Контроль качества изготовления и технология ремонта композитных конструкций. В. В. Воробей
характерными дефектами этой группы можно назвать микропоры, микротрещины, включения инородных кристаллов в структуру элементарных волокон, искривление фибрилл, разориентацию микрофибрилл и др. Микроскопические исследования дефектов армирующих элементарных волокон показали, что на поверхности стеклянных волокон имеются трещины глубиной 10-7 м, шириной 2 ∙ 10-7 м и длиной до 5 ∙ 10-5 м. Для борных волокон диаметром 10-4 м характерны поры и трещины размером до 8 ∙ 10-6 м, а также включение крупных кристаллов металлического бора в борную оболочку волокна. Трещины, встречающиеся на поверхности углеродных волокон, составляют в длину 2 ∙ 10-7 – 1 ∙ 10-6 м, а в ширину 1 ∙ 10-8 – 2 ∙ 10-7 м. Разориентация отдельных углеродных слоев (микрофибрилл) в волокнах достигается 17–23%.
В армирующих волокнах из армидных материалов размеры трещин достигают 8 ∙ 10-7 м.
Наличие дефектов на поверхности и в структуре элементарных армирующих волокон приводит к снижению их физико-механических характеристик и к увеличению разброса последних.
Минидефекты – это дефекты, размеры которых сравнимы с размерами толщины элементарного слоя композиционного материала. Они встречаются в виде структурных несовершенств и нарушений сплошности в элементарных слоях материала. К ним можно отнести:
– риски и царапины, соизмеримые с толщиной элементарного слоя;
– нарушение адгезионных связей на границе раздела волокно – матрица;
– волнистость и крутку армирующих волокон, разориентацию и их искривление;
– неравномерное распределение связующего в элементарном слое композита; разную степень натяжения армирующих волокон или нитей;
– обрывы отдельных элементарных волокон или нитей и другие дефекты.
Минидефекты связаны либо со структурным строением армирующего наполнителя, либо возникают в процессе технологической переработки составляющих компонент композиционного материала в изделие. К наиболее характерным структурным минидефектам можно отнести крутку элементарных волокон в нитях, регулярные и случайные искривления нитей, разориентацию армирующих волокон. Наличие этих дефектов в структуре материала является одной из причин того, что его физико-механические характеристики в изделиях значительно отличаются от подобных характеристик самих элементарных волокон. Крутка элементарных волокон, как известно, используется для повышения технологичности переработки нитей и жгутов в изделия. При этом устраняется пушение элементарных волокон и уменьшается их обрывность. Однако, наряду с этим, она приводит к снижению степени реализации упругих и прочностных показателей волокон в композиционном материале, которое сказывается при кручении высокомодульных волокон (борных и углеродных).
Разориентация армирующих волокон связана с их отклонением от заданного направления в процессе технологической переработки при изготовлении конструкций и обычно связана с несовершенством технологического оборудования или оснастки.
Регулярные искривления армирующих волокон свойственны в основном тканым