АО "Центральный научно-исследовательский институт материалов"

123

Изделия из волокнистых материалов

Волокнистые композиционные материалы 

АО «ЦНИИМ» осуществляет полный цикл мероприятий от разработки технологии и конструкции до производства изделий из композиционных материалов (КМ). Разработанные и изготовленные нашим институтом изделия нашли применение в самых разнообразных сферах: машиностроении, авиа и ракетостроении, инженерной инфраструктуре городского хозяйства и многих других. Мы готовы разрабатывать решения и производить продукцию из КМ различного назначения под широкий спектр задач и требований Заказчика.  Практика показала, что одним из наиболее часто востребованных решений с применением КМ являются разработки на базе композиционно-волокнистых материалов (КВМ). В таких материалах упрочнителями служат волокна или нитевидные кристаллы чистых элементов и тугоплавких соединений (В. С, А1,0„ 51С и др.), а также проволока из металлов и сплавов (Мо, У, Ве, высокопрочной стали и др.). Для армирования КМ используют непрерывные и дискретные волокна диаметром от долей до сотен микрометров. 
НЕТКАНЫЕ ВОРСОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ НЕПРОПИТАННОЙ СТРУКТУРЫ (ВМНС).
В АО «ЦНИИМ» разработана технология изготовления ворсовых материалов непропитанной структуры методом намотки, позволяющая получать различного вида изделия в виде тел вращения, рукавов или плоских матов с широким диапазоном теплофизических, звукоизоляционных, механических и других свойств. Данная технология позволяет перерабатывать любые длинноволокнистые материалы (нити, жгуты, ленты) из натуральных, искусственных, минеральных и других волокон, переработка которых известными методами затруднена или просто невозможна. Технология позволяет регулировать геометрические параметры формируемого ворсового покрова, обеспечивая создание материала с заданными свойствами. Изделия получаемые данным методом могут быть изготовлены в жестком, гибком, герметичном и негорючем исполнении с наружным или(и) внутренним ворсовым слоем, температурная стойкость которого, в зависимости от типа используемых волокон, может достигать 1500°С, а в восстановительной среде или вакууме до 3600°С. 

Теплозащитные ВМНС для изделий ракетно-космической отрасли летательных аппаратов и других теплонагруженных установок. 

Разработки в области создания деталей теплозащитного назначения на основе ВМНС из различных типов термостойких волокнистых материалов показали работоспособность ВМНС в условиях высокотемпературных газовых потоков. При этом необходимо отметить, что особый выигрыш применения ВМНС по сравнению с другими видами теплозащитных материалов и покрытий является деформативность (гибкость), высокие теплозащитные функции, герметичность, а также низкая плотность и эффективная теплопроводность. 

Детали теплозащитного назначения на основе ВМНС

По результатам, приведенным в таблице 2 видно, что безразмерная скорость уноса ВМНС на основе углеродных волокон находится на уровне углепластиков. При этом следует отметить, что весовые затраты на защиту единицы поверхности изделия при использовании ВМНС в 1,5 – 2,5 раза ниже. 

Материал 

Плотность ρ·10³, кг/м³ 

Безразмерная скорость уноса Ḡ  

УУКМ «Исток-Н»  2,15  0,2 
Углепластик УП-У  1,3 – 1,4  0,6 
Кровельное покрытие на основе углеродной ленты ЛУ-Н  1,42  0,3 – 0,4 
ВМНС на основе углеродной нити УКН-5000  0,758  0,52 
Стеклопластик ЛКТ-А  1,55  0,8 
ВМНС на основе кремнеземной нити К11С6  0,98  0,69 
Примечание – приведенные значения безразмерной скорости уноса полученнные по результатам сравнительных огневых испытаний конусных моделей в кожухном сопле газогенератора.
Таблица  – Сравнительные характеристики некоторых  отечественных теплозащитных материалов 

Теплоизоляционные ВМНС
Одним из направлений деятельности института является создание высокоэффективных теплоизоляционных материалов. Широкий спектр исходных волокнистых материалов, перерабатываемых на имеющемся оборудовании, расширяет возможности применения теплоизоляционных материалов на основе ВМНС в различных отраслях промышленности. 

Детали теплоизоляционного назначения на основе ВМНС

Разработанный способ получения ВМНС позволяет изготавливать теплоизоляционные материалы, к которым может предъявляться ряд требований: 
  • отсутствие вредных для человека газовыделений в процессе хранения и эксплуатации; 
  • обеспечение гарантии невозгорания и невыделения дыма в рабочем диапазоне температур; 
  • стойкость к воздействию широкого перечня агрессивных сред; 
  • удовлетворительная механическая прочность; 
  • возможность изменения формы (гибкость) в сочетании с герметичностью. 
При этом эффективная теплопроводность разрабатываемых покрытий может составлять величины не более 0,06 Вт/м·К (в зависимости от применяемого волокна и его объемного содержания).    
АМОРТИЗАТОРЫ С УПРУГИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ИЗ КОМПОЗИЦИОННО-ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА
Амортизаторы с упругими элементами, выполненными из композиционно-волокнистого материала, представляет собой единую тороидальную либо коробчатую конструкцию, включающую в себя крепежные детали и упругие элементы кольцевой или винтообразной формы. Амортизаторы могут быть изготовлены под статические нагрузки от 1 г до 1 т. Упругие элементы амортизаторов отличаются долговечностью, высокой рассеиваемостью тепла, стойкостью к агрессивным средам, способностью к эксплуатации при температурах от минус 60 0С до плюс 120 0С. Сочетание оригинальной конструкции амортизаторов с высокими физико-механическими свойствами материала их упругих элементов определяет существенные преимущества по сравнению с амортизаторами выполненными на металлической или резиновой основе. 

Амортизатор с упругими элементами из ПКМ

К основным преимуществам таких упругих элементов можно отнести: 
  • сохранение демпфирующих свойств в широком диапазоне температур; 
  • при одинаковых демпфирующих свойствах, композиционные упругие элементы обладают меньшей массой по сравнению с амортизаторами выполненными из других материалов; 
  • простота в эксплуатации и легкость ремонта путем замены вышедшего из строя элемента. 
 
Возможные области применения амортизаторов: 
  • вибротехникаиспользуемая при строительстве различных объектов; 
  • основные и вспомогательные средства виброизоляции силовых механизмов; 
  • вентиляционные установки; 
  • вибродробилки различного назначения; 
  • виброгасители в горнодобывающей и металлургической промышленности. 
САМОСМАЗЫВАЮЩИЕСЯ ИЗНОСОСТОЙКИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОДШИПНИКИ СКОЛЬЖЕНИЯ
Разработана технология изготовления самосмазывающихся неметаллических композитов на основе углеродных волокон и политетрафторэтилена, позволяющая создавать подшипники  скольжения для узлов сухого и мокрого трения в частности для дейдвудных подшипников, эксплуатирующиесяв жестких условиях.

Подшипники скольжения из ПКМ

Параметр 

Значение 

Коэффициент трения по стали 

без смазки– 0,04 — 0,05 со смазкой– 0,01 — 0,02 в вакууме– 0,07 – 0,08 

Удельная нагрузка, кг/см2  до 500 
Скорость скольжения, м/с  до 0,1 
Температура эксплуатации, 0С  от -50 до + 120 
                                            Таблица  – Основные характеристики подшипников скольжения из ПКМ
Использование разработанной технологии позволяет  предотвратить эффект «схватывания» подшипника при длительном простое под нагрузкой, снижает  вибрацию и шум в узле трения. Поверхности скольжения стойки к воздействию замершей воды, льда, нефтепродуктов, взвешенных абразивных частиц. Не требуют смазки.  Использование разработанной технологии позволяет  предотвратить эффект «схватывания» подшипника при длительном простое под нагрузкой, снижает  вибрацию и шум в узле  трения. Поверхности скольжения стойки  к воздействию замершей воды, льда, нефтепродуктов, взвешенных абразивных частиц. Не требуют смазки.  Одним из перспективных направлений применения композиционных подшипников скольжения, является их использование узлах траков гусеничных машин эксплуатирующихся в арктических условиях.   
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ТЕРМОПАРНЫЕ ПРОВОДА В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ИЗОЛЯЦИИ
Разработанные нагревательные элементы предназначены для  общего подогрева конструкций, либо локального подог
рева отдельных ее элементов. Могут быть изготовлены в виде гибкого шнура или мата. Отличительная особенность разработанных нагревателей заключается в  применении высокоомных резистивных элементов на основе углеродных волокон, что позволяет использовать их при создании маломощных обогреваемых объектов (оттаиватели для холодильных агрегатов, обогреваемая обувь и одежда, локальные грелки для медицинских целей и т.п.). Использование специальных технологий  позволяет  изготавливать  нагреватели для подогрева деталей любой сложной формы. В качестве резистивного элемента возможно использование металлических материалов. Питание нагревательных элементов от источника электрического тока напряжением от 6 до 220 В.                               
  УЗЛЫ ТЕПЛОЗАЩИТЫ ПОВОРОТНОГО УПРАВЛЯЮЩЕГО СОПЛА РДДТ 

Приемная АО «ЦНИИМ»:        Тел/Факс: (812)271-49-72
Email: info@cniim.com

Отдел кадров АО «ЦНИИМ»:  Тел: (812)578-91-40
Email: job@cniim.com
Адрес: 191014, Санкт-Петербург, ул. Парадная, 8.