گروه مقاله : مقالات و انتشارات
تاريخ انتشار : 1396/08/01 - 23:59
كد :279

همه چیز درباره کامپوزیت بخش دوم

 

همه چیز درباره کامپوزیت بخش دوم

کامپوزیت آرامید:

معایب

 

نسبت بسیار زیاد استحکام به وزن

شکننده بودن

نسبت بالای مدول کششی به وزن

هادی الکتریکی

استحکام بالای خستگی

کرنش کم در   شکست

ضریب انبساط حرارتی  بسیار پایین

قیمت بالا

مقاومت بالا در مقابل خوردگی

الیاف آرامید:

 

مزایا :

 

– نسبت استحکام و مدول به وزن بسیار عالی

– مقاومت ضربه عالی

– مقاومت در برابر شکست ناشی از خزش

– مقاومت خستگی خوب

– عدم حساسیت به شکاف یا ترک

– مقاومت بالا در مقابل اسیدها و بازها

– خواص خوب اتلاف انرژی ارتعاشی

– خواص دی الکتریک عالی نسبت به شیشه

– خواص خود خاموش کنی با نشر دود کم

– امکان استفاده مداوم تا دمای حدود ۱۸۰ درجه سانتی گراد

– جرم مخصوص پایین

– مدول کششی بالا

– استحکام کششی بالا

– مقاومت ضربه بالا

– کاهنده دامنه نوسان در ارتعاشات

 

 

محدودیت ها :

 

– مقاومت فشاری پایین

– محدودیت در برشکاری

– حساس به نور خورشید

 

اشکال موجود الیاف آرامید:

 

الیاف بلند :

۱- نخی (Yarn)

۲- رشته ای (Roving)

۳- پارچه ای

۴- ترکیبی با الیاف کربن و شیشه (جهت پوشش محدودیت های موجود)

الیاف کوتاه :

اندازه ۱ میلیمتر تا ۲۵ میلیمتر جهت قالبگیری

 

رزین ها و نقش آنها در کامپوزیت ها:

 

انواع مختلف رزین‌ها:

 

۱- رزینهای پلی استر

۲- رزینهای وینیل استر

۳- رزینهای اپوکسی

۴- رزینهای فنلی

 

وظایف رزین ها در کامپوزیت ها :

 

– نگهداری الیاف در کنار هم

– انتقال تنش به الیاف

– محافظت از الیاف در مقابل عوامل محیطی

– حفاظت سطح الیاف از سایش

 

تاثیر بر خواص کامپوزیت :

 

– استحکام و مدول عرضی موثر

– خواص فشاری ( موثر)

– استحکام برشی ( موثر)

– استحکام برشی صفحه ای ( موثر )

– خواص کششی ( کم اثر ).

 

فرایند پذیری یک کامپوزیت به خصوصیات فیزیکی رزین ها مانند گرانروی، نقطه ذوب و دمای پخت رزین بستگی دارد.

 

انواع رزین های پلیمری :

 

الف : پلیمر های گرما سخت

 

۱-     رزین های پلی استر غیر اشباع

۲-     رزین های اپوکسی

۳-     رزین های فنولیک

۴-     رزین اپوکسی نووالانس

۵-     رزین پلی ایماید

۶-     رزین اوره و ملامین فرمالدئید

 

ب : پلیمر های گرما نرم

 

۱- نایلون ۶ و ۶۶

۲- پلی استر ها

۳- پلی کربنات

۴- پلی استال ها – پلی سولفون ها

۵- پلی اتراکتون PEEK

۶- PAI , PEI

مقایسه خواص پلیمرهای گرمانرم و گرما سخت در کامپوزیت ها:

 

خواص

گرما سخت

گرما نرم

 

مدول یانگ  (Gpa)

 

۶- ۱٫۳

۴٫۸ – ۱

استحکام کششی (Mpa)

 

۱۸۰ – ۲۰

۱۹۰ – ۴۰

 

چقرمگی شکست (Fraturetroughness)

M pam2 kic

Kg/m2 Gic

 

۰٫۵ – ۱

۰٫۲ – ۰٫۰۲

 

۱٫۵ – ۶

۰٫۷ – ۶٫۵

 

حداکثر دمای سرویس دهی

 

۴۵۰ – ۵۰

۲۳۰ – ۲۵

 

 

 

رزین‌های پلی‌استر:

 

از واکنش یک یا چند اسید و باز یک یا چند عامله تهیه می شوند.

این رزینها در یک حلال مانند استایرن حل می شوند تا ویسکوزیته آنها

کاهش یابد و همچنین شبکه های سه بعدی تشکیل می دهند.

کاتالیزور آنها پراکسیدهای آلی است.

 

انواع رزین های پلی استر:

 

رزین های پلی استر به دو نوع کلی تقسیم بندی می شوند:

رزین های ایزو،رزین های اورتو

افزایش دما، قرار گرفتن در مقابل نور، عمر آنها را کاهش می دهند.

پخت رزینهای پلی استر همراه کاتالیزور(پراکسیدهای آلی یا هیدروپراکسیدها) به میزان ۲% نامحسوس است در نتیجه به آنها تسریع کننده می افزایند که مهمترین آنها محلول ۴۲/۰% کبالت در استایرن می باشد.

رزین های اپوکسی:

 

خواص رزینهای اپوکسی:

 

۱- خاصیت مکانیکی خوب

۲- خاصیت الکتریکی خوب

۳- مقاومت حرارتی عالی

۴- چسبندگی عالی به بسیاری از مواد مانند فلزات، چوب، بتن، شیشه و ..

۵- مقاومت ویژه خوب به ویژه در محیطهای قلیایی

۶- جمع شدگی کم پس از پخت

 

 

 

این رزین ها با خواص زیر مورد توجه قرار می گیرند :

 

۱- خواص مکانیکی خوب : مانند چقرمگی، سختی، مقاومت سایشی بالا

۲- خاصیت الکتریکی خوب

۳- مقاومت حرارتی عالی

۴- چسبندگی عالی

 

روشهای مختلف شکل دهی کامپوزیتها:

 

۱- روش لایه گذاری دستی

۲- روش افشاندن (spray up)

۳- قالبگیری کیسه ای

۴- اتوکلاو

۵- رشته پیچی

۶- قالبگیری فشاری

۷- ترکیبات قالبگیری

۸- قالبگیری انتقال رزین

۹- پالتروژن

مقایسه پارامترهای فرآیندی در روش های شکل دهی

 

مقایسه عوامل هزینه‌ای در فرآیندهای مختلف

 

۱٫پالتروژن(از سریع ترین و مهم ترین روشهای تولید محصولات کامپوزیتی):

 

پالتروژن فرآیند پیوسته‏ای برای تولید انواع پروفیلهای کامپوزیتی است. در این فرآیند، الیاف تقویت کننده را از یک حمام عبور می‏دهند تا به رزین آغشته شود. سپس الیاف آغشته شده را وارد یک قالب گرم می‏نمایند و نمونه پخت شده را توسط یک دستگاه کشش بیرون می‏کشند. بعد از این مرحله امکان برش محصول در اندازه‏های دلخواه وجود دارد. این فرایند تا حدودی مشابه فرایند اکستروژن پلاستیکها و تولید پروفیلهای پلاستیکی است.

 

از جمله مزایای این روش که یکی از باصرفه‏ترین روشهای تولید کامپوزیتهاست، این است که درصد الیاف در آن بالاست و چون الیاف بصورت طولی آرایش می‏یابند، محصول دارای استحکام کششی و فشاری بسیار بالایی است. همچنین سطح محصول نهایی کاملاً صاف است و نیازی به فرآیندهای تکمیلی نیست.

 

مراحل فرآیند:

 

ورودی الیاف: الیاف تقویت کننده‏ به شکلی هستند که بطور پیوسته فرآیند امکان پذیر باشد. قفسه الیاف پیوسته، اولین قسمت خط فرآیند می‏باشد. بعد از قفسه الیاف، قفسه نمد الیاف شیشه یه پارچه‌ها سطح قرار دارد. حرکت الیاف از ناحیه آغشته ‏سازی می‏بایست کنترل شود تا از هرگونه پیچش و گره و آسیب محفوظ بماند. اینکار می‏تواند توسط راهنماهای فلزی، سرامیکی و یا تفلونی انجام ‏شود.

‍ حمام آغشته‏‌سازی: آغشته‌‏سازی الیاف تقویت کننده، از اصول فرآیند پالتروژن می‌باشد. غوطه‏‌وری در حمام یک راه برای این کار است. در این روش الیاف از رو و زیر میله‌‏های آغشته‌‏سازی عبور داده می‏شوند تا از هم باز، و به رزین آغشته گردند. معمولاً در ساخت پروفیلهای پیچیده، بعد از حمام و قبل از قالب، از صفحاتی برای شکل دادن به الیاف آغشته به رزین، استفاده می‏‌کنند. پوشش این صفحات باید از جنسی مناسب باشد تا از وارد ساختن هرگونه تنش به الیاف آغشته ضعیف شده، جلوگیری به عمل آید. معمولاً این قطعات از جنس تفلون، پلی‏ اتیلن با جرم مولکولی بسیار بالا ، فولاد با پوشش کرم و یا آلیاژهای مناسب فولادی می‏باشند.

قالب: قالب پالتروژن، قالب این فرایند محسوب می‏شود. چرا که دما، کنترل کننده سرعت واکنش پخت، محل پخت رزین در قالب و شدت گرمای حاصل از پخت رزین می‏باشد. قطعه‌‏ای که کامل پخت نشده باشد، خواص فیزیکی و مکانیکی ضعیفی از خود نشان می‏دهد. همچنین اگر گرمای اضافی در قالب وجود داشته باشد، نقص و ترک حرارتی، موجب افت خواص الکتریکی، شیمیایی و مکانیکی قطعه می‏شود.

گیره و کشش: حداقل ۳ متر فاصله بین خروجی قالب و محل کشش می‏بایس تعبیه شود تا قطعه فرصت سرد شدن پیدا کند و در برابر فشار گیره کشش تغییر شکل ندهد. سه روش برای کشش مرسوم است؛ کشش رفت وبرگشتی متناوب، کشش رفت و برگشتی پیوسته و کشش توسط سیستم تسمه نقاله‏ای.

برش: هر خط پیوسته پالتروژن احتیاج به یک سیستم برش دارد تا طولهای مناسب از قطعه تحویل شود. هردو روش برش خشک و تر قابل استفاده می‏باشند. ولی در هر حال تیغه برش می‏‌بایست الماسه باشد. در صورتیکه سرعت خط بالا باشد، تیغه برش همراه پروفیل حرکت می‏کند.

مواد:

 

با توجه به خواص مورد نظر، می‏توان از الیاف و رزینهای مختلفی استفاده نمود. الیاف تأمین کننده خواصی چون استحکام کششی و ضربه، سفتی و مانند آن می‏باشند ولی رزین تأمین کننده خواص فیزیکی مانند آتشگیری، مقاومت در برابر شرایط جوی، هدایت حرارتی و مقاومت شیمیایی می‏‌باشند. برای بهبود خواص نیز از انواع افزودنی‏ها استفاده می‌‏شود.

 

مزایای پالتروژن:

 

پالتروژن یکی از اقتصادی‏ترین روشهای تولید پروفیلهای کامپوزیتی مورد مصرف در صنایع ساختمان است.

از این فرآیند در ساخت قطعات سبک مقاوم در برابر خورندگی، سیستمهای عایق الکتریکی، سازه‏های ساحلی و بسیاری از کاربردهای دیگر استفاده می‏شود. ویژگیها و مزایای قطعات حاصل از این روش، در جدول زیر خلاصه شده است:

پالتروژن در ایران:

 

از میان انواع فناوری‌های شکل‌دهی کامپوزیت‌های پلیمری، تکنولوژی پالتروژن در کشور ما نسبت به بقیه مهجورتر مانده است. علی‌رغم نیاز بالقوه‌ای که در کشور به تولید محصولات پالتروژنی وجود دارد تلاش چندانی در جهت دستیابی به این فناوری صورت نگرفته است.

اما در حال حاضر تعداد مراکزی که به سمت فن‌آوری پالتروژن روی آورده‌اند از یکی دو مرکز تجاوز نمی‌کند. به این ترتیب با هدف پاسخگویی به این خلأ، پروژه ساخت دستگاه پالتروژن در گروه کامپوزیت پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران آغاز گردید و پس از گذر حدود ۲ سال موفق به تولید محصول صنعتی شدیم. در حال حاضر نیز تحقیقات بر روی فرآیند پالتروژن در قالب پروژه ملی تولید میلگرد آجدار برای استفاده در سازه‌های بتن آرمه ادامه دارد.

 

دستگاه پالتروژن ساخته شده در پژوهشگاه پلیمر نیز با هزینه بسیار پایین و صرف تنها چند میلیون تومان تجهیز گردیده است. این در حالی است که نمونه خارجی دستگاه، گاهی تا چند صد هزار دلار قیمت دارد. تولید دستگاه در داخل کشور علاوه بر آنکه موجب دستیابی به تکنولوژی پالتروژن در کشور می‌گردد تا حد بسیار زیادی هزینه‌ها را کاهش می‌دهد.

نويسندگان شرکت دال ماندگار
ابزار تلگرام

آپلود عکسابزار تلگرام برای وبلاگ