Сотовые структуры являются общим видом продукции, исполь­зующей непропитанные и пропитанные связующим крафт-бу - маги, различные алюминиевые сплавы, арамидные бумаги, стек­лопластики на основе различных видов тканей и связующих. В меньших количествах для этих целей используются титановые и стальные листы. Виды ячеистых структур на основе адгезионно соединенных полос тонкого материала показаны на рис. 21.3. Существуют два основных процесса производства сотовых структур:

Процесс растяжения: предварительно соединенный по исход­ным линиям пакет растягивается, одновременно образуя ячеистую структуру; преимущества процесса — одностадийность операции;

Процесс рифления: листы исходного материала предвари­тельно подвергаются рифлению; это могут быть листовые металлы, пластики, бумага, армированные пластики и т. д., причем некото­рые материалы термофиксируются, а затем склеиваются или соединяются другим способом.

Используя сотовую структуру иа основе арамидной бумаги, можно получить материал заполнителя с высокой прочностью, об­ладающий плотностью 16 ... 48 кг/м3 и использующийся для обли­цовки внутренних стен и потолка. Несущие панели — стекло­текстолит толщиной менее 0,25 мм. Физические и механические свойства сотовых структур для заполнителя Сандвичевой кон­струкции зависят в основном от свойств материалов, из которых эти конструкции производятся. На рис. 21.4 приведены данные В)

Рнс. 21.4. Зависимость теплосо - противления R алюминиевых раз­личной плотности (а) и неметалли­ческих с различным диаметром ячей­ки (б) сотовых заполнителей от их толщины t н поправочного коэффи­циента К (в) от температуры Т

По теплопроводности различных сандвичевых структур. Теплопро­водность сандвичевых панелей складывается из теплоизоляцион­ных свойств каждого из компонентов: пластин, заполнителя и связующего. Тепловое сопротивление R (величина, обратная теплопроводности) является суммой сопротивлений всех трех компонентов (включая эффекты на границах раздела). Типичные свойства несущих материалов приведены в соответствующих спра­вочниках. Термическое сопротивление адгезионного слоя состав­ляет 0,03 внутри материала и 0,01 на поверхности. На графиках (рис. 21.4) приведены значения теплосопротивлений сотовых структур при температуре 24 °С. Показано, что для неметалличе­ских сотовых структур влияние размера ячейки более суще­ственно, чем плотность наполнителя. Для алюминиевой ячейки —■ наоборот. Поправочный температурный коэффициент К (Ь) при­веден для неметаллов (1) и для алюминия (2) в зависимости от

Средней температуры Т. На рис. 21.5 показана зависимость по­правочного коэффициента от тол­щины наполнителя. В зависимости от геометрии ячейки изменяются и свойства самого материала. Ниже приведены общие поло­жения, связывающие геометрию ячейки с особенностью свойств сотовой структуры.

Рис. 21.5. Зависимость поправоч­ного коэффициента К от толщины заполнителя t:

1 — неметаллическая структура; 2 — алюминий; 3 — бумага

Плотность. Как показано на рис. 21.6, все механические свойст­ва возрастают с ростом плотности. 340

А) В)

Рис. 21.6. Зависимость предела прочности при сжатии осж (и) н предела проч­ности при сдвиге тсд (б) в направлении L от плотности сотового заполнителя р: I — иодостойклн бумага; 2 — стеклопластик с фенольиым связующим; 3 — бумага «но - мскс»; 4, 5 — илюминиеиые силапы соответственно AI-505G н А1-Л052; 6 —• бальсовое де­рево; 7 — крафт-бумага; g — иенопласт ПСЬ

Форма ячейки. Все сотовые структуры являются анизотроп­ными и их свойства в выбранном направлении должны соответ­ствовать прилагаемым нагрузкам. На рис. 21.7 показаны типич­ные различия в прочностных характеристиках при сдвиге в на­правлениях L и W. Для большинства сотовых структур наблю­даются очень малые потери соотношения прочность/масса при формовании или отверждении материала. Обладание такими свойствами является явным преимуществом при производстве методом отверждения структур большой толщины. Форма ячейки может иметь различную конфигурацию в зависимости от произ­водителей этих заполнителей композитов. Для некоторых мате­риалов, например для алюминия, форма вольно или невольно может быть изменена при переработке. Необходимо заметить, что недорас - тяжка или перерастяжка сотового наполнителя меняет не только форму ячейки, но и ее плотность. В слу­чае перерастяжки, как показано на рис. 21.8, С, изменение свойств в од­ном направлении (L) ослабляет за­полнитель и по двум другим осям. Изменение предела прочности в на­правлении L на 30 % изменяет все остальные параметры за счет дефор­мации формы ячейки на такую же величину в пределах ошибки изме­рения.

Би пр ; ТС0 МПа

40 60 во 100 р, кг/м3

Рис. 21.7. Зависимость пределов прочности при продольном из­гибе <Т„ цр и сдвиге тсд от плот­ности сотового заполнителя р:

1 и 2 — нэгиб и сдвиг в направле­нии L соответственно; 3 и 4 — нэ­гиб и сдвиг в направлении W

Размер ячейки. Размер ячейки является как бы вторичным факто-

В

Нняив

А

Н

Рис. 21.8. Различные виды конфигураций ячеек в сото­вых заполнителях. В и С могут быть получены только методом рифления. При про­изводстве сотовой структуры типа F из сплавов использу­ется сварное соединение яче­ек. В заполнителе Е исполь­зован изгиб по одной оси, в G и Н — по двум осям. Ва­рианты А, С и D отличаются степенью растяжения сото­вого заполнителя: С — пол­ностью растянутый; D — растяжение на 50 %; В — структура с усиленными слоями, чередующимися с рифлеными

Рис. 21.9. Приспособление для испытания на сдвиг (пре­дел прочности и модуль) из отожженных стальных пла­стин толщиной 127 мм