Особенности технологических процессов при изготовлении остекления кабины экипажа ВС

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Особенности технологических процессов при изготовлении остекления кабины экипажа ВС



Содержание

1. Виды стекла, применяемого в авиастроении

1.1 Органическое стекло

1.2 Силикатное стекло

2. Методы изготовления стекол. Их характеристики и свойства

2.1 Изготовление оргстекла

2.2 Изготовление триплекса

2.3 Характеристики органического стекла и триплекса

3. Особенности производства стекол

3.1 Технология вакуумного ламинирования

3.2 Ориентированное органическое стекло

Список используемых источников

3.3 

1. Виды стекла, применяемого в авиастроении

Для остекления кабин самолетов в настоящее время используют материалы органического и неорганического происхождения.

Самолеты и вертолёты остекляют однослойными или многослойными материалами на основе органических и силикатных стекол. В качестве однослойного (листового) материала для остекления летательных аппаратов применяется только органическое стекло.

1.1 Органическое стекло

Органическое стекло - продукт полимеризации сложных эфиров акриловой и метакриловой кислот с добавкой пластификаторов. Исходным материалом для его получения являются нефть и газонефтепродукты.

Промышленность выпускает оргстекло марок СОЛ, СТ-1, ориентированное ДОР-16, теплостойкое 2-55 и термостабилизированное Т2-25.

· Оргстекло СОЛ (линейного строения) - выпускается в виде листов толщиной 2-20 мм и обеспечивает надежную работу в интервале температур от -60 до +60°С.

· Оргстекло СТ-1 не содержит пластификатора и обеспечивает надежную работу в интервале от -60 до +80°С.

· Оргстекло ориентированное ДОР-16 - обладает повышенными физико-механическими свойствами, пониженной хрупкостью и повышенной удельной вязкостью. Поставляется в виде листов толщиной до 10 мм и выше.

· Оргстекло 2-55 и Т2-55 - имеют линейное строение и повышенную теплостойкость; могут работать в интервале температур от -60 до +160°С, а Т2-55 - до 240-300°С.

Применение оргстекла на ВС:

· СОЛ применяется для остекления негерметических и герметических кабин самолетов и вертолетов, для иллюминаторов ВС.

· СТ-1 применяется для остекления кабин самолетов, вертолетов.

· ДОР-16 применяется для остекления герметических кабин высотных самолетов (при температуре от -60 до +60°С).

1.2 Силикатное стекло

Силикатное стекло в авиастроении в чистом виде не применяется, но используется в многослойных материалах. Такие материалы изготовляются путем склеивания между собой пластин из силикатного и (или) органического стекла. Материалы, представляющие собой комбинацию этих стекол, называются органосиликатными или гетерогенными.

В многослойных стеклах различают:

· Триплекс органический - трехслойное оргстекло, полученное склейкой двух листов органического стекла СО, СТ-1, ДОР-16, 2-55 с помощью эластичной, прозрачной поливинилбутиральной пленки. Для остекления применяют триплекс толщиной от 10 мм и выше с прозрачной прослойкой в 2-4 мм. Триплекс изготовляют с электроподогревом от замерзания и отпотевания. Органический триплекс выпускается марок ОТ-16, ОТ-СТ-1, ОТ-2-55, ОТ-200.

· Триплекс силикатный - слоистый материал, полученный склеиванием двух силикатных стекол с помощью поливинилбутиральной пленки (бутофоль) толщиной 0,5-1,0 мм. Внутренний слой триплекса из более толстого стекла, а наружный слой - из более тонкого. Для предохранения от потери прозрачности силикатный триплекс имеет электроподогрев с автоматическим регулированием.

Рисунок 1 - схема триплекса

Применение триплекса на ВС:

· Триплекс органический применяется для остекления герметических кабин самолетов, вертолетов. Такое стекло предохраняет от мгновенной разгерметизации кабин при ударах.

· Триплекс силикатный применяется для изготовления передних (лобовых) стекол фонарей самолетов и вертолетов.



2. Методы изготовления стекол. Их характеристики и свойства

2.1 Изготовление оргстекла

Оргстекло получают двумя способами: экструзией и литьём. Поэтому существует два типа оргстекла -- экструзионное и литое (блочное).

Экструзионное оргстекло получают методом непрерывной экструзии - технологии получения изделия путём продавливания расплавленной массы гранулированного ПММА (полиметилметакрилат) через щелевую головку с последующим охлаждением и резкой по заданным размерам.

Основным технологическим оборудованием для переработки полимеров в изделия методом экструзии являются экструдеры.

Экструдер - машина для формования пластичных материалов, путем придания им формы, при помощи продавливания через профилирующий инструмент (экструзионную головку).

Рисунок 2 - устройство экструдера

Литое оргстекло получают методом заливки мономера ММА между двумя плоскими стеклами или в специальную форму, при котором реакция протекает в формах в присутствии инициаторов и пластификаторов. Формы изготавливают из обычного силикатного стекла с толщиной стенки от 5 до 11 мм, также применяются стальные и алюминиевые формы. Зазор между листами формы регулируется при помощи эластичных вкладышей, что позволяет получать изделия из оргстекла различной толщины.

Литье - технологический процесс изготовления заготовки или изделия из жидкого материала заполнением им полости заданных форм и размеров с последующим затвердением.

Рисунок 3 - расплавленное стекло, помещенное в металлическую форму

2.2 Изготовление триплекса

Существует два способа изготовления триплекса: пленочный и заливной.

Рисунок 4 - разновидности изготовления триплекса

Заливной триплекс изготавливается путем склеивания стеклянных пластин друг с другом по всей поверхности специальной склеивающей жидкостью (полимером), который затем полностью полимеризуется под воздействием ультрафиолетового облучения.

Технология изготовление заливного триплекса включает в себя:

· вырезание стекла по нужному размеру;

· тщательную отмывку стекла от жира, грязи, пыли и остатков химических веществ;

· после высыхания, стекла складывают вместе, оставляя между ними воздушную камеру шириной в 1-2 миллиметра, заклеивают по периметру специальным скотчем, производят под-прессовку стекла для лучшей герметизации камеры и заливают пространство полимерным составом с последующим облучением его УФ излучателями.

Рисунок 5 - облучение УФ триплекса

органический триплекс кабина летательный аппарат

Изготовление стекла триплекс по данной технологии требует большой аккуратности, так как для получения на выходе качественного изделия необходимо по всей его площади организовать равномерный по толщине слой состава. Зачастую в полимерном слое образуются пузырьки воздуха, поэтому необходимо избавляться от них до момента его затвердевания.

При изготовлении триплекса по заливочной технологии более чем из двух стекол каждый последующий слой после первого формируется только по окончанию отвердевания предыдущего.

Пленочный триплекс изготавливается путем склеивания стекол под воздействием высокой температуры и давления готовой полимерной пленкой, например, поливинилбутиральной.

Изготовление происходит в несколько стадий:

· сначала стекла обрезаются по размеру, при необходимости изгибаются в печи.

· далее обеспечивается необходимая степень гладкости поверхности стекла, чтобы исключить любые возможные помехи соединению стекла и пленки.

· после этого между стеклами прокладывается ПВБ пленка, и, после предварительной под-прессовки, изделие спрессовывается в автоклаве, в автоматическом режиме, при температуре 150°С и давлением 1,25 МПа (12,5 Бар).

2.3 Характеристики органического стекла и триплекса

Оргстеклу можно придавать самые разные формы, не нарушая при этом оптические свойства материала. Органическое стекло имеет следующие технические характеристики:

· коэффициент пропускания света - до 93%;

· плотность - 1,19 г/см3;

· уровень теплоустойчивости - 110°С;

· температура эксплуатации - от - 40 до + 90°С;

· температура воспламенения - 460 - 635°С.

Оргстекло - материал, который легко поддается обработке - распилу, шлифовке, сверлению, резке и пр. Также небольшой вес облегчает транспортировку и монтаж изделий.

Органическое стекло помимо достоинств имеет и ряд недостатков. Прежде всего, это слабая устойчивость к механическим повреждениям (образование острых сколов) и горючесть.

Рисунок 6 - механическое повреждение оргстекла

Кроме того, оно требует специального ухода, например, для обработки нельзя использовать спирт и ацетон.

Триплекс имеет одно основное преимущество - «безосколочность». При разрушении материала полностью исключается возможность отделения осколков. Это значит, что даже при сильных ударах стекло не рассыпается, разделившись на мелкие кусочки, а будет удерживаться на промежуточном слое из полимерной пленки или жидкого наполнителя.

Рисунок 7 - механическое повреждение триплекса

Рисунок 8 - лобовое стекло из триплекса лайнера Airbus A380-800

Разрушение триплекса приводит к почти полной потере прозрачности, так как стекло покрывается сетью мелких трещин.

Многослойные силикатные стекла обладают способностью выдерживать удар птицы при её столкновении с летательным аппаратом и пулестойкостью.

Заметим, что такое стекло, как триплекс - это универсальный материал, который имеет множество достоинств, а именно:

· высокая прочность: она в 6-8 раз прочнее органического стекла;

· безопасность: полимер удерживает покрытие от рассыпания в виде острых осколков;

· высокие теплоизоляционные и звукоизоляционные характеристики;

· хорошо пропускает свет.

Недостаток: трудность обработки - так как триплекс многослойный материал, следовательно, нет возможности изготовления стекол сложных форм.



3. Особенности производства стекол

3.1 Технология вакуумного ламинирования

Основным плюсом этой технологии относительно традиционного способа изготовления пленочного триплекса является повышенная безопасность производства, за счет отказа от работы с высокими температурами и давлением, во время технического процесса. Так же эта технология является экологически чистой, и позволяет изготавливать как промышленный-строительный, так и декоративный пленочный триплекс.

Технология делится на несколько стадий-фаз:

1) Подготовка стекла:

· сначала стекло режется, ведется обработка его кромки;

· идет подготовка поверхности: стекло тщательно моется в специальной моечной машине, обрабатывается изопропиловым спиртом;

· на стекло укладывается полимерная пленка, затем следующее стекло, и так далее, до получения нужной конфигурации изделия и количества слоев;

· загрузка готовой заготовки в установку для вакуумного ламинирования; пакет может помещаться между мембранами, в вакуумный мешок, силиконовый бандаж - в зависимости от конфигурации используемой печи для триплекса;

2) Вакуумное ламинирование:

· холодный вакуум. На этой стадии включается вакуумный насос и в рабочей зоне создается разряжение. Задача этой фазы - удаление воздушных пузырьков из заготовки, и ее предварительно формирование;

· нагрев. На этой стадии осуществляется нагрев до 100-130°С - до температуры, необходимой для полимеризации используемой пленки. Главное на данном этапе - обеспечить равномерный прогрев всей поверхности;

· выдержка. Время данной фазы зависит от толщины полученного пакета. Учитывается толщина и количество слоев стекол, толщина и количество слоев пленки;

· охлаждение. Охлаждение происходит при постоянном разряжении до температуры до 55°С, после чего разряжение снимается, и стекло остывает естественным образом до температуры 45°С. На данном этапе цикл производства является завершенным.

Рисунок 9 - установка для вакуумного ламинирования

3.2 Ориентированное органическое стекло

Ориентированное стекло производиться при физической обработке органического стекла путем продольно поперечной вытяжки, что позволяет производить оргстекло с увеличенной работоспособностью при температурах от 160 до 200°С.

Метод заключается в плоскостной многоосной вытяжке оргстекла в различных направлениях, при этом происходит значительное упорядочивание ориентации цепочки расположения молекул полимера, что существенно увеличивает его конструкционную прочность. В результате ориентации повышается устойчивость к низким температурам и прочность. Это ориентированное стекло, по теплостойкости такое же, как и стандартное органическое стекло, обладает пониженной хрупкостью и малой склонностью к образованию поверхностных трещин.

Способ формования изделий из ориентированного органического стекла включает размещение листовой заготовки в формовочной оснастке, нагревание листовой заготовки до температуры на 20-40°С ниже температуры стеклования, защемление гнутой заготовки в контурные рамы (пресс-формы), нагревание до температуры на 20±5°С выше температуры стеклования и придание заготовке заданной сложной кривизны методом формования.

Рисунок 10 - формование ориентированного оргстекла

Перед нагреванием заготовку жестко закрепляют в зажимных приспособлениях с противоположных сторон, а изгибание до одинарной кривизны осуществляют под действием постоянного изгибающего момента.

Рисунок 11 - пресс-форма для ориентированного оргстекла

Листы из ориентированного органического стекла применяются в тех сферах, где требуется повышенная прочность остекления: химическая, авиационная промышленность и спец. техника:

· смотровые стекла;

· водомерные стекла;

· откидные части фонаря кабины пилота;

· остекление вертолетов и т.д.

Марки ориентированного оргстекло Российского производства: СО-95-А (от 0,8 до 1,5 мм) и СО-120-А (от 0,8 до 1,5 мм).



Список используемых источников

1. Александров В.Г.: Авиационный технический справочник. Эксплуатация, обслуживание, ремонт, надежность / В.Г. Александров, А.В. Майоров, Н.П. Потюков. - 2-е издание. - Москва: «Транспорт», 1975 - 432 с.

2. Эрик О.: Machinery's Handbook / О. Эрик, Ф.Д. Джонсон. - Нью-Йорк: «Industrial Press Inc.» - 2000 - 270 с.

3. Технология производства триплекса (часть 1) [Электронный ресурс] // ПРИОРГЛАСС, 2002.

4. Триплекс [Электронный ресурс] // CleMarEngineering, 2008.

5. Технология изготовления триплекса [Электронный ресурс] // FasadInfo, 2008.

6. Ориентированное органическое стекло [Электронный ресурс] // ТСК Империя.

7. Свищев Г.П.: Авиация. Энциклопедия / Г.П. Свищев - Москва: «Большая российская энциклопедия», 1994 - 736 с.

Размещено на allbest.ru

...