Научная статья на тему 'ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И МЕТОДОВ ОЦЕНКИ СВОЙСТВ ПЛЕТЕНЫХ ИЗДЕЛИЙ'

ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И МЕТОДОВ ОЦЕНКИ СВОЙСТВ ПЛЕТЕНЫХ ИЗДЕЛИЙ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
396
42
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПЛЕТЕНИЕ / ИЗДЕЛИЕ / ПОЛИМЕРНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ / ТЕХНОЛОГИЯ / ТЕКСТИЛЬНАЯ ОБЪЁМНАЯ ПРЕФОРМА / АРМИРОВАНИЕ / WEAVING / PRODUCT / POLYMER COMPOSITE MATERIAL / TECHNOLOGY / TEXTILE BULK PREFORM / REINFORCEMENT

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Минасян Зограб Александрович, Папоян Ашот Рафикович, Манукян Эдгар Александрович, Манасян Наира Князевна, Мурадян Вардуи Геворговна

Проведен краткий обзор современной научно-технической литературы по технологиям изготовления, методам оценки и прогнозирования свойств плетеных изделий бытового и технического назначения. Рассмотрены технологии получения полимерных композиционных материлов на основе обꭌемно-армирующих текстильных преформ, позволяющих создавать изделия сложной конфигурции с высокими физико-механическими показателями. Проведена оценка качественных свойств плетеных полотен из текстильных материалов. Приведены основные направления развития технологий изготовления и методов оценки свойств изделий.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Минасян Зограб Александрович, Папоян Ашот Рафикович, Манукян Эдгар Александрович, Манасян Наира Князевна, Мурадян Вардуи Геворговна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

REVIEW OF MANUFACTURING TECHNOLOGIES AND METHODS FOR EVALUATING THE PROPERTIES OF BRAIDED PRODUCTS

А brief review of modern scientific and technical literature on manufacturing technologies, methods for assessing and predicting the properties of wicker products for household and technical purposes is carried out. The technologies for obtaining polymer composite materials based on volume-reinforcing textile preforms, which allow creating products of complex configuration with high physical and mechanical parameters, are considered. The assessment of the quality properties of woven fabrics from textile materials has been given. The main directions of development of manufacturing technologies and methods for assessing the properties of products are given.

Текст научной работы на тему «ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И МЕТОДОВ ОЦЕНКИ СВОЙСТВ ПЛЕТЕНЫХ ИЗДЕЛИЙ»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И МЕТОДОВ ОЦЕНКИ СВОЙСТВ ПЛЕТЕНЫХ ИЗДЕЛИЙ Минасян З.А.1, Папоян А.Р.2, Манукян Э.А.3, Манасян Н.К.4, Мурадян В.Г.5 Email: Manasyan696@scientifictext.ru

1Минасян Зограб Александрович - кандидат технических наук, доцент, кафедра технологии изделий текстильной и легкой промышленности и дизайна; 2Папоян Ашот Рафикович - доктор технических наук, профессор, кафедра механики и графики; 3Манукян Эдгар Александрович - кандидат технических наук, учитель информатики,

старшая школа;

Манасян Наира Князевна - кандидат технических наук, ассистент, кафедра технологии изделий текстильной и легкой промышленности и дизайна; 5Мурадян Вардуи Геворговна - исследователь, кафедра механики и графики, Гюмрийский филиал Национальный политехнический университет Армении, г. Гюмри, Республика Армения

Аннотация: проведен краткий обзор современной научно-технической литературы по технологиям изготовления, методам оценки и прогнозирования свойств плетеных изделий бытового и технического назначения. Рассмотрены технологии получения полимерных композиционных материлов на основе об емно-армирующих текстильных преформ, позволяющих создавать изделия сложной конфигурции с высокими физико-механическими показателями. Проведена оценка качественных свойств плетеных полотен из текстильных материалов. Приведены основные направления развития технологий изготовления и методов оценки свойств изделий. Ключевые слова: плетение, изделие, полимерный композиционный материал, технология, текстильная объёмная преформа, армирование.

REVIEW OF MANUFACTURING TECHNOLOGIES AND METHODS FOR EVALUATING THE PROPERTIES OF BRAIDED PRODUCTS Minasyan Z.A.1, Papoyan A.R.2, Manukyan E.A.3, Manasyan N.K.4,

Muradyan V.G.5

1Minasyan Zohrab Alexandrovich - PhD in Engineering Sciences, Associate Professor, TECHNOLOGY OF TEXTILE AND LIGHT INDUSTRY PRODUCTS AND DESIGN DEPARTMENT; 2Papoyan Ashot Rafkovich - Doctor in Engineering Sciences, Professor, MECHANICS AND GRAPHICS DEPARTMENT; 3Manukyan Edgar Alexandrovich - PhD in Engineering Sciences, IT-Teacher,

HIGH SCHOOL;

Manasyan Naira Knyazevna - PhD in Engineering Sciences, Assistant, TECHNOLOGY OF TEXTILE AND LIGHT INDUSTRY PRODUCTS AND DESIGN DEPARTMENT; 5Muradyan Varduhi Gevorgovna - Researcher, MECHANICS AND GRAPHICS DEPARTMENT, GYUMRI BRANCH NATIONAL POLYTECHNIC UNIVERSITY OF ARMENIA, GYUMRI, REPUBLIC OF ARMENIA

Abstract: а brief review of modern scientific and technical literature on manufacturing technologies, methods for assessing and predicting the properties of wicker products for

household and technical purposes is carried out. The technologies for obtaining polymer composite materials based on volume-reinforcing textile preforms, which allow creating products of complex configuration with high physical and mechanical parameters, are considered. The assessment of the quality properties of woven fabrics from textile materials has been given. The main directions of development of manufacturing technologies and methods for assessing the properties of products are given.

Keywords: weaving, product, polymer composite material, technology, textile bulk preform, reinforcement.

УДК 620. 22:677.017

В настоящее время во многих отраслях современной техники широко применяются плетеные изделия бытового и технического назначения, получаемые из полимерных композиционных материалов (ПКМ).

Поэтому разработка новых ПКМ, обладающих повышенной прочностью, эластичностью, долговечностью, устойчивостью к деформациям и т.д., создание новых и совершенствование имеющихся методов оценки и прогнозирования свойств плетеных изделий являются актуальными задачами.

ПКМ используются в текстильной и легкой промышленности для производства эластичных тесем и шнуров, наработанных строп, страховочных веревок, тросов, хирургических ниток, обувных шнуров, отделочных деталей одежды и т.д., в авиации и ракетостроении для производства корпусов и лопаток двигателей, корпусов ракет, стрингеров и т.д., в машиностроении для производства элементов рам и силовых каркасов, деталей сложной геометрии, баллонов высокого давления и т.д., в строительстве для производства арочных элементов, арматуры, шпунтов, профилей сложной геометрии и т.д., в отраслях спорта и отдыха для производства велосипедных рам, клюшек, ракеток, весел и т.д.

Новые ПКМ могут работать в таких условиях, где традиционные композиционные материалы неприменимы. Одним из ключевых технологий изготовления вышеуказанных изделий является процесс плетения.

В данной работе проведен обзор современной научно-технической литературы по технологиям плетеных изделий бытового и технического назначения и методам оценки их свойств.

Плетение - один из древних способов получения изделий, при котором несколько нитей (не менее трех) под натяжением подаются в общую рабочую зону с одновременным перемещением в пространстве паковок. Нити, переплетаясь друг с другом, образуют компактную структуру и их положение в изделии стабилизируется. Готовое изделие постоянно отводится из рабочей зоны [1, 2].

Плетение можно рассматривать как частный случай ткачества, при котором все ткани в текстильной структуре расположены под углом к вертикальной оси изделия, отличным 90° [3, 8].

В случае применения классических технологий плетения для производства предметов одежды ее структура будет обладать анизотропией свойств, что не всегда удовлетворяет требованиям, предъявляемым к одежде [3, 4].

Для устранения анизотропных свойств на кафедре, "Художественное моделирование, конструирование и технология швейных изделий" МГУДТ был разработан метод изготовления текстильных оболочек с три и -мультиаксиальными структурами [3,5]. Отличительная особенность новой тканой структуры заключается в том, что она задается не прямоугольными ячейками, а треугольными. Тканая триаксиальная бесшовная оболочка включает три вида основных нитей, переплетенных между собой под определённым углом.

Изготовление трех основных систем нитей в структуре плетеного изделия расширяет возможности создания объёмных бесшовных форм, так как изменение кривизны создаваемой оболочки возможно в трех, а не в двух направлениях.

Технологически процесс создания триаксиальных бесшовных оболочек производится объединением процессов текстильного и швейного производства и состоит из двух стадий: расчета количества нитей в сечениях вырабатываемой оболочки и производства изделия (оболочки) [3, 5].

Плетеные триаксиальные оболочки успешно применяются при производстве изделий бытового назначения. Свидетельством тому является разработка и изготовление бесшовного плетеного верха обуви (рис. 1) и бесшовных платьев (рис. 2) [5].

Рис. 1. Модель обуви с цельнотканой заготовкой верха

Рис. 2. Цельнотканое платье с триаксиальной структурой

Существующие виды плетения можно условно разделить на три группы: 2Д; 2,5Д; и 3Д [5].

При двумерном плетении вырабатывается полая оболочка цилиндрической (рукавной) формы, при 2,5-мерном плетении формирование плетеной оболочки осуществляется на основах (оправка) различных объёмных форм и при 3-мерном плетении вырабатывается один слой пряжи по толщине структуры.

Наиболее перспективным являются трёхмерные плетеные технологии.

В настоящее время различают два основных направления трехмерного плетения: картезианское (цилиндрическое) и круговое [5].

При картезианском плетении формирование различных сложных форм достигается путем изменения длины каждого ряда и пространственного перемещения столбцов за счет смещения держателей нитей (бобин). При двумерном круговом (трубчатом) плетении две системы нитей перемещаются одновременно: все нити одной системы перемещаются по часовой стрелке, а все нити другой - против часовой стрелки (принцип работы мульти-модульных плетельных станков).

Для производства триаксиальных оболочек необходимо выполнить переход от плетения двумя системами нитей к плетению тремя, что предлагается осуществить следующими способами [5]:

• введением осевых вертикальных нитей, проходящих через отверстие в центре крылаток;

• модификацией 2Д плетельного станка с введением дополнительного механизма для перемещения нитедержателей третьей системы нитей;

• разработкой новых схем траектории движения нитедержателей для станка Herzog 3-D- Fleshtmaschine CAB 9-32-22- (Германия);

• модификацией 2,5 Д или 3 Д плетельного станка введением дополнительного механизма для перемещения нитедержателей третьей системы нитей.

В различных отраслях текстильной и легкой промышленности находят широкое применение шнуроплетеные изделия, которые используются в спортивной и комфортной одежде при занятии активным отдыхом и туризмом, в рыболовстве, технике, обувной промышленности, быту и т.д. [6].

Шнуроплетеные изделия из полиамидных (ПА) нитей по сравнению со шнурами из натуральных волокон имеют более высокую прочность, эластичность и стойкость к истиранию, повышенную гибкость и удлиняемость.

Они применяются в производстве верхней, молодежной, детской, спортивной одежды (всевозможные шнуровки, затяжка в капюшон, в кулиску и по низу изделия).

Полые (без наполнителя) шнуроплетеные изделия, наработанные из ПА нитей, не отвечают требованиям комфортной одежды: они быстро развязываются в узле бантика шнура вследствие их гладкой и скользкой поверхности и низкой растяжимости [6].

Так как объём производства текстурированных и эластомерных нитей лайкра непрерывно растет, то становится возможным расширить ассортимент шнуров для текстильных изделий повышенной комфортности, предназначенных для спорта, отдыха и туризма [6].

Поэтому разработка нового ассортимента шнуров с использованием ПА текстурированных высокорастяжимых и эластомерных нитей лайкра является актуальной задачей.

Для получения шнуров из полиамидных текстурированных высокорастяжимых нитей применена шнуроплетельная машина ШП-24-3-1, которая позволяет использовать небольшую массу нити на крутильных паковках, что очень удобно для проведения эксперимента, так как позволяет сократить расход сырья и обеспечить простую установку скоростных режимов (0,275; 0,496; 0,717; 0,938 и 1,159 м/мин) [6].

Исследованы физико-механические показатели шнуров из ПА текстурированных высокорастяжимых нитей, спроектировано и изготовлено приспособление с динамометром, обеспечивающим постоянное усилие при завязывании узла бантика шнуров [6]. Получено, что шнуры из ПА текстурированных высокорастяжимых нитей эластик обладают большим усилием при развязывании узла бантика шнура (94 ... 374 сН), чем шнуры из гладких ПА нитей (34,4 ... 78,8 сН) при разных скоростях выработки.

Разработаны структуры шнуроплетеных изделий из гладких ПА нитей с эластомерным компонентом. Получены формулы для определения разрывной нагрузки шнуроплетеных изделий из текстурированных нитей при различных скоростях выработки [6].

В последние десятилетия одновременно с разработкой новых высокопрочных волокон активно развивались и новые текстильные технологии, что в свою очередь привело к появлению новых армирующих систем и позволило применить в производстве ПКМ объёмные преформы, создаваемые как способом плетения, так и ткачества [7, 8].

Технология изготовления ПКМ с помощью объёмно-армирующих преформ имеет ряд преимуществ: сокращение цикла изготовления сложно профильных деталей, снижение производственных расходов благодаря механизации процесса и уменьшения доли ручного труда. Технология позволяет за один технологический

цикл формирования получать готовые детали без применения дополнительных приспособлений для намотки или выкладки материала.

Композиционные материалы, армированные непрерывными волокнами, в зависимости от количества направлений армирования можно разделить на однонаправленные, двумерно-армированные и объёмно-армированные [8].

Наибольшее распространение получили следующие схемы армирования 1Д; 2Д; 2,5Д; и 3Д (рис. 3) [8]:

> 1Д - упрочняющие волокна проходят в одной плоскости и в одном направлении (однонаправленные плоскости);

> 2Д - армирование осуществляется в одной плоскости, но в разных направлениях (слоистые пластики);

> 3Д - упрочняющие волокна располагаются в трехмерном пространстве (объёмно-армирующие тканые и нетканые наполнители);

> 2,5Д - частный случай схемы 3Д, при которой волокна располагаются в плоскости XY, однако часть волокон выходит из плоскости XY (ткани, в которых геометрическая форма совпадает с формой армируемых деталей)/

Рис 3. Классификация конструктивных армирующих наполнителей

Существуют два основных способа создания объёмно-армирующих преформ с использованием технологий текстильных производств: ткачество и плетение [7, 8].

Плетеные преформы подразделяются на два вида: плетеные в цилиндрической системе координат (радиальное плетение) и в декартовой.

Материалом для изготовления преформ может служить: углеродное волокно [7, 8, 10], стекловолокно [7, 8], кварцевая нить [7, 8], или волокно природного происхождения [7, 8].

После формирования преформы происходит последующая ее пропитки связующим и отверждение.

Плетеные преформы при радиальном плетении представляют собой полуфабрикат в виде "мягкого рукава", ткани или многослойной оплетки оправки как цилиндрической, так и сложной формы (2Д и 2,5Д структуры).

На рис. 4 показан принцип изготовления преформ на машине радиального плетения.

Рис. 4. Процесс радиального плетения

В такой плетельной машине имеются две группы носителей волокнистого наполнителя (веретен) [3, 7, 8].

Движение веретен происходит по круговой волнообразной траектории, причем одна группа двигается по часовой стрелке, а другая - против. Осуществляется это движение за счет зубчатых передач. В модернизированных оплеточных машинах возможно применение третьей неподвижной группы нитей, проходящей в осевом направлении.

В плетельной машине компании Herzog (Германия) применяются роботизированные многоосевые манипуляторы, которые перемещают оправку по запрограммированному алгоритму. В результате можно получить преформу самой различной конфигурации, в том числе и больших габаритов (рис. 5).

Варьируя угол армирования плетёной преформы, можно получить те или иные свойства, которые необходимы в конкретной конструкции в зависимости от вида нагрузки (кручение, сдвиг, сжатие или сложные комбинации этих нагрузок). С увеличением угла плетения уменьшается прочность и модули при растяжении и сжатии при приложении нагрузок в нулевом направлении. При приложении нагрузки в направлении 900 наблюдается увеличение прочности и модулей упругости при растяжении и сжатии [7].

Рис. 5. Радиально-плетельная машина Herzog

Другой способ получения 3Д армирующих преформ методом плетения - плетение в декартовой системе координат. В таких машинах все веретена расположены рядом в одной плоскости и каждое из них может поворачиваться независимо друг от друга по запрограммированной траектории (рис. 6) [8].

Рис. 6. 3Д плетельная машина и производимые на ней структуры

Использование технологии плетения широко освоено компаниями SGL Group (Германия), Euro a rbo (Нидерланды) SILTEX (Германия) и другими для изготовления преформ, используемых для производства стрингеров, шпангоутов, несущих конструкций самолетов, лопастей винтов, элементов фюзеляжа и шасси, направляющих лопаток и корпуса вентилятора авиадвигателя [7].

На основе плетеных текстильных преформ можно также изготовить C, T и J панели, арочные элементы, рамы велосипедов, медико-биологическое оборудование и т.д. [8].

Таким образом, технология плетения позволяет за одну операцию получать преформы для изделий с заданными параметрами (длина, ширина, толщина), изготавливать материалы с разнообразными геометрическими формами и стабильностью размеров, производить плетение преформы неограниченной длины из разнообразных волокон с заданными углами армирования и т.д.

В отличие от плетёных объёмных преформ, представляющих многослойную структуру, изготовление преформ методом ткачества позволяет создавать реальную трехмерную структуру - два или более набора нитей (основа и уток) переплетаются между собой, образуя ткань. Образование третьей оси осуществляется подачей дополнительных нитей основы и утка в направлении приращения толщины [4, 7, 8].

Рис. 7. Схема трехмерного ткачества и структура ПКМ на основе тканой преформы

бъёмное ткачество реализуется станками для производства перформ, которые подразделяются на широкие ткацкие станки («широкое» ткачество) и лентоткацкие станки («узкое» ткачество) (рис. 8) [8].

Рис. 8. Структуры, получаемые методом «широкого» (а) и «узкого» (б) ткачества

Указанные ткацкие станки делятся на челночные и бесчелночные.

Применение современных ПКМ в настоящее время определяет уровень развития, как в аэрокосмической, так и в гражданской отраслях промышленности [7, 9]. На смену превалирующим в технологии изготовления конструкционных ПКМ методом автоклавного и горячего прессования препретов, которые обеспечивают высокий уровень физико-механических свойств и низкую пористость получаемых пластиков, но характеризуются повышенной энергоемкостью и стоимостью из-за использования дорогостоящих автоклава, оснастки и технологических материалов, появились безавтоклавные процессы пропитки, позволяющие создавать разнообразные материалы, используемые в широком температурном диапазоне и климатических условиях [9].

Один из них - перспективный метод изготовления ПКМ с использованием объемного-армирующих плетеных преформ. Использование таких преформ с высокой подвижностью нитей и способностью оплетать криволинейные поверхности позволяет решать задачу изготовления изделий сложной формы достаточно просто, обеспечивая при этом возможность автоматизации процесса. Возможность оплетать оправки сложной формы позволяет применить при создании изделий безавтоклавные технологии пропитки -вакуумную инфузию и пропитку под давлением [9].

Современные технологии плетения позволяют изготавливать преформы из разнообразных волокон (углеродных, стеклянных или органических)[8, 10].

В качестве используемых материалов для изготовления плетеных преформ выбран углепластик номиналом 12к [9]. В качестве схемы армирования плетёной преформы выбрана триаксиальная с укладкой волокон [00 ± 450]. Для изготовления углепластика на основе объемно-армирующих плетеных преформ по низкозатратной вакуумной инфузионной технологии, используется эпоксидное связующее марки ВСЭ-30 с пониженной температурой и небольшой продолжительностью отверждения (не более 4 часов) [9].

При изготовлении швейных изделий и в процессе их эксплуатации текстильные полотна испытывают деформации растяжения [10]. По сравнению с тканями, трикотажными и неткаными полотнами свойства плетеных текстильных полотен менее изучены.

Для исследования прочности при одноосном растяжении изготовлены плетеные полотна из суровой льняной ровницы линейной плотностью 980 текс. Полотна выработаны ручным способом с системами исходных элементов в одно сложение двуаксиальными и триаксиальными переплетениями прямого и косого типа [3, 10].

Плетеные полотна двуаксиального переплетения выработаны с углом 900 между системами исходных элементов, а плетеные полотна триаксиальных переплетений

получены путем введения третьей системы ровницы под углом 450 в структуру двуаксиальных переплетений прямого и косого хода типа [10].

Пробы для испытаний изготовлены цельноплетеными прямоугольной формы, а не вырезамы из полотна [10].

Оценка разрывных характеристик осуществляется по абсолютным и относительным характеристикам прочности. Относительная разрывная нагрузка определена с учетом доли массы системы ровницы, вдоль которой осуществляется расположения. Для оценки изменений линейных размеров плетеных полотен показатель изменения ширины полотен.

Двуаксиальные плетеные полотна косого типа имеют меньшую прочность по сравнению с двуаксиальными плетеными полотнами прямого типа, т.к. системы исходных элементов в полотнах косого типа располагаются под углом к действующей силе [10].

Расположение третьей системы вдоль действующей силы повышает способность плетеных полотен триаксиального переплетения косого типа сопротивляться растягивающему усилию [10].

Лучшими прочностными показателями при одноосном растяжении исследуемых объектов обладают плетеные полотна триаксиального переплетения косого типа с вертикальной третьей системой [10].

Наличие третьей системы в структуре плетеных полотен повышает их прочностные свойства, причем, чем больше доля массы продольной системы ровницы, тем выше прочность полотен [10].

Плетеные полотна двуаксиальных переплетений подвержены наибольшему деформированию проб по ширине [10]. Наименьшие изменения по ширине характерны для триаксиальных плетеных полотен косого типа, обладающих плотной структурой.

В настоящее время плетеные текстильные полотна являются менее изученными материалами по сравнению с тканями, неткаными и трикотажными полотнами.

Существующая нормативно-техническая документация распространяется только на плетеные текстильно - галантерейные изделия: шнуры, тесьму и кружевные изделия и не в полной мере позволяет оценить технологические свойства плетеных полотен.

Поэтому разработка методов определения свойств плетеных полотен, характеризующих стабильность структуры, и использование нетрадиционных материалов для плетения является актуальной задачей [11,12].

Проведенный литературный обзор позволил выявить необходимость [11,12]:

• разработки перечня основных характеристик строения дву- и триаксиальных плетеных полотен,

• разработки методов оценки стабильности структуры плетеных полотен,

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

• исследования свойств плетеных полотен и изделий различного строения,

• изучения влияния технологических и эксплуатационных факторов на свойства плетеных полотен,

• разработки метода прогнозирования свойств плетеных полотен и изделий, характеризующих стабильность плетеной структуры,

• разработки практических рекомендаций по рациональному выбору структуры плетеных полотен и изделий.

В качестве исходных материалов для изготовления объектов исследования выбраны плетеные шнуры, вязаная тесьма, тканые ленты и углеродные нити на основе гидратцеллюлозных волокон, а также материалы из льна (полосы костюмно-платьевых тканей и льняная ровница [11, 12].

Плетеные полотна изготовлены двуаксиальными и триаксиальными переплетениями прямого и косого типов с системами исходных элементов в одно сложение, а для полотен из ровницы в одно и два сложения.

В перечень характеристик строения плетеных полотен вошли: вид, волокнистый состав, линейная плотность, (текс или г/м) и геометрические характеристики структурных элементов (ширина, мм), вид переплетения, количество исходных материалов на 10 см полотна и изгибная способность исходных элементов.

При проектировании текстильных плетеных изделий важной задачей является минимизирование изменения сетевых углов между системами исходных элементов, которое наблюдается в процессе производства и эксплуатации плетеных полотен и изделий вследствие различных деформационных воздействий.

Сдвиг является основным видам деформации, при котором происходит изменение угла между системами исходных элементов в структуре полотна [11, 12].

Для исследования плетеных полотен на сдвиг изготовленный пробы с зажимной длиной 100 мм и шириной проб от 20 до 100 мм с шагом 10 мм.

Испытания на сдвиг проведены на плетеных пробах двуаксиального переплетения прямого типа из льняной ровницы (T=980 текс), полос льняной ткани (Ms = 255 г/м2), плетеного шнура(3.5 г/м), вязаной тесьмы (2.0 г/м) и тканевой ленты жаккардового переплетения (2.8 г/м).

Значения жесткости при сдвиге исследуемых полотен находятся в пределах 5.09 ... 87.72 сН [11, 12]. Самые высокие показатели жесткости при сдвиге характерны для плетеных полотен из традиционных текстильных материалов (плетеные шнуры, вязаная тесьма, тканые ленты, углеродные нити).

Для исследованных плетеных полотен значение работы сдвига изменяется в пределах 61.84...627.95 мкДж [11, 12].

Значение коэффициента стабильности структуры плетеных полотен при сдвиге варьируется в пределах 53.2.87.2% [11, 12]. Показатели коэффициента стабильности структуры полотен из традиционных материалов при сдвиге ниже, чем для полотен из льняных материалов.

Полотна триаксиальных переплетений имеют более устойчивую к действию сдвигающего усилию структуру по сравнению с полотнами двуаксиальных переплетений.

Оценка свойств плетеных полотен при изгибе проведена на пробах размерами 20x95 мм. Жесткость плетеных полотен при изгибе из традиционных материалов-тесьмы и тканых лент ниже жесткости полотен из льняной ровницы [11, 12].

Коэффициенты устойчивости структуры полотен из ровницы при изгибе на 1020% выше, чем полотен из тесьмы и тканых лент [11, 12].

Предлагается комплексный показатель оценки стабильности структуры плетёных полотен, учитывающий деформации сдвига и изгиба.

Разработан расчетный метод прогнозирования стабильности структуры двуаксиальных переплетений пряного типа из льняной ровницы по характеристикам их строения [11, 12].

Исследовано влияние технологических и эксплуатационных факторов на стабильность структуры плетеных полотен [11, 12].

От выбранного связующего зависят многие свойства полимерного материала, такие, как тепло- и влагостойкость, прочность, стойкость к воздействию агрессивных сред и так далее. Исследованы свойства углепластика и эпоксидного связующего.

Проведенный обзор литературных источников позволяет выявить основные направления развития технологии изготовления и методов расчета свойств плетеных изделий:

1. совершенствование конструкции существующих и создание новых плетеных машин с целью получения изделий со сложными геометрическими конфигурациями,

2. совершенствование структуры плетения с целью улучшения прочностных характеристик композита,

3. разработка программного обеспечения позволяющего прогнозировать свойства будущего изделия еще на стадии проектирования, позволяя подбирать оптимальную технологию производства и предотвращать возможные дефекты,

4. снижение трудоемкости и стоимости изделия из ПКМ с перспективой автоматизации процесса,

5. использование нетрадиционных текстильных материалов для производства плетеных полотен,

6. разработка новых методов оценки и прогнозирования свойств плетеных изделий.

Технологию изготовления ПКМ на основе плетеных преформ можно считать в основном реализованным в различных отраслях промышленности, тогда как тканые преформы применяются редко, хотя являются исключительно перспективными.

Список литературы /References

1. РучинИ.Г. Плетельное производство. М.: Гизлегпром, 1949. 114 с.

2. Криско Л.П. Деханова М.Г. Техника и технология плетения. М.: Легпромбытиздат, 1990. 176 с.

3. Лаврис Е.В. Цельнотканые оболочки с триаксиальной структурой: текстильные изделия нового поколения // Текстильная промышленность. № 11-12, 2008. С. 56-67.

4. Базаев Е.М., Андреева Е.Г., Еремкин Д.И. Проектирование трехмерных геометрических структур объёмных тканых оболочек криволинейных преформ // Швейная промышленность. № 4, 2009.

5. Лаврис Е.В. Совершенствование плетельного оборудования для производства текстильных деталей сложных форм // Научный журнал КубГАУ. № 70 (06), 2011. С. 1-12.

6. Манукян ЭА. Разработка структуры и технологии получения эластичных шнуроплетёных изделий // Автореферат диссертации на соиск. уч. степени к.т.н. (05.19.02). М., 2012. 16 с.

7. Донецкий К.И., Раскутин А.Е. Хилов П.А. Лукьяненко Ю.В., Безинис П.Г., Коротыгин А.А. Объёмные текстильные преформы, используемые при изготовлении полимерных композиционных материалов (обзор) // Труды ВИАМ. № 9, 2015. С. 7-15.

8. Богомолов П.И., Козлов И.А. Бируля М.А. Обзор современных технологий изготовления объемно-армирующих преформ для перспективных композиционных материалов // Технико-технологические проблемы сервиса. № 1 (39), 2017. С. 22-27.

9. Донецкий К.И., Караваев Р.Ю. Раскутин А.Е., Дун Б.А. Углепластик на основе армирующей триаксиальной плетеной преформы. Труды ВИАМ. № 1 (73), 2019. С. 55-63

10. Томилова М.В., Смирнова НА., Хамматова В.В. Исследование свойств плетеных полотен при одноосном растяжении // Вестник технологического университета. Т. 19. № 8, 2016. С. 88-89.

11. Томилова М.В. Оценка качесва плетеных полотен // Физика волокнистых материалов, структура, свойства, наукоемкие технологии и материалы. № 1-2, 2018. С. 52-56.

12. Томилова М.В. Разработка методов оценки и прогнозирования свойств плетёных полотен из текстильных материалов // Диссертация на соиск. уч. степени к.т.н. (05.19.01). Кострома, 2018. 152 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.