Отчет по практике по химии

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 гр.ХТ-____ __________ _____________

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.

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.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ