naujienos

Vidinis pluoštu sutvirtinto slėginio indo sluoksnis pirmiausia yra pamušalo konstrukcija, kurios pagrindinė funkcija yra sandarinti ir užkirsti kelią viduje laikomų aukšto slėgio dujų ar skysčio nutekėjimui, kartu apsaugant išorinį pluoštu sutvirtintą sluoksnį. Šis sluoksnis nėra korozijos veikiamas vidinėje inde esančios medžiagos, o išorinis sluoksnis yra derva sutvirtintas pluoštu sutvirtintas sluoksnis, daugiausia naudojamas didžiajai daliai slėgio apkrovos slėginiame inde išlaikyti.

Pluošto vyniojamo slėginio indo konstrukcija: Kompozitinių medžiagų slėginiai indai dažniausiai būna keturių konstrukcinių formų: cilindriniai, sferiniai, žiediniai ir stačiakampiai. Apvalus indas susideda iš cilindrinės sekcijos ir dviejų galvučių. Metaliniai slėginiai indai gaminami paprastų formų, su perteklinėmis stiprumo atsargomis ašine kryptimi. Esant vidiniam slėgiui, sferinio indo išilginiai ir platuminiai įtempiai yra vienodi ir sudaro pusę cilindrinio indo apskritimo įtempio. Metalinės medžiagos turi vienodą stiprumą visomis kryptimis; todėl sferiniai metaliniai indai yra suprojektuoti vienodam stiprumui ir turi minimalią masę esant tam tikram tūriui ir slėgiui. Sferinio indo įtempio būsena yra ideali, o indo sienelė gali būti pagaminta ploniausia. Tačiau dėl didesnių sferinių indų gamybos sunkumų jie paprastai naudojami tik specialiose srityse, tokiose kaip erdvėlaiviai. Žiediniai indai pramoninėje gamyboje yra reti, tačiau jų konstrukcija vis tiek reikalinga tam tikrose specifinėse situacijose. Pavyzdžiui, erdvėlaiviai naudoja šią specialią struktūrą, kad galėtų visapusiškai išnaudoti ribotą erdvę. Stačiakampiai indai daugiausia naudojami siekiant maksimaliai išnaudoti erdvę, kai erdvė yra ribota, pavyzdžiui, stačiakampiai automobilių cisternos ir geležinkelio cisternos. Šios talpyklos paprastai yra žemo slėgio arba atmosferos slėgio indai, todėl pirmenybė teikiama lengvesniems.

Kompozitinių medžiagų slėginių indų konstrukcijos sudėtingumas, staigūs galinių dangtelių ir jų storio pokyčiai, kintamas galinių dangtelių storis ir kampas sukelia daug sunkumų projektuojant, analizuojant, skaičiuojant ir formuojant. Kartais kompozicinių medžiagų slėginius indus reikia ne tik apvynioti skirtingais kampais ir greičio santykiais galiniuose dangteliuose, bet ir skirtingais vyniojimo metodais, priklausomai nuo konstrukcijos. Tuo pačiu metu reikia atsižvelgti į praktinių veiksnių, tokių kaip trinties koeficientas, įtaką. Todėl tik teisingas ir pagrįstas konstrukcinis projektas gali tinkamai nukreipti apvijų gamybos procesą.kompozicinė medžiagaslėginius indus, taip gaminant lengvus kompozicinių medžiagų slėginių indų gaminius, kurie atitinka projektavimo reikalavimus.

Pluošto vyniojamų slėginių indų medžiagos

Pluošto vyniojimo sluoksnis, kaip pagrindinis apkrovą laikantis komponentas, turi pasižymėti dideliu stiprumu, dideliu moduliu, mažu tankiu, terminiu stabilumu, geru dervos drėkinimu, geru vyniojimo apdorojimu ir vienodu pluošto pluošto sandarumu. Lengviems kompozitiniams slėginiams indams dažniausiai naudojamos armatūros pluošto medžiagos yra anglies pluoštas, PBO pluoštas, aramidinis pluoštas ir itin didelės molekulinės masės polietileno pluoštas.

Anglies pluoštasyra pluoštinė anglies medžiaga, kurios pagrindinis komponentas yra anglis. Ji susidaro karbonizuojant organinių pluoštų pirmtakus aukštoje temperatūroje ir yra didelio našumo pluošto medžiaga, kurios anglies kiekis viršija 95 %. Anglies pluoštas pasižymi puikiomis savybėmis, o jo tyrimai pradėti daugiau nei prieš 100 metų. Tai didelio stiprumo, didelio modulio ir mažo tankio didelio našumo vyniojama pluošto medžiaga, kuriai daugiausia būdingos šios savybės:

1. Mažas tankis ir lengvas svoris. Anglies pluošto tankis yra 1,7–2 g/cm³, tai atitinka 1/4 plieno tankio ir 1/2 aliuminio lydinio tankio.

2. Didelis stiprumas ir didelis tamprumo modulis: jo stiprumas yra 4–5 kartus didesnis nei plieno, o tamprumo modulis – 5–6 kartus didesnis nei aliuminio lydinių, todėl jis pasižymi absoliučiu elastingumu (Zhang Eryong ir Sun Yan, 2020). Anglies pluošto tempiamasis stipris ir tamprumo modulis gali siekti atitinkamai 3500–6300 MPa ir 230–700 GPa.

3. Mažas šiluminio plėtimosi koeficientas: anglies pluošto šiluminis laidumas mažėja didėjant temperatūrai, todėl jis atsparus greitam aušinimui ir kaitinimui. Jis nesutrūkinės net atvėsęs nuo kelių tūkstančių laipsnių Celsijaus iki kambario temperatūros, nesilydys ir nesuminkštės neoksiduojančioje atmosferoje 3000 ℃ temperatūroje; jis netaps trapus skystos būsenos temperatūroje.

4. Geras atsparumas korozijai: anglies pluoštas yra inertiškas rūgštims ir gali atlaikyti stiprias rūgštis, tokias kaip koncentruota druskos rūgštis ir sieros rūgštis. Be to, anglies pluošto kompozitai taip pat pasižymi tokiomis savybėmis kaip atsparumas spinduliuotei, geras cheminis stabilumas, gebėjimas sugerti toksiškas dujas ir neutronų slopinimas, todėl juos plačiai galima naudoti aviacijos ir kosmoso, kariuomenės ir daugelyje kitų sričių.

Aramidas, organinis pluoštas, susintetintas iš aromatinių poliftalamidų, atsirado septintojo dešimtmečio pabaigoje. Jo tankis yra mažesnis nei anglies pluošto. Jis pasižymi dideliu stiprumu, dideliu našumu, geru atsparumu smūgiams, geru cheminiu stabilumu ir atsparumu karščiui, o jo kaina yra tik perpus mažesnė nei anglies pluošto.Aramidiniai pluoštaidaugiausia turi šias savybes:

1. Geros mechaninės savybės. Aramidinis pluoštas yra lankstus polimeras, pasižymintis didesniu tempiamuoju stiprumu nei įprasti poliesteriai, medvilnė ir nailonas. Jis pasižymi didesniu pailgėjimu, minkštumu ir geru verpimu, todėl iš jo galima gaminti įvairaus smulkumo ir ilgio pluoštus.

2. Puikus atsparumas liepsnai ir karščiui. Aramido ribinis deguonies indeksas yra didesnis nei 28, todėl nuėmus nuo liepsnos, jis nebedega. Jis pasižymi geru terminiu stabilumu, gali būti naudojamas nuolat 205 ℃ temperatūroje ir išlaiko didelį stiprumą net aukštesnėje nei 205 ℃ temperatūroje. Tuo pačiu metu aramido pluoštai turi aukštą skilimo temperatūrą, išlaiko didelį stiprumą net aukštoje temperatūroje ir pradeda karbonizuotis tik aukštesnėje nei 370 ℃ temperatūroje.

3. Stabilios cheminės savybės. Aramidiniai pluoštai pasižymi puikiu atsparumu daugumai cheminių medžiagų, gali atlaikyti dideles neorganinių rūgščių koncentracijas ir yra atsparūs šarmams kambario temperatūroje.

4. Puikios mechaninės savybės. Jis pasižymi išskirtinėmis mechaninėmis savybėmis, tokiomis kaip itin didelis stiprumas, didelis tamprumo modulis ir lengvas svoris. Jo stiprumas yra 5–6 kartus didesnis nei plieninės vielos, tamprumo modulis yra 2–3 kartus didesnis nei plieninės vielos arba stiklo pluošto, tvirtumas yra dvigubai didesnis nei plieninės vielos, o svoris yra tik 1/5 plieninės vielos. Aromatiniai poliamido pluoštai jau seniai yra plačiai naudojamos aukštos kokybės pluošto medžiagos, pirmiausia tinkamos aviacijos ir kosmoso slėginiams indams, kuriems keliami griežti kokybės ir formos reikalavimai.

PBO pluoštas buvo sukurtas Jungtinėse Amerikos Valstijose devintajame dešimtmetyje kaip armavimo medžiaga kompozicinėms medžiagoms, skirtoms aviacijos ir kosmoso pramonei. Tai vienas perspektyviausių poliamidų šeimos narių, turinčių heterociklinių aromatinių junginių, ir yra žinomas kaip XXI amžiaus superpluoštas. PBO pluoštas pasižymi puikiomis fizinėmis ir cheminėmis savybėmis; jo stiprumas, elastingumo modulis ir atsparumas karščiui yra vieni geriausių iš visų pluoštų. Be to, PBO pluoštas pasižymi puikiu atsparumu smūgiams, dilimui ir matmenų stabilumu, yra lengvas ir lankstus, todėl yra ideali tekstilės medžiaga. PBO pluoštas pasižymi šiomis pagrindinėmis savybėmis:

1. Puikios mechaninės savybės. Aukštos klasės PBO pluošto gaminių stiprumas yra 5,8 GPa, o tamprumo modulis – 180 GPa – tai didžiausias rodiklis tarp esamų cheminių pluoštų.

2. Puikus terminis stabilumas. Gali atlaikyti iki 600 ℃ temperatūrą, o ribinis indeksas yra 68. Nedega ir nesitraukia liepsnoje, o jo atsparumas karščiui ir atsparumas liepsnai yra didesni nei bet kurio kito organinio pluošto.

PBO pluoštas, kaip XXI amžiaus itin didelio našumo pluoštas, pasižymi išskirtinėmis fizinėmis, mechaninėmis ir cheminėmis savybėmis. Jo stiprumas ir tamprumo modulis yra dvigubai didesni nei aramidinio pluošto, o atsparumas karščiui ir atsparumas liepsnai yra meta-aramidinio poliamido. Jo fizikinės ir cheminės savybės visiškai pranoksta aramidinio pluošto savybes. 1 mm skersmens PBO pluoštas gali pakelti iki 450 kg sveriantį daiktą, o jo stiprumas yra daugiau nei 10 kartų didesnis nei plieno pluošto.

Itin didelės molekulinės masės polietileno pluoštas, dar žinomas kaip didelio stiprumo, didelio modulio polietileno pluoštas, yra pluoštas, turintis didžiausią savitąjį stiprumą ir savitąjį modulį pasaulyje. Tai pluoštas, susuktas iš polietileno, kurio molekulinė masė yra nuo 1 milijono iki 5 milijonų. Itin didelės molekulinės masės polietileno pluoštas daugiausia pasižymi šiomis savybėmis:

1. Didelis savitasis stipris ir didelis savitasis modulis. Jo savitasis stipris yra daugiau nei dešimt kartų didesnis nei tokio paties skerspjūvio plieninės vielos, o savitasis modulis nusileidžia tik specialiam anglies pluoštui. Paprastai jo molekulinė masė yra didesnė nei 10, tempiamasis stipris – 3,5 GPa, tamprumo modulis – 116 GPa, o pailgėjimas – 3,4 %.

2. Mažas tankis. Jo tankis paprastai yra 0,97–0,98 g/cm³, todėl jis gali plūduriuoti vandens paviršiuje.

3. Mažas pailgėjimas plyšimo metu. Jis pasižymi didele energijos sugerties geba, puikiu atsparumu smūgiams ir pjūviams, puikiu atsparumu oro sąlygoms ir ultravioletiniams spinduliams, neutronams ir gama spinduliams. Jis taip pat pasižymi didele savitąja energijos sugertimi, maža dielektrine konstanta, dideliu elektromagnetinių bangų pralaidumu ir atsparumu cheminei korozijai, taip pat geru atsparumu dilimui ir ilgu lenkimo tarnavimo laiku.

Polietileno pluoštas pasižymi daugybe puikių savybių, todėl yra reikšmingas pranašumasdidelio našumo pluoštasrinka. Nuo švartavimosi lynų jūriniuose naftos telkiniuose iki aukštos kokybės lengvų kompozicinių medžiagų – ji pasižymi milžiniškais pranašumais šiuolaikinėje kare, taip pat aviacijos, kosmoso ir jūrų sektoriuose, vaidindama lemiamą vaidmenį gynybinėje įrangoje ir kitose srityse.