За допомогою методів ширококутового розсіювання рентгенівських променів, диференціальної сканувальної калориметрії та термомеханічного аналізу досліджено комплекс структурних і теплофізичних характеристик технічного поліетилену двох типів (ПЕ-80 і ПЕ-100) та їх зварного з'єднання, одержаного за традиційним методом зварювання пластмас нагрітим інструментом встик. Встановлено, що у процесі зварювання двох різнотипних поліетиленів формується зварне з'єднання, структура якого характеризується рекристалізацією кристалічної фази. Показано, що міцність і термічна стабільність зварного з'єднання вищі у порівнянні з відповідними характеристиками індивідуальних полімерів, що пояснюється текстуризацією кристалічної структури різнотипних поліетиленів у зварному з'єднанні.

Кількість конструкцій із полімерних композитних матеріалів у авіабудуванні постійно збільшується. Традиційними у цій галузі є полімерні композити на основі термореактивних матриць, однак актуальним є використання нових термопластичних композитів, які мають низку переваг у порівнянні з термореактивними. Застосування термопластичних композитних матеріалів надає можливість активно використовувати процеси зварювання у процесі виробництва конструкцій, що суттєво підвищує продуктивність робіт і зменшує їх вартість. Найбільше в авіабудуванні використовують 3 види термостійких полімерів класу поліариленів - поліетеретеркетони, поліетерімід і поліфениленсульфід. Авіаційні конструкції характеризуються великим розмаїттям і складністю форм, тому для з'єднання їх залучають практично всі відомі способи зварювання пластмас. Активно застосовують терморезисторне зварювання полімерних матеріалів за допомогою закладних елементів із металевої сітки чи вуглецевої тканини. Для з'єднання конструкцій із електропровідних вуглецевих композитів придатна технологія індукційного зварювання. Використовують в авіабудуванні також ультразвукове зварювання, лазерне зварювання та зварювання нагрітим інструментом із непрямим нагрівом. На даний час процеси зварювання зазвичай контролюються цифровим способом зі збереженням усіх даних, однак, на порядку денному перехід до лінійного керування процесом із використанням контролю температури. За матеріалами європейських публікацій наведено приклади застосування різних методів зварювання у процесі виробництва конструкцій із сучасних полімерних термопластичних композитів в авіаційній промисловості.

Проведено аналіз сучасного стану 3D технологій полімерних матеріалів, який базується на публікаціях, представлених як у відкритих джерелах, так і широкому спектрі науково-технічних журналів, а також власному досвіді авторів в області 3D-друку термопластичними та термореактивними полімерами. Розглянуто історію виникнення адитивних технологій, сучасний стан і тенденції розвитку ринку тривимірного друку. Запропоновано класифікацію найбільш поширених у світі технологій адитивного виробництва виробів із полімерних матеріалів залежно від методів переробки пластмас і наведено їх стислий опис, їх особливості, переваги та недоліки.

На прикладі двох високотехнологічних термостійких полімерів, а саме напівкристалічного поліетеретеркетону (РЕЕК) та аморфного поліетеріміду (РЕІ) та ПКМ на їх основі розроблено та відпрацьовано базові принципи та технологічні підходи до зварювання високотехнологічних пластмас з використанням теплового, терморезисторного (закладним елементом) та ультразвукового зварювання. Розроблено технологічні рекомендації, які апробовано на ряді високотехнологічних пластмас іншої хімічної будови. За результатами випробувань підтверджено можливість їх застосування при зварюванні виробів з високотехнологічних, насамперед, термостійких пластмас, у т. ч. складних геометричних форм.

Зазначено, що цей словник-довідник є доповненим перекладом "Словаря-справочника по сварке и склеиванию пластмасс" видання 1988 р. Наведено близько 1 500 термінів зі зварювання та склеювання полімерних матеріалів, а також споріднених галузей. Вміщено переклади термінів англійською та російською мовами. Додано широкий ряд термінів, що стосуються сучасних тенденцій та знань в галузі з'єднання матеріалів і формування виробів з них, їх випробовування та використання. Найбільшу увагу приділено термінам і їх тлумаченням зі структурних, механічних і теплових процесів, які відбуваються під час різних способів зварювання полімерних матеріалів, технологіям і обладнанню для зварювання пластмас і склеювання різних матеріалів. Також наведено терміни, які описують явища та процеси, що відбуваються при експлуатації зварних та клейових з'єднань, та ті, які належать до методів дослідження та контролю якості з'єднань.

Кількість конструкцій із полімерних композитних матеріалів у авіабудуванні постійно збільшується. Традиційними у цій галузі є полімерні композити на основі термореактивних матриць, однак актуальним є використання нових термопластичних композитів, які мають низку переваг у порівнянні з термореактивними. Застосування термопластичних композитних матеріалів надає можливість активно використовувати процеси зварювання у процесі виробництва конструкцій, що суттєво підвищує продуктивність робіт і зменшує їх вартість. Найбільше в авіабудуванні використовують 3 види термостійких полімерів класу поліариленів - поліетеретеркетони, поліетерімід і поліфениленсульфід. Авіаційні конструкції характеризуються великим розмаїттям і складністю форм, тому для з'єднання їх залучають практично всі відомі способи зварювання пластмас. Активно застосовують терморезисторне зварювання полімерних матеріалів за допомогою закладних елементів із металевої сітки чи вуглецевої тканини. Для з'єднання конструкцій із електропровідних вуглецевих композитів придатна технологія індукційного зварювання. Використовують в авіабудуванні також ультразвукове зварювання, лазерне зварювання та зварювання нагрітим інструментом із непрямим нагрівом. На даний час процеси зварювання зазвичай контролюються цифровим способом зі збереженням усіх даних, однак, на порядку денному перехід до лінійного керування процесом із використанням контролю температури. За матеріалами європейських публікацій наведено приклади застосування різних методів зварювання у процесі виробництва конструкцій із сучасних полімерних термопластичних композитів в авіаційній промисловості.

Проведено аналіз сучасного стану 3D технологій полімерних матеріалів, який базується на публікаціях, представлених як у відкритих джерелах, так і широкому спектрі науково-технічних журналів, а також власному досвіді авторів в області 3D-друку термопластичними та термореактивними полімерами. Розглянуто історію виникнення адитивних технологій, сучасний стан і тенденції розвитку ринку тривимірного друку. Запропоновано класифікацію найбільш поширених у світі технологій адитивного виробництва виробів із полімерних матеріалів залежно від методів переробки пластмас і наведено їх стислий опис, їх особливості, переваги та недоліки.

Технологія лазерного зварювання трансмісійним методом надає можливість зварювати внапуск полімерні плівки та листи різної товщини. На розробленій експериментальній установці проведено зварювання полівінілхлоридних плівок із використанням твердотільного лазера з діодною накачкою (DPSS) потужністю 10 Вт, який генерує випромінювання зеленого кольору з довжиною хвилі 532 нм. Застосування даного методу надало можливість зварювати між собою прозорі багатошарові медичні плівки Wipak. Експерименти показали, що за допомогою такого лазера є можливим утворення якісного з'єднання медичної плівки Wipak із папером.

Індекс рубрикатора НБУВ: М47 + М377

Рубрики:

Швейні технічні вироби

Технічні тканини та інші текстильні вироби

Шифр НБУВ: Ж26970 Пошук видання у каталогах НБУВ 

На початку будівництва трубопроводів із пластмас використовували так званий поліетилен низького тиску, нині відомий під маркою ПЕ-63. У подальшому було розроблено нові, більш досконалі види сировини, що є кополімером поліетилену з гексеном. Із цих поліетиленів типів ПЕ-80 і ПЕ-100, на сьогодні виготовляють майже всі напірні труби. Однак при ремонті та реконструкції трубопроводів із пластмас існує нагальна проблема з'єднання труб із ПЕ-63, які експлуатувалися довгий час, новими трубами, виготовленими з поліетиленів марок ПЕ-80 і ПЕ-100. Проведено комплексні дослідження теплофізичних властивостей технічних поліетиленів і виявлено суттєві для процесу зварювання відмінності, які мають бути враховані при ремонті полімерних трубопроводів. Проведено експериментальні зварювання зразків труб як із однотипних, так і різнотипних поліетиленів. Проведено морфологічні та механічні дослідження зварних з'єднань поліетиленових труб марок ПЕ-63, ПЕ-80 і ПЕ-100. За результатами досліджень визначено вплив їх теплофізичних властивостей і параметрів процесу зварювання на морфологічну структуру та якість зварних з'єднань різнотипних поліетиленів. Проведено математичне моделювання температурних полів у разі стикового зварювання. Розроблено та створено двозонний нагрівальний інструмент для зварювання нагрітим інструментом встик труб зовнішнім діаметром до 110 мм із різнотипних поліетиленів трубних марок ПЕ-63, ПЕ-80 і ПЕ-100. Із метою випробування дослідного зразка двозонного нагрівального інструменту проведено серію експериментальних робіт, які показали покращання міцністних характеристик отриманих зварних з'єднань.

Тканини з поліефірних (поліестерових) синтетичних волокон знаходять широке застосування як під час виробництва товарів широкого вжитку, так і у різноманітних технічних виробах. Виробництво фільтрувальних пакетів за допомогою зварювання в даний час в Україні відсутнє, потреба у них досить велика, тому створення подібної технології зварювання є актуальною задачею. Було обрано метод термоімпульсного зварювання тавровими (Т-подібними) рантовими швами з суцільним проплавленням та одночасним розрізанням матеріалу, що зварюється. Розроблено експериментальну установку з нагрівальним елементом із ніхромового дроту діаметром 0,8 мм. За один цикл термоімпульсного зварювання формуються 2 поздовжніх шва, так звані таврові або Т-подібні рантові шви. Механічні випробування зварних швів фільтрувальної поліестерової тканини, отриманих термоімпульсним зварюванням, показали достатній рівень їх механічної міцності. Для контролю якості готових фільтрувальних пакетів достатньо візуально огляду швів на предмет виявлення непроварів або інших явних дефектів.

Виготовлення деталей методом 3D друку, зокрема, за технологією FDM (Fusing Deposition Modeling), є перспективним напрямком у багатьох галузях машинобудування, архітектурі, будівництві, медицині, тощо. Ця проблематика породжує 3 основні напрямки досліджень: технології FDM 3D друку, матеріалознавство та математичне моделювання процесів із метою оцінки функціональних якостей, зокрема, міцності виробів. Розглянуто третій напрямок: оцінка напружено-деформованого стану виробів, отриманих методом 3D друку за технологією FDM. Розглянуто 3 стадії розв'язання цієї задачі: математична постановка задачі, що включає універсальні балансові співвідношення; визначальні рівняння механічної поведінки матеріалу; 2 - методику чисельного розв'язку задачі; розв'язування конкретних задач із метою виявлення закономірностей термомеханічних процесів і надання рекомендацій щодо технологічних параметрів 3D друку.

Проведено математичний опис теплових процесів під час лазерного зварювання з використанням класичної теорії теплопровідності. Термічний цикл за дії випромінювання на поверхню проаналізовано за допомогою моделей повного теплового балансу, розподіленого поверхневого, точкового, кругового та лінійного теплових джерел. Моделювання процесу зварювання полягало у розв'язанні задачі формування теплових полів у в'язкопружних полімерних матеріалах за рухомого внутрішнього джерела теплової енергії. Прийнято, що верхня деталь є прозорою для лазерного випромінювання, нижня має заданий коефіцієнт поглинання світлового променя, а їх теплофізичні характеристики залежать від температури. Сформульовано рівняння теплопровідності та визначальні рівняння, доповнені граничними умовами конвективного теплообміну та початковим розподілом температури. Для числової реалізації визначених рівнянь використано метод скінченних елементів, в основі якого лежить альтернативне формулювання задачі. Результати математичного моделювання показали особливості формування теплових полів у процесі трансмісійного лазерного зварювання полімерних плівок на різних параметрах режиму зварювання.

Хімічне зварювання (ХЗ) як альтернатива класичним методам з'єднання базується на утворенні хімічних зв'язків між функціональними групами контактуючих поверхонь. Проаналізовано сучасний стан ХЗ поліуретанів завдяки наявності в їх структурі динамічних ковалентних зв'язків. Установлено, що якість зварних з'єднань (ЗЗ) залежить від параметрів зварювання, пов'язаних із технологією зварювання. Основними параметрами, що визначають міцність ЗЗ, є температура зварювання та тривалість зварювання, тоді як контактні зусилля стиску при зварюванні лише незначним чином впливають на міцність. Міцність ЗЗ, як правило, зростає зі збільшенням температури або тривалості зварювання. Якість одержаних ЗЗ контролюється руйнівними та неруйнівними способами контролю. Важливо зазначити, що застосування хімічного зварювання не обмежується плівковими матеріалами та використовується також для зварювання деталей великих товщин. Встановлено, що ХЗ застосовується і для композитів на основі поліуретанів, які привертають велику увагу завдяки своїм гібридним властивостям. Більш того, проведення ХЗ композитів можливе з використанням світлового випромінювання, що пов'язано з присутністю світлочутливих наповнювачів, які каталізують хімічні реакції між функціональними групами на контактуючих поверхнях. Оскільки керування світлом відбувається дистанційно, локально та тимчасово, існує можливість проведення зварювання без впливу на навколишні ділянки матеріалу. Наведено порівняння міцності ЗЗ композитів, одержаних за різними технологіями зварювання. Встановлено, що утворення хімічних зв'язків між функціональними групами контактуючих поверхонь під дією випромінювання в ближній інфрачервоній області відбувається з вищою швидкістю і 1 хв достатньо для утворення якісного з'єднання.