111

лет на благо России

АО « ЦНИИМ »

191014, Санкт-Петербург, ул.Парадная, 8
Тел/Факс: (812)271-49-72
 Email: info@cniim.spb.ru

КОНСТРУКЦИОННЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ (ПКМ)
В АО «ЦНИИМ» разработаны ПКМ на основе стеклянных, углеродных, органических и других волокон, а также дискретных наполнителей с использованием различных полимерных связующих.
Такие материалы обладают высокой по сравнению со многими металлами удельной прочностью и жесткостью, а также способны работать в таких условиях эксплуатации, где традиционные конструкционные материалы неприменимы. Возможность формирования материала и конструкции одновременно обеспечивает их незаменимость в сложных конструкторских решениях и обеспечивает технологичность конечного изделия.
Освоены технологии намотки (сухой, мокрой), контактного формования, вакуумно-инфузионного формования, формования под давлением, изготовления препрегов.
Изделия из ПКМ
Характеристики некоторых композиционно-волокнистых материалов

 

Наименование параметра композиционного материала

Наименование волокна

Стеклянное

Углеродное

Органическое
Плотность, г/см3

1,8 – 2,1

1,4 – 1,6

1,3 – 1,4
Предел прочность при растяжении, МПа

300 — 750

700 — 1500

2000 — 2500
Модуль упругости при растяжении, ГПа

40 — 60

120 — 200

90 — 120
Теплопроводность, Вт/(м·К)

0,25 – 0,37

0,2 – 0,4
Диапазон рабочих температур, °С

от -190 до +200 (в зависимости от материала матрицы)
Примечания
1. Значения предела прочности и модуля упругости приведены для однонаправленных ПКМ.
2. Значение теплопроводности в числителе – вдоль направления укладки волокон, в знаменателе – поперек волокон.
С использованием материалов, представленных в таблице, АО «ЦНИИМ» мелкосерийно выпускает сложные конструктивные изделия специального назначения с габаритами до 1,5 м. Возможно проведение комплексных работ, включающих в себя разработку материала, создание технологии его применения, участие в конструировании изделия с созданием структуры материала, его аттестацию и выпуск изделий небольшой партии.
САМОСМАЗЫВАЮЩИЕСЯ ИЗНОСОСТОЙКИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОМПОЗИТЫ ДЛЯ УЗЛОВ СУХОГО ТРЕНИЯ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ НИХ
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, эксплуатирующихся в жестких условиях.
Полимерные подшипники
Основные характеристики подшипников
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
Максимальная скорость скольжения, м/с до 0,1
Температура эксплуатации, °С от -50 до +120
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 воды, нефтепродуктов, взвешенных абразивных частиц.
Одним из перспективных направлений применения композиционных подшипников скольжения, является их использование в узлах траков гусеничных машин.
НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Разработанные нагревательные элементы предназначены для общего подогрева конструкций, либо локального подогрева отдельных ее элементов. Могут быть изготовлены в виде гибкого шнура, ленты или плоскости. 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.
Нагреватели могут быть разработаны и изготовлены в двух исполнениях:
• герметичное (влагозащитное) исполнение, верхний предел рабочей температуры 200 °С;
• негерметичное (брызгозащитное) исполнение, верхний предел рабочей температуры 600 °С.
Нагревательные элементы
Технические характеристики нагревателей

 

Наименование параметра

 Тип нагревателя
Шнуровые Ленточные Плоские
Диаметр (толщина), мм 2 — 8 2 — 6 2 — 6
Длина, м  1 — 50  1 — 30 0.5 х 0.5
Ширина, мм — 10 — 30 —

Удельная мощность, Вт/м

• в герметичном исполнении

• в негерметичном исполнении


5 – 15

 5 — 50


10 – 40

 5 — 100


до 500

 до 1000
Электрическая прочность изоляции, кВ, не менее 1.5
Электрическое сопротивление изоляции, МОм, не менее 10
Ресурс работы нагревателя, лет, не менее 5
АМОРТИЗАТОРЫ С УПРУГИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ИЗ КОМПОЗИЦИОННО-ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА
Амортизаторы с упругими элементами, выполненными из композиционно-волокнистого материала, представляют 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 °С до плюс 120 °С.
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.
ФРИКЦИОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ ИЗ КОМПОЗИЦИОННО-ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
В АО «ЦНИИМ» разработана технология изготовления фрикционных дисков из композиционного материала. Технология позволяет создавать фрикционные диски, обладающие активной работоспособностью в узлах трансмиссии различных высоконагруженных механизмов при максимальных нагрузках. Материал фрикционных накладок обеспечивает равномерный коэффициент трения вне зависимости от скорости вращения фрикционного диска. На существующем в настоящие время в АО «ЦНИИМ» технологическом оборудовании возможен выпуск фрикционных дисков небольшими партиями.
Фрикционные диски