокнистым наполнителем. Высокая удельная прочность в сочетании с хорошей химической стойкостью по отношению ко многим агрессивным средам открывает возможности использования стеклопластиков в различных отраслях промышленности и, в частности, в центробежных компрессорных машинах, обслуживающих различные химические производства.
Несмотря на многообразие способов получения деталей и изделий из стеклопластиков, применение их в качестве конструкционного материала часто ограничивается достигнутым уровнем их прочностных свойств, которые, в свою очередь, лимитируются несовершенствованием технологического процесса и нестабильностью свойств полимерных связующих. Очень часто имеют место механические повреждения деталей наиболее нагруженных узлов энергетических машин таких, как рабочие лопатки, диски и т.д.
Таким образом, задача повышения прочностных свойств стеклопластиков, в том числе за счет новых технологических решений, является актуальной.
Цель работы – повышение прочностных свойств стеклопластиков на основе определения связей между прочностными свойствами полимерного связующего и параметрами предварительного электрофизического воздействия.
Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи исследований:
1. Выполнить анализ современных методов модификации полимерного связующего, предназначенных для повышения прочностных свойств изделий из стеклопластика.
2. Разработать механическую модель и методику расчета напряженного состояния деталей, выполненных из стеклопластика, во время эксплуатации.
3. Разработать новый способ формования стеклопластиков с применением предварительного воздействия наносекундными электромагнитными импульсами и магнитогидродинамическими силами на полимерное связующее с целью повышения прочностных свойств.
4. Провести экспериментальные исследования для установления взаимосвязи между параметрами предварительных электрофизических воздействий на полимерное связующее и механическими свойствами стеклопластика: предел прочности при сжатии, предел прочности при растяжении, предел прочности при статическом изгибе, твердость, ударная вязкость.
Научная новизна работы:
разработан и научно обоснован способ формования изделий из стеклопластика с применением предварительного воздействия наносекундными электромагнитными импульсами и магнитогидродинамическими силами на полимерное связующее;
- разработана методика расчета напряженного состояния деталей, выполненных из стеклопластика, во время эксплуатации;
экспериментально установлены связи между видом и параметрами предварительных электрофизических воздействий на полимерное связующее и комплексом прочностных свойств стеклопластика.
Практическая значимость работы заключается в:
- разработке экспериментального стенда для осуществления индивидуального и комбинированного электрофизического воздействия на полимерное связующее;
разработке комбинированного способа электрофизической обработки полимерного связующего с целью повышения прочностных характеристик изделий из стеклопластика;
- в разработке научно-обоснованных рекомендаций по повышению прочностных свойств стеклопластика путем предварительной электрофизической обработки полимерного связующего и внедрении их в производственную деятельность ФГУП «ММПП «Салют» (г. Москва) и ОАО «Дальэнергомаш» (г. Хабаровск).
Апробация результатов работы:
Основные результаты работы были представлены на XI Международной научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (г. Пенза, 2007 г.); на VI Международной научно-технической конференции «Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации» (г. Курск, 2008 г.); на VIII международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении» (г. Брянск, 2009 г.); на Международной научно-технической конференции «Теория и практика механической и электрофизической обработки материалов» (г. Комсомольск-на-Амуре, 2009 г.); на I конференции «Производители и потребители компрессорной техники» (г. Казань, 2010 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 4 в изданиях рекомендуемых ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и приложений. Диссертация изложена на 140 страницах, включает 37 рисунков и 37 таблиц. Библиографический список составлен из 115 источников.
