3.5.2. Применение композитов при изготовлении товаров массового потребления

Исторически сложилось так, что основным заказчиком большего количества высокотехнологичных композиционных материалов была военная промышленность. Первые образцы многих композиционных материалов появлялись в самолето­строении, ракетостроении, судостроении. Таким образом, во­енная промышленность явилась инициатором разработки мно­гих композиционных материалов, обладающих наиболее высо­ким комплексом служебных свойств. Однако постепенно, по мере совершенствования технологии производства компози­тов, снижения их себестоимости они стали применяться и в других, гражданских отраслях промышленного производства. В настоящее время можно привести большое количество ре­альных примеров, отражающих эффективность применения композиционных материалов при производстве товаров массо­вого производства.

Широкое распространение композиционные материалы получили в автомобилестроении. Речь идет как о гоночных (единичных) автомобилях, так и об автомобилях массового производства. Основная причина, в соответствии с которой композиты широко используются при создании спортивных автомобилей, заключается в необходимости снижения веса из­делия. В массовом производстве автомобилей очень важным фактором является также и возможность снижения их цены за счет использования композиционных материалов. При исполь­зовании полимерных композитов экономия в массе автомобиля достигает 40 % при сохранении грузоподъемности. Результа­том этого является снижение нагрузки на основные узлы авто­мобиля, повышение его долговечности. Первым типом мат­ричного материала, использованного для изготовления компо­зитов в автомобилестроении, была полиэфирная смола. Этот материал является высокотехнологичным и относительно де­шевым. В качестве упрочнителя широко используется стекловолокно (стеклоткани, маты, ровница). В настоящее время по­лимерные композиционные материалы широко используются для изготовления различных элементов кузова автомобилей. Однако этим область применения композитов в автомобиле­строении далеко не исчерпывается. Активно ведутся работы по использованию металлических и керамических композицион­ных материалов для изготовления тяжело нагруженных дета­лей двигателей автомобилей.

В электротехнических приборах широко применяются автоматические выключатели, размыкающие электрическую цепь при перегрузках или коротких замыканиях. Важным эле­ментом выключателя является контакт. Часто контакты выпол­няются из серебра или с серебряным покрытием. Для изготов­ления крупных по размерам контактов применяются компози­ционные материалы типа серебро—окись кадмия. Содержание окиси кадмия может достигать 10... 15 %. Получают такие композиты по методу внутреннего окисления.

Для изготовления прерывателей, рассчитанных на вели­чину тока до 125 А, используют композиционные материалы систем Ag—W, Ag—Mo, Ag—карбид вольфрама, содержащие 20.. 40 % серебра. Присутствие в материале вольфрама, карби­да вольфрама или молибдена позволяет устранить сваривание контактов, снизить степень их разрушения при возникновении электрической дуги. В трансформаторах мощностью до 10 кВА используют контакты, изготовленные из композитов типа Си- W. Содержание вольфрама составляет 68 %, что обеспечивает высокую эрозионную стойкость контактов. Получают компо­зиты такого типа по методу пропитки вольфрамового каркаса жидкой медью.

Для изготовления скользящих щеточных контактов, ис­пользуемых в электрических двигателях и генераторах, могут быть применены металлические композиционные материалы. С целью снижения трения в них добавляют определенное ко­личество графита.

Композиционные материалы нашли применение в осве­тительной технике. Основным материалом, используемым для изготовления нитей накаливания, является тонкая вольфрамо­вая нить Для того, чтобы снизить количество отказов ламп по причине обрыва нитей, были разработаны непровисающие на­кальные нити из торированного вольфрама. Упрочнению вольфрама способствуют мелкодисперсные частицы двуокиси тория ТhO₂. Материалом катода газоразрядных (неоновых) ламп служит вольфрам с окисью бария или стронция. Для из­готовления импульсных ламп применяют спеченные компози­ционные материалы, в состав которых входят вольфрам, ни­кель, алюминат бария или окись бария.

Высокие показатели удельной прочности композицион­ных материалов лежат в основе их выбора для изготовления спортивного инвентаря. Речь идет о теннисных ракетках, лыж­ных палочках, лыжах, клюшках для игры в гольф, спортивных велосипедах, других видах спортивных изделий. Прекрасными характеристиками обладают удочки, изготовленные из совре­менных композиционных материалов (например, из УУКМ).

Композиционные материалы находят широкое примене­ние при изготовлении протезов. Эти изделия должны быть лег­кими, надежными и долговечными. В настоящее время из углерод-углеродных и других типов композиционных материа­лов производят протезы рук и ног. Использование композици­онных материалов при изготовлении протезов является наибо­лее перспективным направлением.

Подводя итоги данной главы раздела, следует отметить, что композиционные материалы находят все более широкое применение в различных отраслях производства. Можно при­вести сотни других убедительных примеров, свидетельствую­щих об эффективности практического использования компози­ционных материалов.