НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Методы неразрушающего контроля применяют для проверки пластмасс, композитов, керамики, стекла, бетона, резины, которые используют в ответственных конструкциях.

Конструкционные пластмассы (т.е. применяемые в конструкциях, в отличие от пластмасс технологического назначения, например, ионообменных смол) – это материалы на основе природных или синтетических полимеров. Полимер (от греч. polis – многий, многочисленный и meros – доля, часть) – вещество, молекулы которого состоят из большого числа повторяющихся звеньев. Наиболее распространенные типы пластмасс – это реактопласты, переработка которых в изделия сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавких и нерастворимых материалов (примером их являются эпоксидные смолы) и термопласты, которые после формирования изделия сохраняют способность к повторной переработке при повышенной температуре.

Различают ненаполненные пластмассы (органические стекла, пленки) и наполненные, в которые введены другие вещества с целью изменения свойств: повышения прочности, теплостойкости, уменьшения плотности. Пенопласт, поролон являются пластмассами с воздушным наполнением.

Пластмассы выпускают либо в виде полуфабрикатов (гранул, порошка, литьевой массы), либо отформованными в заготовки (листы, стержни, трубы, пленки). Основные методы изготовления изделий из полуфабрикатов – прессование в форму гранул или порошка, нагретых до пластичного состояния, литье в форму, литье под давлением, выдувание (для полых изделий) и т.п. Из заготовок изделия получают путем обработки давлением, резанием. Соединяют пластмассы чаще всего сваркой (термопласты), склейкой между собой и с другими материалами, применяют также резьбовые соединения и напрессовку.

Композиционные материалы или композиты имеют металлическую, а чаще неметаллическую основу (ее также называют матрицей, связующим) с заданным расположением в ней упрочнителей или армирующих усиливающих элементов (армирование – от лат. armo – вооружаю, снабжаю – усиление менее прочного материала за счет включения более прочного). Прообразом современных композитов являются железобетон, армированные резиновые изделия. Упомянутые ранее пластмассы с наполнителем из более прочного материала являются типичными современными композитами.

Композиты различают по составу материала матрицы и упрочнителя. В качестве матрицы в композитах на основе пластмасс используют различные полимеры (обычно синтетические смолы), а в качестве накопителя – хлопчатобумажные ткани (текстолит), стекло или материалы (стеклопласты, асбопласты), углеродные волокна (углепласты) и т.д. Композиты различают также по форме накопителя: волокниты – упрочненные волокнами или нитевидными кристаллами; дисперсионно упрочненные, в которых наполнитель имеет вид порошка или дисперсных частиц; слоистые – состоящие из слоев разнородных материалов.

Композиты последнего типа называют также многослойными конструкциями. Они состоят из двух или более слоев металлов, пластмасс, керамики. Широко применяются многослойные композиты, внешние слои которых (обшивка) состоят из металла или армированного пластика, а внутренние – из легкого заполнителя - пенопласта, структуры типа пчелиных сот (из металлической фольги, пластика, бумаги).

Композитные материалы выпускают либо в виде заготовок (листов, труб), либо в виде готовых изделий. Для их получения используют такие операции, как прессование массы из связующего и наполнителя, намотку на оправку упрочнителя, пропитанного связующим, прессование слоев различного состава, склейку обшивки с легким заполнителем, изготовление каркаса из обшивок или упрочнителя с последующим заполнением этой конструкции связующим под давлением и другие способы. Соединяют композиты между собой и с другими материалами клейкой.

Керамика (от греч. keramos – глина) – камневидные материалы неорганического происхождения, получаемые спеканием (обжигом) смешанных с жидкостью (пластифицированных) порошков или пластмасс. Изделия из керамики обладают высокой термостойкостью, твердостью, износоустойчивостью и широко применяются в электро- и радиопромышленности, строительстве, а в последнее время – в машиностроении.

Бетон (от франц. beton, от лат. bitumen – горная смола) получают после затвердевания смеси их вяжущего вещества, воды, заполнителя и некоторых добавок. В качестве вяжущего применяют цемент, гипс, силикаты и другие вещества, в качестве заполнителя чаще всего песок, графий. Железобетон – это сочетание монолитно соединенных бетона и стальной арматуры (упрочнителя). Бетон хорошо воспринимает сжимающие, а арматура – растягивающие нагрузки.

Железобетонные изделия выпускают в виде блоков (панелей), соединяемых между собой при строительстве. Применяют также способ заполнения жидким бетоном формы (опалубки) из дерева, пластмассы, металла, в которую уложена арматура. При твердении блоков или монолитных конструкций их иногда подвергают обработке паром при температуре 100…200 ⁰С.