Отчет по практике по химии

Подробнее

Размер

1.28M

Добавлен

28.10.2020

Скачиваний

15

Добавил

Кристина
Отчет по практике по химии
Текстовая версия:

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Волгоградский государственный технический университет»

Химико-технологический факультет

Кафедра «Химия и технология переработки эластомеров»

НАПРАВЛЕНИЕ

      на производственную практику             

Студента ВолгГТУ:____________________________

Химико-технологического факультета, группа       ХТ-      

На кафедре          Химия и технология переработки эластомеров____________

Срок прохождения практики

с ______г. по  27.07.2020 г.

декан ХТФ

________Шишкин Е.В.

« »         2020 г.

Направление выдано в соответствии с договором о прохождении практики

Между ВолгГТУ и

                                                                                                                                    

                                                                                                                                    

От «    »             20    г.

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Волгоградский государственный технический университет»

Химико-технологический факультет

Кафедра «Химия и технология переработки эластомеров»

«Утверждаю»

Зав. кафедрой ______

________________

«__»                2020 г.

Задание

      на производственную практику             

Студенту:  _______________________________ Группа   ХТ-______

Дата выдачи задания «___»                2020 г.

Руководитель практики

от университета: __________ ______________

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Волгоградский государственный технический университет»

Химико-технологический факультет

Кафедра «Химия и технология переработки эластомеров»

ОТЧЕТ

О производственной практике

        на кафедре Химия и технология переработки эластомеров     

Руководитель практики от

университета: __________   _____________

Студент грТ-____ __________ _____________

Отчет защищен с оценкой____________

«__»  ______ 2020г.

ОТЗЫВ

Руководителя практики от

профильной организации                                                            

    ВолгГТУ, кафедра Химия и технология переработки эластомеров

студент (ка)                                                   

Прибыл (а) на практику в организацию ВолгГТУ, кафедра ХТПЭ,   .07.2020

И завершил (а) практику                               27.07.2020                                    

За время практики студент (ка)   ____________________________________

Выполнил (а) полный объем производственной практики. Изучил ассортимент оборудования, применяемого для получения стекло- и углепластиков, разработал операторную схему процесса получения изделий методом намотки нитями, произвел анализ научно-технической и патентной литературы в области оборудования, применяемого для получения стекло- и углепластиков.

Показал (а) уровень знаний, качество выполнения индивидуального задания на практику и уровень технических решений      

Оценка по практике___________

Руководитель практики от

университета: __________   ______________

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...........................................................................................................6

1. Ассортимент оборудования, применяемого для получения стекло- и углепластиков ……………………………………….………………..................7

2. Операторная схема процесса получения изделий методом намотки нитями………………….……………………………………………..………....15

3. Анализ научно-технической и патентной литературы в области оборудования, применяемого для получения стекло- и углепластиков……………………………………………………………...……16

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.............................................22

ВВЕДЕНИЕ

Использование стеклопластиков началось в конце Второй мировой войны для изготовления антенных обтекателей – куполообразных конструкций, в которых размещается антенна локатора. В первых армированных стеклопластиках количество волокон было небольшим, волокно вводилось, главным образом, чтобы нейтрализовать грубые дефекты хрупкой матрицы. Однако со временем назначение матрицы изменилось – она стала служить только для склеивания прочных волокон между собой, содержание волокон во многих стеклопластиках достигает 80% по массе. Слоистый материал, в котором в качестве наполнителя применяется ткань, плетенная из стеклянных волокон, называется стеклотекстолитом. Стеклопластики – достаточно дешевые материалы, их широко используют в строительстве, судостроении, радиоэлектронике, производстве бытовых предметов, спортивного инвентаря, оконных рам для современных стеклопакетов [1, c. 43].

На основе углеродных волокон и углеродной матрицы создают композиционные углеграфитовые материалы – углеуглепластики. Они способны долго выдерживать в инертных или восстановительных средах температуры до 3000° С. Из углеуглепластиков делают высокотемпературные узлы ракетной техники и скоростных самолетов, тормозные колодки и диски для скоростных самолетов и многоразовых космических кораблей, электротермическое оборудование [1, c. 44].

Цель данной работы заключается в изучении ассортимента оборудования, применяемого для получения стекло- и углепластиков, разработке операторной схемы процесса получения изделий методом намотки нитями, анализе научно-технической и патентной литературы в области оборудования, применяемого для получения стекло- и углепластиков.

1. Ассортимент оборудования, применяемого для получения стекло- и углепластиков

Метод намотки нитями является одним из самых перспективных методом формования изделий из стеклопластиков, т.к. он позволяет создавать ориентированную структуру наполнителя в изделиях с учетом их формы и особенностей эксплуатации. Использование в качестве наполнителей жгутов, лент, нитей обеспечивает максимальную прочность изделий. К тому же такие наполнители наиболее дешевы [2, c. 68]. На рисунке 1 изображен станок для намотки нитями.

Рисунок 1 – Станок горизонтальной намотки стекловолокна

В таблице 1 приведены технические характеристики данного оборудования.

Таблица 1 – Характеристики станка горизонтальной намотки стекловолокна

Технология нашла применение для изготовления тел вращения: труб для нефтегазовой, химической промышленности; газоотводящих труб; цистерн для хранения и транспортировки химически активных продуктов, воды, горюче-смазочных материалов; промышленных резервуаров. Ёмкости и трубы из стеклопластика имеют ряд преимуществ перед аналогичными изделиями из традиционных материалов [3, c. 77]:

- Намотка обеспечивает создание ориентированной структуры изделий с учетом формы изделия и особенностей эксплуатации. Использование в качестве усилителя жгутов, лент, нитей из высокопрочных стеклянных волокон способствует достижению максимальной прочности изделий.

- Высокая прочность при малом собственном весе, что значительно снижает издержки по транспортировке, погрузочно-разгрузочным операциям и монтажным работам.

- Высокая надежность в эксплуатации в температурном диапазоне от -40°С до +50°С;

- Высокая атмосферостойкость, химстойкость, неподверженность коррозии и гниению;

снижение расходов теплоизоляционного материала в связи с низкой теплопроводностью стеклопластика.

- Отсутствие влагопоглощения позволяет отказаться от применения гидроизолирующих материалов.

- Фланцевое или муфтовое соединение, что исключает затраты на сварочные работы при монтаже.

- Длительный срок эксплуатации (до 50 лет).

- Намотка, относящаяся к способам производства специальных изделий, позволяет изготавливать их разнообразной конфигурации и размеров: самые маленькие могут быть длиной в несколько сантиметров и диаметром в несколько миллиметров. примерами крупных изделий могут служить корпуса маяков, судов и железнодорожных цистерн.

Стоимость оборудования и оснастки значительно зависит от метода намотки и диаметра изготавливаемого изделия.

Сущность метода намотки заключается в намотке стекложгута, пропитанного связующим, на вращающуюся оправку. Для того чтобы обеспечить определенную ориентацию жгута на поверхность оправки, скорость перемещения раскладчика наполнителя (в данном случае роль раскладчика выполняют отжимные валики в ванне) согласуется со скоростью вращения оправки [4, c. 52].

Содержание компонентов в системе смола - стекловолокно регулируется отжимными валиками.

В отличие от описанного "мокрого" метода намотки, "сухой" метод состоит в намотке на оправку предварительно пропитанного и высушенного наполнителя.

Для мокрой намотки используются в основном полиэфирные и эпоксидные связующие, а для сухой - главным образом связующие на фенольных смолах [5, c. 77].

Обязательная стадия процесса - отверждение намотанной на оправку заготовки. При этом заготовка может быть дополнительно уплотнена с помощью вакуумного или надувного мешков. Термообработка связующего может проводиться как в специальных камерах, так и за счет нагревателей, размещенных на самой оправке.

Высокая прочность изделий, полученных намоткой, достигается за счет ориентированной укладки наполнителя, его высокого содержания в материале изделия.

Однако метод намотки применим только для изделий оболочкового типа, причем предпочтительно имеющих форму тел вращения. Наибольшее применение метод намотки нашел в авиа- и ракетостроении для формования корпусов ракет и ракетных двигателей, а также фюзеляжей самолетов, в химической промышленности для изготовления аппаратов, емкостей, трубопроводов. Изделия, полученные методом намотки, могут иметь весьма большие размеры (например, железнодорожные цистерны объемом 60м3 и более) [6, c. 107].

Метод намотки в сочетании с другими методами (например, прессованием) целесообразно использовать для формования изделий сложных контуров.

В производстве труб метод намотки позволяет полностью механизировать технологический процесс и сделать его непрерывным. Трубы, изготовленные методом намотки, имеют гладкую внутреннюю поверхность, характеризуются высокими прочностными показателями.

Оборудование для изготовления стеклопластиковых труб, емкостей и других тел вращения по технологии намотки состоит из следующих составляющих:

- секция подачи стеклянного ровинга;

- установка для приготовления связующего: смесь полиэфирная смола - катализатор или другой тип связующего;

- ванна с связующим - катализированной полиэфирной смолой или другим типом смолы, через которую проходят и смачиваются нити ровинга;

- секция намотки с валами вращения, размер которых определяет диаметр конечного изделия из стеклопластика;

- органы управления оборудованием для намотки.

Для приготовления связующего из любого типа смол (полиэфирная смола, винилэфирная смола, фенольная смола, эпоксидная смола) может использоваться оборудование для изготовления стеклопластика по технологии инжекции смолы в закрытую матрицу [7, c. 138].

В случаях, когда по требованиям технологии в состав матрицы композитных труб должен входить песок, возможно интегрировать устройство дозации песка в состав машины для филаментной намотки. Дозировка осуществляется посредством вибротранспортировки песка и его насыпке на вершину навивочного барабана.

Некоторые марки намоточных станков для стекло- и углепластика изображены на рисунках 2-5.

Рисунок 2 – Установка горизонтальной намотки стеклопластика

Рисунок 3 – Намоточный станок

Рисунок 4 – Намоточный станок

Рисунок 5 – Установка вертикальной намотки стеклопластика

Для производства карбоновых изделий - углепластиков - требуется специальное оборудование (рисунок 6, 7). В зависимости от типа задач, могут быть использованы разные модели намоточных станков с ЧПУ:

Среди всевозможных методов формования углепластиков метод намотки позволяет получать изделия с наиболее высокими деформационно-прочностными характеристиками. Методы намотки делятся на так называемые “сухие” и “мокрые”. В первом случае для намотки используются препреги в виде нитей, жгутов или лент. Во втором – пропитка армирующих материалов связующим ведется непосредственно в процессе намотки; наибольшее распространение получил второй метод. В последнее время разрабатывается оборудование, в котором вместо механических средств управления схемой ориентации волокон используются компьютерные системы. Это позволяет получать трубчатые изделия, имеющие изгибы и неправильную форму, а также изделия со сложной геометрией. Разрабатывается оборудование для намотки с применением гибкой технологии, когда армирующие волокнистые материалы можно укладывать на оправке в любом направлении [7, c. 144].

Метод намотки из углеволокнистых материалов в целом аналогичен методам намотки изделий из стеклопластиков, которым посвящено значительное количество работ. Метод намотки изделий состоит из следующих основных этапов:

1. Подготовка исходных материалов: выбор подходящего типа углеродных армирующих материалов (нитей, жгутов) и установка их на шпулярник; выбор связующего с отвердителем и другими компонентами полимерной матрицы и заполнение ими пропиточной ванны.

2. Подготовка оправки: установка ее на намоточный станок, очистка поверхности оправки от загрязнений, пыли, частиц полимера, оставшихся от намотки предыдущего изделия, и покрытие оправки составом на основе фторполимеров или кремнийсодержащих соединений для улучшения последующего отделения изделия.

3. Намотка. В зависимости от заданной схемы армирования подбирают соотношение скорости вращения оправки и скорости перемещения траверсы, несущей шпулярник с нитями или жгутами; скорость намотки (движения нитей) обычно составляет 10-30 м/мин.

4. Отверждение. Его осуществляют в термокамере при соответствующей температуре (в случае эпоксидных смол при 395 или 450 К); время отверждения обычно составляет 1 – 2 ч; в процессе отверждения желательно продолжать вращение оправки.

5. Извлечение оправки из изделия, выполняемое с помощью специальной машины (кабестана).

6. Окончательная отделка изделия: зачистка и обработка его торцов и т. д.

Рисунок 6 – Станок для метода намотки нитями углепластика

Рисунок 7 – Трубки из углепластика, изготовленные методом намотки нитями

Сравним угле- и стеклопластик в таблице 2.

Таблица 2 – Сравнение угле- и стеклопластика.

Название

Плюсы

Минусы

Стеклопластики

Дешевизна, прочность, ударостойкость, долговечность

Плохая упругость и тяжелый вес, менее эластичны

Углепластики

Легкий, упругий, прочный материал, более высокая эластичность

Дорого, боятся любых ударов

2. Операторная схема процесса получения изделий методом намотки нитями

Волокно, пропитанное смолой (ванна для смолы), наматывается на вращающийся дорн в различных направлениях и затем отверждается.

Для производства труб:

Достаточно станка с 2-мя осями. Используются следующие оси:

Операторная схема процесса получения изделий методом намотки нитями представлена на рисунке 8.

Рисунок 8 – Операторная схема процесса получения изделий методом намотки нитями

Объясним разработанную схему (рисунок 8). Она состоит из четырех операторов. В операторе 1 происходит смешение волокна и смолы. Далее смоченное волокно наматывается (растягивается на вращающемся дорне) – оператор изменения давления 2. В операторе нагрева 3 происходит отверждение с помощью термообработки, вследствие этого происходит химическое превращение в операторе 4.

3.Анализ научно-технической и патентной литературы в области оборудования, применяемого для получения стекло- и углепластиков

Изученная нами патентная документация сведена в таблицу 3. Для примера изучим патент РФ № 2488541 Намоточный станок авторов Осипова А. М. и Норкина Н. С [8].

Изобретение относится к оборудованию для изготовления изделий из композиционно-волокнистых материалов методом намотки. Намоточный станок содержит приводную и опорную бабки, каретку, лентопротяжный тракт, натяжное устройство и корректировочное устройство. Каретка перемещается по направляющим. Лентопротяжный тракт включает бобину с лентой. Корректировочное устройство выполнено в виде замкнутой цепи. Цепь натянута на две звездочки. На каждом звене цепи расположены свободно вращающиеся шипованные ролики. Исключается сползание ленты в сторону уклона оправки. Увеличивается деформативность ленты.

зобретение относится к оборудованию для изготовления изделий из композиционных волокнистых материалов путем намотки их на оправки различной формы.

Известен намоточный станок по а.с. № 2342308, содержащий приводную и опорную бабки с закрепленной в них оправкой, установленные па станине, каретку, перемещающуюся по направляющей, проложенной вдоль оси оправки, и несущую раскладчик наматываемого на оправку материала.

Известно также намоточное устройство по а.с. № 2280004, имеющее приводную и опорную бабки с закрепленной в них оправкой, установленные на станине, нитетракт (раскладчик наматываемого материала).

Конструкция данных устройств обусловлена и максимально приспособлена для намотки изделий нитью - легко деформируемым в процессе переработки материалом.

Иллюстрации к патенту приведены на рисунке 9.

Рисунок 9 – Иллюстрации к патенту РФ № 2488541

Таблица 3 – Патентная документация.

Предмет поиска

Индексы МПК

Страна выдачи, дата публикации. Вид и номер охранного документа

Автор(ы)

Сущность заявляемого технического решения и цели его создания

Источник

намоточный станок

B65H18/08

патент РФ № 2488541,

27.07.2013

Осипов Александр Михайлович (RU), Норкин Николай Степанович (RU)

Изобретение относится к оборудованию для изготовления изделий из композиционно-волокнистых материалов методом намотки. Намоточный станок содержит приводную и опорную бабки, каретку, лентопротяжный тракт, натяжное устройство и корректировочное устройство. Каретка перемещается по направляющим. Лентопротяжный тракт включает бобину с лентой. Корректировочное устройство выполнено в виде замкнутой цепи. Цепь натянута на две звездочки. На каждом звене цепи расположены свободно вращающиеся шипованные ролики. Исключается сползание ленты в сторону уклона оправки. Увеличивается деформативность ленты.

Freepatent.ru [8]

Устройство для намотки ленточного материала на оправку

B65H 81/06

Патент СССР №612883,
1978.06.30

Голов Виталий Паладьевич,

Золотаренко Анатолий Кириллович,

Елтышев Сергей Иванович,

Рудаков Валерий Васильевич

Изобретение относится к технологии изготовления теплозащитных покрытий методом намотки ленты и может быть использоваио в авиационной, судостроительной промышленности и машиностроении.

yandex.ru/patents [9]

Намоточный Станок

B29C 53/36

Патент РФ № 2064417,

1996.07.27

Кургузов В.Н.,

Житомирский М.И.,

Ландо М.П.,

Лайнбурд И.И.

Использование: изобретение относится и оборудованию для изготовления трубных элементов из волокнистых полимерных материалов методом намотки. Сущность изобретения: бобины накопителя установлены за пределами оправки и их ось перпендикулярна оси оправки, а направляющие ролики, один из которых имеет бочкообразную форму, установлены на взаимно перпендикулярных осях, закрепленных на каретке раскладчика, на которой установлена с возможностью вертикального перемещениям пропиточная ванна.

yandex.ru/patents [10]

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ