УДОСКОНАЛЕННЯ ПРОЦЕСУ РІЗАННЯ ПОЛІМЕРНИХ КОМПОЗИТІВ

Abstract

В останні десятиліття темпи зростання виробництва композиційних матеріалів постійно зростають, в основному завдяки їх застосуванню в ракетній і авіакосмічній техніці. Завдяки зниженню вартості, композиційні матеріали почали використовувати в інших галузях: хімічне машинобудування, медицина, транспорт, виробництво товарів народного споживання. Не менш складним завданням є конструювання і механічна обробка виробів з композиційних матеріалів. Широке застосування волокнистих полімерних композиційних матеріалів стримується саме через проблеми забезпечення якості поверхневого шару при їх механічній обробці. Проблеми пов'язані з тим, що відмінність пружних і міцнісних властивостей зв'язува- ча і наповнювача в композиційному матеріалі призводить до того, що під дією механічних сил і температури в поверхневому шарі матеріалу при різанні відбувається масовий розрив адгезійних зв'язків між волокнами і матрицею і руйнування поверхневого шару по поверхнях розділу структурних компонентів композиту. Це призводить до виникнення специфічного дефекту "Ворсистості" обробленої поверхні. Крім цього відбувається термомеханічне рест- руктурування полімерних складових композиту. Глибина дефектного шару при цьому може досягати 300 ... 500 мкм. Вищезазначені дефекти поверхневого шару значно знижують експлуатаційні показники виробів з композиційних матеріалів - механічну міцність, твердість, вологопоглинання, діелектричні властивості і інші. До теперішнього часу немає науково-обгрунтованих рекомендацій по механічній обробці композиційних матеріалів, що дозволяють уникнути руйнування поверхневого шару.

In recent decades, the growth rate of production of composite materials has been constantly growing, mainly due to their use in rocket and aerospace engineering. Due to lower costs, composite materials began to be used in other areas: chemical engineering, medicine, transport, and the production of consumer goods. No less difficult task is the design and machining of products from сomposite materials. The widespread use of fibrous polymer composite materials is constrained precisely because of the problems of the quality of the surface layer during their machining. The problems are due to the fact that the difference in the elastic and strength properties of the binder and filler in the composite material leads to the fact that under the action of mechanical forces and temperature in the surface layer of the material during cutting there is a mass break of the adhesive bonds between the fibers and the matrix and the destruction of the surface layer at the interface structural components of the composite. This leads to the occurrence of a specific “hairiness” defect of the treated surface. In addition, thermomechanical restructuring of the polymer components of the composite takes place. The depth of the defective layer can reach 300 ... 500 microns. The above-mentioned defects of the surface layer significantly worsen properties of products made of composite materials such as their mechanical strength, hardness, moisture absorption, dielectric properties and others. To date, there are no scientifically based recommendations on the machining of composite materials to avoid the destruction of the surface layer.