სიახლეები

ბოჭკოვანი დახვეული წნევის ჭურჭლის შიდა ფენა, ძირითადად, წარმოადგენს საფარის სტრუქტურას, რომლის მთავარი ფუნქციაა დალუქვის ბარიერის როლის შესრულება, რათა თავიდან აიცილოს შიგნით შენახული მაღალი წნევის აირის ან სითხის გაჟონვა და ამავდროულად დაიცვას გარეთა ბოჭკოვანი დახვეული ფენა. ეს ფენა არ კოროდირდება შიგნით შენახული მასალით, ხოლო გარეთა ფენა წარმოადგენს ფისით გამაგრებულ ბოჭკოვან დახვეულ ფენას, რომელიც ძირითადად გამოიყენება წნევის ჭურჭელში წნევის დატვირთვის უმეტესი ნაწილის ასატანად.

ბოჭკოვანი ჭრილობის წნევის ჭურჭლის სტრუქტურა: კომპოზიტური მასალის წნევის ჭურჭლები ძირითადად ოთხი სტრუქტურული ფორმით არსებობს: ცილინდრული, სფერული, რგოლისებრი და მართკუთხა. წრიული ჭურჭელი შედგება ცილინდრული კვეთისა და ორი თავისგან. ლითონის წნევის ჭურჭელი მზადდება მარტივი ფორმებით, ღერძული მიმართულებით ჭარბი სიმტკიცის რეზერვებით. შიდა წნევის ქვეშ, სფერული ჭურჭლის გრძივი და განედური დაძაბულობები თანაბარია და ეს ცილინდრული ჭურჭლის წრიული დაძაბულობის ნახევარია. ლითონის მასალებს აქვთ თანაბარი სიმტკიცე ყველა მიმართულებით; ამიტომ, სფერული ლითონის ჭურჭელი შექმნილია თანაბარი სიმტკიცისთვის და აქვთ მინიმალური მასა მოცემული მოცულობისა და წნევისთვის. სფერული ჭურჭლის დაძაბულობის მდგომარეობა იდეალურია და ჭურჭლის კედელი შეიძლება იყოს ყველაზე თხელი. თუმცა, სფერული ჭურჭლის წარმოების უფრო დიდი სირთულის გამო, ისინი ზოგადად გამოიყენება მხოლოდ სპეციალურ დანიშნულებაში, როგორიცაა კოსმოსური ხომალდები. რგოლის ფორმის კონტეინერები იშვიათია სამრეწველო წარმოებაში, მაგრამ მათი სტრუქტურა მაინც აუცილებელია გარკვეულ სპეციფიკურ სიტუაციებში. მაგალითად, კოსმოსური ხომალდები იყენებენ ამ სპეციალურ სტრუქტურას შეზღუდული სივრცის სრულად გამოსაყენებლად. მართკუთხა კონტეინერები ძირითადად გამოიყენება სივრცის მაქსიმალურად გამოყენებისთვის, როდესაც სივრცე შეზღუდულია, მაგალითად, მართკუთხა ავზები ავტომობილებისთვის და რკინიგზის ავზები-ცისტერნები. ეს კონტეინერები, როგორც წესი, დაბალი წნევის ან ატმოსფერული წნევის ჭურჭელია და უპირატესობა ენიჭება უფრო მსუბუქ კონტეინერებს.

კომპოზიტური მასალის წნევის ჭურჭლის სტრუქტურის სირთულე, ბოლოების თავსახურებისა და მათი სისქის უეცარი ცვლილებები, ასევე ბოლოების თავსახურების სისქისა და კუთხის ცვალებადობა უამრავ სირთულეს ქმნის დიზაინში, ანალიზში, გაანგარიშებასა და ჩამოსხმისას. ზოგჯერ კომპოზიტური მასალის წნევის ჭურჭლებს არა მხოლოდ სხვადასხვა კუთხითა და სიჩქარის თანაფარდობით დახვევა და ბოლოების თავსახურებში დახვევა სჭირდებათ, არამედ სტრუქტურის მიხედვით განსხვავებული დახვევის მეთოდებიც. ამავდროულად, გასათვალისწინებელია პრაქტიკული ფაქტორების, როგორიცაა ხახუნის კოეფიციენტი, გავლენა. ამიტომ, მხოლოდ სწორი და გონივრული სტრუქტურული დიზაინი შეიძლება სწორად წარმართავდეს დახვევის წარმოების პროცესს.კომპოზიტური მასალაწნევის ჭურჭლები, რითაც წარმოიქმნება მსუბუქი კომპოზიტური მასალის წნევის ჭურჭლის პროდუქტები, რომლებიც აკმაყოფილებს დიზაინის მოთხოვნებს.

ბოჭკოვანი ჭრილობის წნევის ჭურჭლების მასალები

ბოჭკოვანი დახვეული ფენა, როგორც ძირითადი დატვირთვის მატარებელი კომპონენტი, უნდა ხასიათდებოდეს მაღალი სიმტკიცით, მაღალი მოდულით, დაბალი სიმკვრივით, თერმული სტაბილურობით, ფისის კარგი დასველებით, კარგი დამუშავებით და ბოჭკოვანი შეკვრის ერთგვაროვანი ჰერმეტულობით. მსუბუქი კომპოზიტური წნევის ჭურჭლებისთვის ხშირად გამოყენებული გამაგრებითი ბოჭკოვანი მასალებია ნახშირბადის ბოჭკო, PBO ბოჭკო, არამიდის ბოჭკო და ულტრამაღალი მოლეკულური წონის პოლიეთილენის ბოჭკო.

ნახშირბადის ბოჭკოარის ბოჭკოვანი ნახშირბადის მასალა, რომლის მთავარი კომპონენტია ნახშირბადი. იგი წარმოიქმნება ორგანული ბოჭკოების წინამორბედების მაღალ ტემპერატურაზე კარბონიზაციით და წარმოადგენს მაღალი ხარისხის ბოჭკოვან მასალას, რომლის ნახშირბადის შემცველობა 95%-ს აღემატება. ნახშირბადის ბოჭკოს აქვს შესანიშნავი თვისებები და მასზე კვლევა 100 წელზე მეტი ხნის წინ დაიწყო. ეს არის მაღალი სიმტკიცის, მაღალი მოდულის და დაბალი სიმკვრივის მაღალი ხარისხის დახვეული ბოჭკოვანი მასალა, რომელიც ძირითადად ხასიათდება შემდეგი მახასიათებლებით:

1. დაბალი სიმკვრივე და მსუბუქი წონა. ნახშირბადის ბოჭკოს სიმკვრივეა 1.7~2 გ/სმ³, რაც ფოლადის სიმკვრივის 1/4-ს და ალუმინის შენადნობის სიმკვრივის 1/2-ს უდრის.

2. მაღალი სიმტკიცე და მაღალი მოდული: მისი სიმტკიცე 4-5-ჯერ მეტია ფოლადისას, ხოლო ელასტიურობის მოდული 5-6-ჯერ მეტია ალუმინის შენადნობებთან შედარებით, რაც აბსოლუტურ ელასტიურობის აღდგენას ავლენს (ჟანგ ერიონგი და სუნ იანი, 2020). ნახშირბადის ბოჭკოს დაჭიმვის სიმტკიცე და ელასტიურობის მოდული შესაბამისად 3500-6300 მპა-ს და 230-700 გპა-ს აღწევს.

3. თერმული გაფართოების დაბალი კოეფიციენტი: ნახშირბადის ბოჭკოს თბოგამტარობა მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად, რაც მას სწრაფი გაგრილებისა და გათბობის მიმართ მდგრადს ხდის. ის არ იბზარება რამდენიმე ათასი გრადუსი ცელსიუსიდან ოთახის ტემპერატურამდე გაგრილების შემდეგაც კი და არ დნება ან დარბილდება არაჟანგვით ატმოსფეროში 3000℃-ზე; ის არ გახდება მყიფე სითხის ტემპერატურაზე.

4. კარგი კოროზიისადმი მდგრადობა: ნახშირბადის ბოჭკო ინერტულია მჟავების მიმართ და უძლებს ძლიერ მჟავებს, როგორიცაა კონცენტრირებული მარილმჟავა და გოგირდმჟავა. გარდა ამისა, ნახშირბადის ბოჭკოვან კომპოზიტებს ასევე აქვთ ისეთი მახასიათებლები, როგორიცაა რადიაციული მდგრადობა, კარგი ქიმიური სტაბილურობა, ტოქსიკური აირების შთანთქმის უნარი და ნეიტრონების მოდერაცია, რაც მათ ფართოდ გამოყენებადს ხდის აერონავტიკაში, სამხედრო და მრავალ სხვა სფეროში.

არამიდი, არომატული პოლიფტალამიდებისგან სინთეზირებული ორგანული ბოჭკო, 1960-იანი წლების ბოლოს გაჩნდა. მისი სიმკვრივე ნახშირბადის ბოჭკოზე დაბალია. მას აქვს მაღალი სიმტკიცე, მაღალი დენადობა, კარგი დარტყმაგამძლეობა, კარგი ქიმიური სტაბილურობა და სითბოსადმი მდგრადობა, ხოლო მისი ფასი ნახშირბადის ბოჭკოს მხოლოდ ნახევარია.არამიდის ბოჭკოებიძირითადად შემდეგი მახასიათებლები აქვთ:

1. კარგი მექანიკური თვისებები. არამიდის ბოჭკო არის მოქნილი პოლიმერი, რომელსაც უფრო მაღალი დაჭიმვის სიმტკიცე აქვს, ვიდრე ჩვეულებრივ პოლიესტერებს, ბამბას და ნეილონს. მას აქვს უფრო დიდი წაგრძელება, რბილი შეხება და კარგი დატრიალება, რაც საშუალებას იძლევა მისგან სხვადასხვა სისქისა და სიგრძის ბოჭკოების დამზადება.

2. შესანიშნავი ცეცხლგამძლე და თბოგამძლეობა. არამიდის ჟანგბადის ინდექსი 28-ზე მეტია, ამიტომ ის არ აგრძელებს წვას ალიდან მოხსნის შემდეგ. მას აქვს კარგი თერმული სტაბილურობა, შეიძლება გამოყენებულ იქნას უწყვეტად 205℃-ზე და ინარჩუნებს მაღალ სიმტკიცეს 205℃-ზე მაღალ ტემპერატურაზეც კი. ამავდროულად, არამიდის ბოჭკოებს აქვთ მაღალი დაშლის ტემპერატურა, ინარჩუნებენ მაღალ სიმტკიცეს მაღალ ტემპერატურაზეც კი და იწყებენ კარბონიზაციას მხოლოდ 370℃-ზე მაღალ ტემპერატურაზე.

3. სტაბილური ქიმიური თვისებები. არამიდის ბოჭკოები ავლენენ შესანიშნავ მდგრადობას ქიმიკატების უმეტესობის მიმართ, უძლებენ არაორგანული მჟავების უმეტესობის მაღალ კონცენტრაციას და კარგი მდგრადობა აქვთ ტუტეების მიმართ ოთახის ტემპერატურაზე.

4. შესანიშნავი მექანიკური თვისებები. მას გააჩნია გამორჩეული მექანიკური თვისებები, როგორიცაა ულტრამაღალი სიმტკიცე, მაღალი მოდული და მსუბუქი წონა. მისი სიმტკიცე 5-6-ჯერ აღემატება ფოლადის მავთულს, ელასტიურობის მოდული 2-3-ჯერ აღემატება ფოლადის მავთულს ან მინის ბოჭკოს, მისი სიმტკიცე ორჯერ აღემატება ფოლადის მავთულს და მისი წონა მხოლოდ 1/5-ია ფოლადის მავთულის წონისა. არომატული პოლიამიდის ბოჭკოები დიდი ხანია ფართოდ გამოიყენება მაღალი ხარისხის ბოჭკოვან მასალებად, ძირითადად შესაფერისია აერონავტიკისა და ავიაციის წნევის ჭურჭლებისთვის, რომლებიც მკაცრი მოთხოვნებით ხასიათდება ხარისხისა და ფორმის მიმართ.

PBO ბოჭკო შემუშავდა ამერიკის შეერთებულ შტატებში 1980-იან წლებში, როგორც გამაძლიერებელი მასალა აერონავტიკის ინდუსტრიისთვის შემუშავებული კომპოზიტური მასალებისთვის. ის წარმოადგენს პოლიამიდების ოჯახის ერთ-ერთ ყველაზე პერსპექტიულ წევრს, რომელიც შეიცავს ჰეტეროციკლური არომატულ ნაერთებს და ცნობილია, როგორც 21-ე საუკუნის სუპერბოჭკო. PBO ბოჭკოს გააჩნია შესანიშნავი ფიზიკური და ქიმიური თვისებები; მისი სიმტკიცე, ელასტიურობის მოდული და სითბოს წინააღმდეგობა ყველა ბოჭკოს შორის საუკეთესოა. გარდა ამისა, PBO ბოჭკოს აქვს შესანიშნავი დარტყმისადმი მდგრადობა, აბრაზიისადმი მდგრადობა და განზომილებიანი სტაბილურობა, ასევე არის მსუბუქი და მოქნილი, რაც მას იდეალურ ტექსტილის მასალად აქცევს. PBO ბოჭკოს აქვს შემდეგი ძირითადი მახასიათებლები:

1. შესანიშნავი მექანიკური თვისებები. მაღალი კლასის PBO ბოჭკოვან პროდუქტებს აქვთ 5.8 GPa სიმტკიცე და 180 GPa ელასტიურობის მოდული, რაც ყველაზე მაღალია არსებულ ქიმიურ ბოჭკოებს შორის.

2. შესანიშნავი თერმული სტაბილურობა. მას შეუძლია გაუძლოს 600℃-მდე ტემპერატურას, 68-ის შემზღუდველი ინდექსით. ის არ იწვის და არ იკუმშება ცეცხლში, ხოლო მისი სითბოს წინააღმდეგობა და ცეცხლგამძლეობა უფრო მაღალია, ვიდრე ნებისმიერი სხვა ორგანული ბოჭკოს.

როგორც 21-ე საუკუნის ულტრამაღალი ხარისხის ბოჭკო, PBO ბოჭკოს გააჩნია გამორჩეული ფიზიკური, მექანიკური და ქიმიური თვისებები. მისი სიმტკიცე და ელასტიურობის მოდული ორჯერ აღემატება არამიდის ბოჭკოს, ხოლო მეტა-არამიდის პოლიამიდის სითბოს წინააღმდეგობა და ცეცხლგამძლეობა მას სრულად აღემატება არამიდის ბოჭკოს. 1 მმ დიამეტრის PBO ბოჭკოს შეუძლია 450 კგ-მდე წონის ობიექტის აწევა, ხოლო მისი სიმტკიცე ფოლადის ბოჭკოს სიმტკიცეზე 10-ჯერ მეტია.

ულტრამაღალი მოლეკულური წონის პოლიეთილენის ბოჭკო, ასევე ცნობილი როგორც მაღალი სიმტკიცის, მაღალი მოდულის მქონე პოლიეთილენის ბოჭკო, არის ბოჭკო, რომელსაც აქვს მსოფლიოში ყველაზე მაღალი სპეციფიკური სიმტკიცე და სპეციფიკური მოდული. ეს არის პოლიეთილენისგან დაწნული ბოჭკო, რომლის მოლეკულური წონა 1 მილიონიდან 5 მილიონამდეა. ულტრამაღალი მოლეკულური წონის პოლიეთილენის ბოჭკოს ძირითადად აქვს შემდეგი მახასიათებლები:

1. მაღალი სპეციფიკური სიმტკიცე და მაღალი სპეციფიკური მოდული. მისი სპეციფიკური სიმტკიცე ათჯერ აღემატება იმავე განივი კვეთის მქონე ფოლადის მავთულის სპეციფიკურ სიმტკიცეს და მისი სპეციფიკური მოდული მეორე ადგილზეა მხოლოდ სპეციალურ ნახშირბადის ბოჭკოს შემდეგ. როგორც წესი, მისი მოლეკულური წონა 10-ზე მეტია, დაჭიმვის სიმტკიცით 3.5 გპა, ელასტიურობის მოდულით 116 გპა და წაგრძელებით 3.4%.

2. დაბალი სიმკვრივე. მისი სიმკვრივე ზოგადად 0.97~0.98 გ/სმ³-ია, რაც მას წყალზე ტივტივის საშუალებას აძლევს.

3. დაბალი წაგრძელება გაწყვეტის დროს. მას აქვს ძლიერი ენერგიის შთანთქმის უნარი, შესანიშნავი დარტყმისა და ჭრისადმი მდგრადობა, შესანიშნავი ამინდისადმი მდგრადობა და მდგრადია ულტრაიისფერი სხივების, ნეიტრონების და გამა სხივების მიმართ. მას ასევე აქვს მაღალი სპეციფიკური ენერგიის შთანთქმა, დაბალი დიელექტრიკული მუდმივა, მაღალი ელექტრომაგნიტური ტალღის გამტარობა და ქიმიური კოროზიისადმი მდგრადობა, ასევე კარგი ცვეთამედეგობა და ხანგრძლივი მოღუნვის ვადა.

პოლიეთილენის ბოჭკოს აქვს მრავალი შესანიშნავი თვისება, რაც მნიშვნელოვან უპირატესობას ავლენს:მაღალი ხარისხის ბოჭკოვანიბაზარი. ოფშორულ ნავთობის საბადოებში ნავმისადგომებიდან დაწყებული მაღალი ხარისხის მსუბუქი კომპოზიტური მასალებით დამთავრებული, ის უზარმაზარ უპირატესობებს ავლენს თანამედროვე ომში, ასევე ავიაციის, აერონავტიკისა და საზღვაო სექტორებში, გადამწყვეტ როლს ასრულებს თავდაცვით აღჭურვილობასა და სხვა სფეროებში.