Технология пропитки под давлением тканых преформ термопластичными полимерами
Проблема
Для достижения весового совершенства, а также повышения надежности, сроков службы и стойкости к внешним воздействиям деталей двигателя необходимо внедрение новых высокотемпературных полимерных композиционных материалов (ПКМ) и развитие сопутствующих технологий на территории РФ. Целью применения данной технологии является изготовление деталей авиационного двигателя из ПКМ на основе 3D-армированного каркаса из углеродного волокна пропитанного ЖКП. Термопластичные полимеры типа полифиниленсульфида и полиэфирэфиркетона не могут быть применены в связи с высокой вязкостью.
Задача
Исполнитель должен выполнить следующие работы:
- Определить вид ЖКП для применения в изделии. Полимер должен быть стойким к ожидаемым условиям эксплуатации авиационного двигателя и применяемым агрессивным жидкостям (определяет заказчик);
- Разработать технологический процесс (ТП) пропитки 3D-каркаса ЖКП и провести необходимые исследования в подтверждение корректности выбранных режимов;
- Определить вид оборудования, необходимого для проведения пропитки (отчет);
- Провести технологическую отработку на образцах и деталях-демонстраторах. Изготовитель 3D-преформ из углеродного волокна и облик детали-демонстратора определяется совместно с заказчиком (отчет, акт, проколы входного-выходного контроля);
- Провести полномасштабный комплекс исследования физико-механических и физико-химических характеристик полученного углепластика, исследование его микроструктуры и границы взаимодействия «волокно-матрица» (отчет, протоколы испытаний);
- Провести комплекс испытаний на воздействие внешних воздействующих факторов и агрессивных жидкостей (протоколы испытаний);
- Разработать технологические рекомендации (ТР) по изготовлению деталей по технологии пропитки под давлением тканых преформ жидкокристаллическими термопластичными полимерами.
Технологические направления
Новые материалы и способы конструирования, включая аддитивные производственные технологии.
Подробное описание
Целью применения данной технологии является изготовления деталей авиационного двигателя из ПКМ на основе 3D-армированного каркаса из углеродного волокна пропитанного ЖКП. Термопластичные полимеры типа полифиниленсульфида и полиэфирэфиркетона не могут быть применены в связи с высокой вязкостью.
Преимуществом технологии являются повышенные по отношению к реактопластичной матрице характеристики стойкости к удару, внешним воздействующим факторам и ультрафиолетовому излучению.
Технология пропитки 3D-каркаса ЖКП требует полимера, оборудования для пропитки, выбора конструктивно-технологической схемы оснастки, наличия соответствующего оборудования. .
Основные требования
1. Максимальные габариты деталей 1300х450х80 мм. Габариты объектов для технологической отработки и изготовления образцов оговариваются отдельно с заказчиком.
2. Техпроцесс подразумевает полную пропитку преформы (без пустот и инородных включений). Пористость получаемого углепластика - не более 3%.
3. Физико-механические характеристики, определяемые на образцах:
- прочность на растяжение, не менее: 1000 МПа;
- прочность на сжатие, не менее: 650 МПа;
- прочность на сжатие после удара, не менее 350МПа;