1. مواد مرکب یا کامپوزیت - مواد آینده.

پس از اینکه فیزیک مدرن فلزات دلایل انعطاف پذیری، استحکام و افزایش آن را به تفصیل برای ما توضیح داد، توسعه سیستماتیک فشرده مواد جدید آغاز شد. این احتمالاً در آینده قابل تصور منجر به ایجاد موادی با استحکام بسیار بیشتر از آلیاژهای معمولی امروزی خواهد شد. در این مورد، توجه زیادی به مکانیسم های از قبل شناخته شده سخت شدن فولاد و پیری آلیاژهای آلومینیوم، ترکیبی از این مکانیسم های شناخته شده با فرآیندهای تشکیل و امکانات متعدد برای ایجاد مواد ترکیبی معطوف خواهد شد. مواد ترکیبی تقویت شده با الیاف یا ذرات جامد پراکنده دو مسیر امیدوارکننده را ارائه می دهند. اولین کسی که بهترین الیاف با استحکام بالا از شیشه، کربن، بور، بریلیم، فولاد یا تک کریستال های نخ مانند را در یک فلز غیر آلی یا ماتریس پلیمری آلی معرفی کرد. در نتیجه این ترکیب، حداکثر استحکام با مدول الاستیک بالا و چگالی کم ترکیب می شود. اینها مصالح آینده هستند مواد کامپوزیت.

مواد کامپوزیت یک ماده ساختاری (فلزی یا غیرفلزی) است که حاوی عناصر تقویت کننده به شکل نخ ها، الیاف یا تکه های یک ماده قوی تر است. نمونه هایی از مواد کامپوزیتی: پلاستیک تقویت شده با بور، کربن، الیاف شیشه، رشته ها یا پارچه های مبتنی بر آنها. آلومینیوم تقویت شده با نخ های فولادی و بریلیوم. با ترکیب محتوای حجمی اجزا، می توان مواد کامپوزیتی را با مقادیر مورد نیاز استحکام، مقاومت حرارتی، مدول الاستیک، مقاومت سایشی و همچنین ایجاد ترکیباتی با مغناطیسی، دی الکتریک، رادیو جاذب لازم و غیره به دست آورد. خواص ویژه

2. انواع مواد کامپوزیتی.

2.1. مواد کامپوزیتی با ماتریس فلزی.

مواد کامپوزیتیا مواد مرکب از یک زمینه فلزی (معمولاً Al، منیزیم، نیکل و آلیاژهای آنها)، تقویت شده با الیاف با مقاومت بالا (مواد الیافی) یا ذرات نسوز ریز پراکنده که در فلز پایه حل نمی شوند (مواد تقویت شده با پراکندگی) تشکیل شده است. ماتریس فلزی الیاف (ذرات پراکنده) را به یک کل واحد متصل می کند. الیاف (ذرات پراکنده) به اضافه یک چسب (ماتریس) که این یا ترکیب دیگری را تشکیل می دهند، مواد کامپوزیتی نامیده می شوند.

2.2. مواد کامپوزیتی با ماتریس غیر فلزی.

مواد کامپوزیتی با ماتریس غیرفلزی کاربرد وسیعی یافته اند. مواد پلیمری، کربنی و سرامیکی به عنوان ماتریس های غیرفلزی استفاده می شوند. پرکاربردترین ماتریس های پلیمری اپوکسی، فنل فرمالدئید و پلی آمید هستند.
ماتریس های کربن کک شده یا پیروکربن از پلیمرهای مصنوعی در معرض پیرولیز به دست می آیند. ماتریس ترکیب را متصل می کند و به آن شکل می دهد. تقویت کننده ها الیاف هستند: شیشه، کربن، بور، آلی، بر اساس کریستال های سبیل (اکسیدها، کاربیدها، بوریدها، نیتریدها و دیگران)، و همچنین فلز (سیم) که دارای استحکام و استحکام بالایی هستند.

خواص مواد کامپوزیت به ترکیب اجزا، ترکیب آنها، نسبت کمی و استحکام پیوند بین آنها بستگی دارد.
مواد تقویت کننده می توانند به شکل الیاف، رشته ها، نخ ها، نوارها، پارچه های چند لایه باشند.

میزان سختی گیر در مواد گرا 60-80 جلد است. ٪، در غیر جهت (با الیاف گسسته و سبیل) - 20-30 جلد. ٪. هرچه استحکام و مدول الاستیک الیاف بیشتر باشد، استحکام و استحکام مواد کامپوزیت بیشتر است. خواص ماتریس استحکام ترکیب تحت برش و فشار و مقاومت در برابر شکست خستگی را تعیین می کند.

مواد کامپوزیت بر اساس نوع تقویت کننده به الیاف شیشه، الیاف کربن با الیاف کربن، الیاف بور و الیاف ارگانیک طبقه بندی می شوند.

در مواد لایه ای، الیاف، نخ ها، نوارهای آغشته به یک کلاسور به موازات یکدیگر در صفحه تخمگذار قرار می گیرند. لایه های مسطح در صفحات جمع می شوند. خواص ناهمسانگرد هستند. برای اینکه مواد در یک محصول کار کنند، مهم است که جهت بارهای عامل را در نظر بگیرید. امکان ایجاد موادی با خواص همسانگرد و ناهمسانگرد وجود دارد.
شما می توانید الیاف را در زوایای مختلف قرار دهید و خواص مواد کامپوزیت را تغییر دهید. سفتی خمشی و پیچشی مواد به ترتیبی که لایه ها در ضخامت بسته بندی قرار می گیرند بستگی دارد.

از تقویت کننده های سه، چهار یا بیشتر نخ استفاده می شود.
نای کاربرد بیشتردارای ساختاری از سه رزوه عمود بر یکدیگر است. تقویت کننده ها را می توان در جهات محوری، شعاعی و محیطی قرار داد.

مواد سه بعدی می توانند با هر ضخامتی به شکل بلوک یا استوانه باشند. پارچه های حجیم استحکام پوسته شدن و مقاومت برشی را در مقایسه با پارچه های لمینت افزایش می دهند. یک سیستم چهار رشته ای با تجزیه آرماتور در امتداد مورب های مکعب ساخته می شود. ساختار چهار رزوه تعادلی بوده و باعث افزایش صلبیت برشی در صفحات اصلی شده است.
با این حال، ایجاد مواد چهار جهته دشوارتر از ایجاد مواد سه جهته است.

3. طبقه بندی مواد کامپوزیت.

3.1. مواد کامپوزیت فیبر.

اغلب مواد کامپوزیت یک ساختار لایه ای است که در آن هر لایه با تعداد زیادی الیاف پیوسته موازی تقویت می شود. هر لایه همچنین می تواند با الیاف پیوسته بافته شده به پارچه ای که شکل اصلی، عرض و طول متناظر با ماده نهایی است، تقویت شود. اغلب الیاف به ساختارهای سه بعدی بافته می شوند.

مواد کامپوزیتی در مقادیر بالاتر مقاومت کششی و حد استقامت (50-10٪)، مدول الاستیک، ضریب سختی و کاهش حساسیت به ترک با آلیاژهای معمولی متفاوت هستند. استفاده از مواد کامپوزیتی باعث افزایش صلبیت سازه و در عین حال کاهش مصرف فلز آن می شود.

استحکام مواد کامپوزیتی (الیافی) توسط خواص الیاف تعیین می شود. ماتریس باید عمدتا تنش ها را بین عناصر تقویت کننده توزیع کند. بنابراین، استحکام و مدول الاستیک الیاف باید به طور قابل توجهی بیشتر از استحکام و مدول الاستیک ماتریس باشد.
الیاف تقویت‌کننده صلب، تنش‌های ایجاد شده در ترکیب را در طول بارگذاری درک می‌کنند و به آن استحکام و استحکام در جهت جهت الیاف می‌دهند.

برای تقویت آلومینیوم، منیزیم و آلیاژهای آنها از بور و همچنین الیاف حاصل از ترکیبات نسوز (کاربیدها، نیتریدها، بوریدها و اکسیدها) با مدول الاستیسیته و استحکام بالا استفاده می شود. سیم ساخته شده از فولادهای با مقاومت بالا اغلب به عنوان الیاف استفاده می شود.

برای تقویت تیتانیوم و آلیاژهای آن از سیم مولیبدن، الیاف یاقوت کبود، کاربید سیلیکون و بورید تیتانیوم استفاده می شود.

افزایش مقاومت حرارتی آلیاژهای نیکل با تقویت آنها با سیم تنگستن یا مولیبدن حاصل می شود. الیاف فلزی نیز در مواردی که رسانایی حرارتی و الکتریکی بالا مورد نیاز است استفاده می شود. تقویت کننده های امیدوار کننده برای مواد کامپوزیتی فیبری با استحکام بالا و مدول بالا، سبیل های ساخته شده از اکسید آلومینیوم و نیترید، کاربید و نیترید سیلیکون، کاربید بور و غیره هستند.

مواد کامپوزیتی مبتنی بر فلز استحکام و مقاومت حرارتی بالایی دارند و در عین حال دارای انعطاف پذیری پایینی هستند. با این حال، الیاف در مواد کامپوزیتی سرعت انتشار ترک‌های آغاز شده در ماتریس را کاهش می‌دهند و شکست ناگهانی شکننده تقریباً به طور کامل از بین می‌رود. ویژگی متمایزمواد کامپوزیتی تک محوری فیبری با ناهمسانگردی خواص مکانیکی در امتداد و در سراسر الیاف و حساسیت کم به متمرکز کننده‌های تنش مشخص می‌شوند.

ناهمسانگردی خواص مواد کامپوزیت الیافی هنگام طراحی قطعات برای بهینه سازی خواص با تطبیق میدان مقاومت با میدان های تنش در نظر گرفته می شود.

تقویت آلیاژهای آلومینیوم، منیزیم و تیتانیوم با الیاف نسوز پیوسته بور، کاربید سیلیکون، دوبورید تیتانیوم و اکسید آلومینیوم به طور قابل توجهی مقاومت حرارتی را افزایش می دهد. یکی از ویژگی های مواد کامپوزیت سرعت کم نرم شدن در طول زمان با افزایش دما است.

عیب اصلی مصالح کامپوزیت با آرماتورهای یک بعدی و دو بعدی مقاومت کم در برابر برش بین لایه ای و شکستگی عرضی است. مواد با تقویت حجمی این را ندارند.

3.2. مواد کامپوزیتی تقویت شده با پراکندگی

برخلاف مواد مرکب الیافی، در مواد کامپوزیتی تقویت شده با پراکندگی، ماتریس عنصر باربر اصلی است و ذرات پراکنده از حرکت نابجایی ها در آن جلوگیری می کنند.
استحکام بالا با اندازه ذرات 10-500 نانومتر با فاصله متوسط ​​بین آنها 100-500 نانومتر و توزیع یکنواخت آنها در ماتریس حاصل می شود.
استحکام و مقاومت حرارتی، بسته به محتوای حجمی فازهای تقویتی، از قانون افزایشی تبعیت نمی کند. مقدار بهینه فاز دوم برای فلزات مختلف متفاوت است، اما معمولاً از 5-10 حجم تجاوز نمی کند. ٪.

استفاده از ترکیبات نسوز پایدار (اکسیدهای توریم، هافنیوم، ایتریوم، ترکیبات پیچیده اکسیدها و فلزات خاکی کمیاب) که در فلز زمینه نامحلول هستند به عنوان فازهای تقویت کننده، امکان حفظ استحکام بالای ماده تا 0.9-0.95 T را فراهم می کند. در این راستا، چنین مواد اغلب به عنوان مقاوم در برابر حرارت استفاده می شود. مواد کامپوزیتی تقویت شده با پراکندگی را می توان بر اساس اکثر فلزات و آلیاژهای مورد استفاده در فناوری به دست آورد.

پرکاربردترین آلیاژهای مبتنی بر آلومینیوم SAP (پودر آلومینیوم متخلخل) هستند.

چگالی این مواد برابر با چگالی آلومینیوم است، از نظر مقاومت در برابر خوردگی کمتر از آن نیستند و حتی می توانند در محدوده دمایی 250-500 درجه سانتی گراد، جایگزین تیتانیوم و فولادهای مقاوم در برابر خوردگی شوند. از نظر استحکام طولانی مدت نسبت به آلیاژهای آلومینیوم فرفورژه برتری دارند. استحکام طولانی مدت برای آلیاژهای SAP-1 و SAP-2 در دمای 500 درجه سانتی گراد 45-55 مگاپاسکال است.

مواد تقویت شده با پراکندگی نیکل چشم انداز بسیار خوبی دارند.
آلیاژهای پایه نیکل با 2-3 حجم بالاترین مقاومت حرارتی را دارند. ٪ دی اکسید توریم یا دی اکسید هافنیوم. ماتریس این آلیاژها معمولاً محلول جامد نیکل + 20 درصد کروم، نیکل + 15 درصد مو، نیکل + 20 درصد کروم و مو است. آلیاژهای VDU-1 (نیکل تقویت شده با دی اکسید توریم)، ​​VDU-2 (نیکل تقویت شده با دی اکسید هافنیوم) و VD-3 (ماتریس Ni + 20% کروم، تقویت شده با اکسید توریم) به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. این آلیاژها مقاومت حرارتی بالایی دارند. مواد کامپوزیتی تقویت شده با پراکندگی، درست مانند مواد فیبری، با افزایش دما و مدت زمان قرار گرفتن در یک دمای معین، در برابر نرم شدن مقاوم هستند.

3.3. فایبرگلاس.

فایبرگلاس ترکیبی متشکل از یک رزین مصنوعی که یک اتصال دهنده است و پرکننده الیاف شیشه است. فیبر شیشه ای پیوسته یا کوتاه به عنوان پرکننده استفاده می شود. استحکام فایبرگلاس با کاهش قطر آن (به دلیل تأثیر ناهمگنی ها و ترک هایی که در مقاطع ضخیم ایجاد می شود) به شدت افزایش می یابد. خواص فایبرگلاس همچنین به محتوای قلیایی در ترکیب آن بستگی دارد. بهترین عملکرد در لیوان های بدون قلیایی از ترکیب آلومینوبروسیلیکات یافت می شود.

الیاف شیشه غیر جهت دار حاوی فیبر کوتاه به عنوان پرکننده هستند. این به شما امکان می دهد تا با استفاده از تقویت کننده های فلزی، قسمت هایی از اشکال پیچیده را فشار دهید. این ماده با ویژگی های استحکام ایزوتوپی بسیار بالاتر از پودرهای پرس و حتی الیاف به دست می آید. نمایندگان این ماده الیاف شیشه AG-4V و همچنین DSV (الیاف شیشه اندازه گیری شده) هستند که برای ساخت قطعات الکتریکی قدرت، قطعات مهندسی مکانیک (شیرهای قرقره، مهر و موم پمپ و غیره) استفاده می شود. هنگام استفاده از پلی استرهای غیراشباع به عنوان چسب، پیش مخلوط های PSC (خمیری) و پیش آغشته سازی AP و PPM (بر اساس حصیر شیشه ای) به دست می آید. Prepregs را می توان برای محصولات با اندازه های بزرگ با اشکال ساده (بدنه ماشین، قایق، بدنه ابزار و غیره) استفاده کرد.

الیاف شیشه جهت دار دارای پرکننده ای به شکل الیاف بلند هستند که به صورت رشته های جداگانه مرتب شده و با دقت به هم چسبیده اند. این امر استحکام بالاتر فایبرگلاس را تضمین می کند.

فایبرگلاس می تواند در دماهای 60- تا 200 درجه سانتیگراد و همچنین در دمای کار کند شرایط گرمسیری، بارهای اینرسی زیادی را تحمل می کند.
هنگام پیری به مدت دو سال، ضریب پیری K = 0.5-0.7 است.
پرتوهای یونیزان تأثیر کمی بر مکانیکی و خواص الکتریکی. از آنها برای تولید قطعات با مقاومت بالا با آرماتور و رزوه استفاده می شود.

3.4. الیاف کربن.

الیاف کربن (الیاف کربن) ترکیباتی متشکل از یک اتصال دهنده پلیمری (ماتریس) و عوامل تقویت کننده به شکل الیاف کربن (الیاف کربن) هستند.

انرژی بالا اتصالات S-Sالیاف کربن به آنها اجازه می دهد تا استحکام خود را در حد بسیار بالایی حفظ کنند دمای بالا(در محیط های خنثی و کاهنده تا 2200 درجه سانتیگراد) و همچنین در دماهای پایین. سطح الیاف با پوشش های محافظ (پیرولیتیک) از اکسیداسیون محافظت می شود. بر خلاف الیاف شیشه، الیاف کربن به خوبی توسط چسب خیس می شوند
(انرژی سطحی کم)، بنابراین حک می شوند. در عین حال، درجه فعال شدن الیاف کربن از نظر محتوای گروه کربوکسیل در سطح آنها افزایش می یابد. استحکام برشی لایه ای پلاستیک های تقویت شده با فیبر کربن 1.6-2.5 برابر افزایش می یابد. از احشای کریستال های رشته ای TiO، AlN و SiN استفاده می شود که منجر به افزایش سفتی بین لایه ای 2 برابر و استحکام 2.8 برابری می شود. از سازه های تقویت شده فضایی استفاده می شود.

بایندرها پلیمرهای مصنوعی (الیاف کربن پلیمری) هستند. پلیمرهای مصنوعی در معرض پیرولیز (الیاف کربن کک شده)؛ کربن پیرولیتیک (الیاف کربن پیرو کربن).

الیاف کربن اپوکسی فنل تقویت شده با KMU-1l، تقویت شده با نوار کربن، و KMU-1u روی طناب، با سبیل ها، می توانند برای مدت طولانی در دمای تا 200 درجه سانتیگراد کار کنند.

الیاف کربن KMU-3 و KMU-2l با استفاده از چسب اپوکسیانیلین-فرمالدئید تولید می شوند. الیاف کربن KMU-2 و
KMU-2l بر اساس یک بایندر پلی آمید می تواند در دماهای تا
300 درجه سانتی گراد

الیاف کربن با مقاومت در برابر خستگی آماری و دینامیکی بالا متمایز می شوند و این خاصیت را در دماهای معمولی و بسیار پایین حفظ می کنند (رسانایی حرارتی بالای الیاف از خود گرم شدن مواد به دلیل اصطکاک داخلی جلوگیری می کند). آنها در برابر آب و مواد شیمیایی مقاوم هستند. پس از قرار گرفتن در معرض هوا، اشعه ایکس و E تقریباً تغییر نمی کنند.

رسانایی حرارتی پلاستیک های تقویت شده با فیبر کربن 1.5-2 برابر بیشتر از رسانایی حرارتی پلاستیک های تقویت شده با فایبر گلاس است. آنها دارای خواص الکتریکی زیر هستند: = 0.0024-0.0034 اهم سانتی متر (در امتداد الیاف). ? = 10 و tg = 0.001 (در فرکانس فعلی 10 هرتز).

فایبرگلاس کربن حاوی الیاف شیشه به همراه کربن است که باعث کاهش هزینه مواد می شود.

3.5. فیبر کربن با ماتریس کربن.

مواد کک شده از الیاف کربن پلیمری معمولی تولید می شوند که در معرض تجزیه در اثر حرارت در یک اتمسفر بی اثر یا کاهنده قرار می گیرند. در دمای 800-1500 درجه سانتیگراد، الیاف کربنی تشکیل می شود، در دمای 2500-3000 درجه سانتیگراد، الیاف کربن گرافیتی تشکیل می شود. برای به دست آوردن مواد پیروکربنی، سختی گیر را مطابق شکل محصول چیده و در کوره ای قرار می دهند که هیدروکربن گازی (متان) در آن عبور داده می شود. تحت یک رژیم معین (دمای 1100 درجه سانتیگراد و فشار باقیمانده 2660 Pa)، متان تجزیه می شود و کربن پیرولیتیک حاصل بر روی الیاف تقویت کننده رسوب می کند و آنها را به هم متصل می کند.

کک تشکیل شده در طی پیرولیز بایندر دارای قدرت چسبندگی بالایی به فیبر کربن است. در این راستا، ماده کامپوزیت دارای خواص مکانیکی و فرسایشی بالا و مقاومت در برابر شوک حرارتی است.

فیبر کربن با ماتریس کربن از نوع KUP-VM از نظر استحکام و استحکام ضربه ای 5-10 برابر بیشتر از گرافیت های خاص است که در یک اتمسفر بی اثر و خلاء گرم می شود، تا 2200 استحکام را حفظ می کند
درجه سانتی گراد، در هوا در دمای 450 درجه سانتی گراد اکسید می شود و به پوشش محافظ نیاز دارد.
ضریب اصطکاک یک کامپوزیت فیبر کربن با ماتریس کربن بالا است (0.35-0.45) و سایش کم است (0.7-1 میکرون برای ترمز).

3.6. الیاف بور

الیاف بور ترکیبی از یک اتصال دهنده و تقویت کننده پلیمری - الیاف بور هستند.

الیاف بور با مقاومت فشاری، برشی و برشی بالا، خزش کم، سختی بالا و مدول الاستیک، هدایت حرارتی و هدایت الکتریکی مشخص می شوند. ریزساختار سلولی الیاف بور استحکام برشی بالایی را در سطح مشترک ماتریس ایجاد می کند.

علاوه بر فیبر بور پیوسته، از نیترات های شیشه ای بور پیچیده استفاده می شود که در آن چندین الیاف بور موازی با الیاف شیشه بافته می شوند که ثبات ابعادی را ایجاد می کند. استفاده از نخ های بور شیشه ای کار را آسان می کند فرآیندتولید مواد

بایندرهای اپوکسی و پلی آمیدی اصلاح شده به عنوان ماتریس برای تولید نیترات فیبر بور استفاده می شوند. الیاف بور KMB-1 و
KMB-1k برای عملیات طولانی مدت در دمای 200 درجه سانتیگراد طراحی شده است. KMB-3 و KMB-3k نیازی ندارند فشار بالادر طول پردازش و می تواند در دمای بیش از 100 درجه سانتیگراد کار کند. KMB-2k در دمای 300 درجه سانتیگراد کار می کند.

الیاف بور مقاومت خستگی بالایی دارند و در برابر اشعه، آب، حلال های آلی و روان کننده ها مقاوم هستند.

3.7. الیاف ارگانیک.

الیاف ارگانیک مواد کامپوزیتی هستند که از یک اتصال دهنده پلیمری و تقویت کننده ها (پرکننده ها) به شکل الیاف مصنوعی تشکیل شده اند. چنین موادی دارای جرم کم، استحکام ویژه و صلبیت نسبتاً بالایی هستند و در اثر بارهای متناوب و تغییرات ناگهانی دما پایدار هستند. برای الیاف مصنوعی، از دست دادن استحکام در طول پردازش نساجی کم است. نسبت به آسیب حساس نیستند.

برای الیاف ارگانیک، مقادیر مدول الاستیک و ضرایب دمایی انبساط خطی تقویت کننده و بایندر نزدیک است.
انتشار اجزای بایندر در فیبر و برهمکنش شیمیایی بین آنها رخ می دهد. ساختار مواد بدون نقص است. تخلخل از 1-3٪ (در سایر مواد 10-20٪) تجاوز نمی کند. از این رو پایداری خواص مکانیکی الیاف اندام تحت تغییرات شدید دما، ضربه و بارهای چرخه ای است. استحکام ضربه زیاد است (400-700 کیلوژول بر متر مربع). عیب این مواد مقاومت فشاری نسبتا کم و خزش زیاد آنها (به ویژه برای الیاف الاستیک) است.

الیاف ارگانیک در برابر محیط های تهاجمی و آب و هوای گرمسیری مرطوب مقاوم هستند. خواص دی الکتریک بالا و هدایت حرارتی پایین است. اکثر الیاف ارگانیک می توانند برای مدت طولانی در دمای 100-150 درجه سانتیگراد کار کنند و آنهایی که مبتنی بر چسب پلی آمید و الیاف پلی اگزادیازول هستند - در دمای 200-300 درجه سانتیگراد.

در مواد ترکیبی به همراه الیاف مصنوعی از الیاف معدنی (شیشه، فیبر کربن و فیبر بور) استفاده می شود. چنین موادی استحکام و استحکام بیشتری دارند.

4. کارایی اقتصادی استفاده از مواد کامپوزیت.

زمینه های کاربرد مواد کامپوزیت محدود نیست. آنها در هوانوردی برای قطعات پر بار هواپیما (پوست، اسپارها، دنده ها، پانل ها و غیره) و موتورها (تیغه های کمپرسور و توربین ها و غیره)، در فناوری فضایی برای اجزای ساختارهای قدرت دستگاه های در معرض گرمایش استفاده می شوند. سفت کننده ها، پانل ها، در صنعت خودروسازی برای سبک سازی بدنه ها، فنرها، قاب ها، پانل های بدنه، ضربه گیرها و غیره، در صنعت معدن (ابزار حفاری، قطعات کمباین و غیره)، در مهندسی عمران (دهه پل، عناصر پیش ساخته سازه های ساختمان های بلند و غیره) و غیره) و در سایر زمینه های اقتصاد ملی.

استفاده از مواد کامپوزیتی جهشی کیفی جدیدی در افزایش قدرت موتورها، تاسیسات انرژی و حمل و نقل و کاهش وزن ماشین‌ها و دستگاه‌ها ایجاد می‌کند.

فناوری تولید محصولات نیمه تمام و محصولات از مواد کامپوزیت کاملاً توسعه یافته است.

مواد کامپوزیت با ماتریس غیر فلزی، یعنی الیاف کربن پلیمری، در صنعت کشتی سازی و خودروسازی (بدنه خودرو، شاسی، پروانه) استفاده می شود. بلبرینگ ها، پانل های گرمایشی، تجهیزات ورزشی و قطعات کامپیوتر از آنها ساخته می شود. الیاف کربن با مدول بالا برای ساخت قطعات هواپیما، تجهیزات برای صنایع شیمیایی، در تجهیزات اشعه ایکس و دیگران.

الیاف کربن با ماتریس کربن جایگزین انواع گرافیت می شوند. آنها برای حفاظت حرارتی، دیسک های ترمز هواپیما و تجهیزات مقاوم در برابر مواد شیمیایی استفاده می شوند.

محصولات ساخته شده از فیبر بور در فناوری هوانوردی و فضایی (پروفیل ها، پانل ها، روتورها و تیغه های کمپرسور، تیغه های پروانه و شفت انتقال هلیکوپتر و غیره) استفاده می شود.

الیاف آلی به عنوان یک ماده عایق و ساختاری در صنعت برق و رادیو، فناوری هوانوردی و صنعت خودرو استفاده می شود. از آنها برای ساخت لوله ها، ظروف برای معرف ها، پوشش های بدنه کشتی ها و غیره استفاده می شود.

آگهی های خرید و فروش تجهیزات را می توانید مشاهده کنید

شما می توانید در مورد مزایای مارک های پلیمری و خواص آنها صحبت کنید

شرکت خود را در دایرکتوری Enterprise ثبت کنید

مواد کامپوزیت، یا همانطور که معمولاً به آنها گفته می شود کامپوزیت ها، بسیاری از صنایع را متحول کرده اند و در محصولات با فناوری پیشرفته که باید سبک وزن باشند اما در عین حال در برابر فشارهای مکانیکی بسیار مقاوم باشند، محبوب شده اند. منافع اقتصادی مورد انتظار در پروژه های با فناوری پیشرفته مانند پیشرفت در زمینه فناوری نظامی و فضایی عمدتاً با مواد کامپوزیتی سبک و مقاوم در برابر درجه حرارت بالا مرتبط است که باعث کاهش وزن محصولات نهایی، هزینه های عملیاتی و مصرف سوخت می شود.

هوانوردی مدرن، اعم از نظامی و غیرنظامی، بدون مواد کامپوزیتی به طور قابل توجهی کارایی کمتری خواهد داشت. در واقع الزامات این صنعت خاص برای مواد (که از یک سو باید سبک و از سوی دیگر به اندازه کافی قوی باشند) نیروی هدایت کننده اصلی در توسعه و توسعه آنها بود. در حال حاضر به طور کلی پذیرفته شده است که بال هواپیما، دم، پروانه، و پره های توربین موتور از مواد کامپوزیتی مدرن ساخته شده است. همین امر در مورد بیشتر ساختار داخلی و قسمت های بدنه آنها صدق می کند. موارد برخی کوچکهواپیما

در حال حاضر به طور کامل از مواد کامپوزیت ساخته شده است. در هواپیماهای تجاری بزرگ، چنین موادی معمولاً در بال ها، سطوح دم و پانل های بدنه استفاده می شوند. کانکتورهای کامپوزیت برای اتصالات داخلی که مطابق با نیاز و نیاز مصرف کننده به بازار عرضه می شوند، با موفقیت جایگزین کانکتورهای قبلی می شوند که از برنج، نیکل، آلومینیوم، برنز یا ساخته شده بودند.فولاد ضد زنگ . کانکتورهای کامپوزیت برای استفاده در محیط ها ایده آل هستندمحیط زیست جایی که مقاومت در برابر دماهای بالا و رعایت الزامات سازگاری الکترومغناطیسی مورد نیاز است. در صورت استفاده، عملاً هیچ گونه فرآورده های گازی سمی و به ویژه و مهمتر از همه هالوژن ها آزاد نمی شود. مواد کامپوزیت قوی تر از فولاد هستند، مقاومت در برابر خوردگی بالایی دارند و بیشتر هستندقابلیت اطمینان بالا

و دوام و در عین حال وزن کمتری نسبت به همتایان فولادی خود دارند.

تولید مواد کامپوزیتهدف از ایجاد یک ماده کامپوزیت ایجاد ماده جدیدی است که خواص اجزای تشکیل دهنده آن را به سودمندترین روش ترکیب کند. مواد کامپوزیتی دو جزء دارند: یک ماتریس (بایندر) و عناصر تقویت کننده (پرکننده).

برای ایجاد یک ماده کامپوزیت، حداقل یک جزء از هر نوع مورد نیاز است. برای ماتریس، بیشتر مواد کامپوزیتی مدرن از پلاستیک های ترموپلاستیک یا ترموست (که رزین نیز نامیده می شود) استفاده می کنند. پلاستیک ها پلیمرهایی هستند که عناصر تقویت کننده را در کنار هم نگه می دارند و به تعریف مطلوب کمک می کنند خواص فیزیکیمحصول نهایی

پلاستیک های ترموپلاستیک با این واقعیت مشخص می شوند که در دماهای پایین سخت هستند اما هنگام گرم شدن نرم می شوند. اگرچه آنها کمتر از پلاستیک های ترموست استفاده می شوند، اما دارای مزایایی مانند چقرمگی شکست بالاتر، ماندگاری طولانی تر به عنوان مواد خام و قابلیت بازیافت هستند. استفاده از پلاستیک های ترموپلاستیک ایمن تر و آلودگی کمتری دارد محل کارزیرا هنگام تهیه آنها برای استفاده مستقیم نیازی به حلال های آلی برای سخت شدن آنها نیست.

سری Deutsch ACTنشان می دهد کانکتورهای کامپوزیت با کارایی بالا، مطابق با استاندارد ساخته شده است MIL-DTL-38999.

عملکرد هر کانکتور به عملکرد اجزای سازنده آن بستگی دارد. استفاده از مواد کامپوزیت در سری ACT استحکام بدنه رابط و مکانیزم قفل رزوه ای را افزایش داد و در نتیجه تعداد سیکل های احتمالی جفت گیری به 1500 عدد رسید. همچنین استفاده از مواد کامپوزیت باعث افزایش مقاومت به خوردگی کانکتورها شد (2000 ساعت در نمک شرایط اسپری). علاوه بر این، این سری از کانکتورها با چفت های قفلی طراحی شده اند که تأثیر مفیدی بر عملکرد و دوام دارند. چرخه زندگیاتصال دهنده

پلاستیک های ترموست یا پلاستیک های ترموست، به شکل اولیه در حالت مایع هستند، اما پس از حرارت دادن سفت شده و جامد می شوند (ولکانیزه می شوند). فرآیند سخت شدن برگشت ناپذیر است، بنابراین این مواد در مواجهه با دمای بالا دیگر نرم نمی شوند. به عنوان مثال، هنگامی که ماتریس پلاستیکی با الیاف شیشه تقویت می شود، ترموست ها با موفقیت در برابر سایش مقاومت می کنند و حتی در محیط های خشن نیز بسیار بادوام هستند. چنین موادی هم انعطاف طراحی و هم استحکام الکتریکی بالایی را فراهم می کنند.

اگر کامپوزیت ها را بر اساس مواد ماتریس طبقه بندی کنیم، کامپوزیت های ترموست، کامپوزیت هایی با الیاف کوتاه (خرد شده) و ترموست با الیاف بلند یا تقویت شده با الیاف را متمایز می کنیم. شناخته شده ترین مواد برای چنین ماتریس ها پلی استرها (پلی استر)، رزین های اپوکسی، فنل فرمالدئیدها، پلی آمیدها، پلی آمیدها و پلی پروپیلن هستند. سرامیک، کربن و فلزات نیز به عنوان ماتریس برای برخی کاربردهای بسیار خاص استفاده می شوند. به عنوان مثال، از سرامیک زمانی استفاده می شود که مواد در معرض دمای بسیار بالا قرار می گیرند و کربن برای محصولاتی که در معرض اصطکاک و سایش هستند استفاده می شود.

پلیمرهاآنها نه تنها به عنوان ماده ماتریسی استفاده می شوند، بلکه به عنوان مواد تقویت کننده اثبات شده برای تقویت کامپوزیت ها نیز استفاده می شوند. به عنوان مثال، کولار یک الیاف پلیمری است که بسیار قوی است و سفتی همراه با چقرمگی را به مواد کامپوزیت اضافه می کند. اگرچه الیاف شیشه رایج ترین گزینه تقویت کننده هستند، کامپوزیت ها همچنین می توانند از تقویت کننده های فلزی به شکل میلگرد برای تقویت فلزات دیگر مانند کامپوزیت های زمینه فلزی (MMC) استفاده کنند. در مقایسه با کامپوزیت های زمینه پلیمری، MMC ها در برابر اشتعال مقاوم تر هستند و می توانند در محدوده دمایی وسیع تری عمل کنند، غیر رطوبت سنجی هستند، رسانایی الکتریکی و هدایت حرارتی بالاتری دارند، در برابر تابش مقاوم هستند و گازهای سمی منتشر نمی کنند. با این حال، آنها نسبت به نمونه هایی که جایگزین می کنند گران تر هستند و در جایی که بالاتر هستند استفاده می شوند مشخصات فنیو خواص ممکن است افزایش هزینه را توجیه کند.

امروزه این مواد اغلب آنها در اجزای هواپیما و سیستم های فضایی استفاده می شوند.

دوام و مقاومت در برابر دماهای بالا- مهمترین ویژگی در پلیمرهای مورد استفاده برای کاربردهای با تکنولوژی بالا. محصولات در نظر گرفته شده برای کاربردهای فضایی تجاری و نظامی باید با استفاده از پلاستیک های مهندسی یا دیگر پلیمرهای تخصصی با دمای بالا تولید شوند. پلاستیک های مهندسی مانند پلی اتریمید (PEI)، پلی فتالامید (PPA)، پلی فنیلن سولفید (PPS) و پلی استریمید (PAI) به طور خاص برای استفاده در دمای عملیاتی بالا طراحی و در نظر گرفته شده اند. رزین هایی مانند پلی اتر اترکتون (PEEK) و پلیمرهای کریستال مایع مختلف (LCP) نیز می توانند در برابر دماهای بسیار بالا مقاومت کنند. این پلاستیک‌های مدرن با تکنولوژی بالا الزامات انتشار سمی را برآورده می‌کنند و در برابر شعله مقاوم هستند.

مزایای استفاده از مواد کامپوزیت

ما برای بسیاری از جنبه های خود به مواد کامپوزیت وابسته هستیم زندگی روزمره. مواد کامپوزیتی مبتنی بر فایبرگلاس در اواخر دهه 1940 توسعه یافتند و اولین مواد کامپوزیت مدرن هستند و امروزه نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. در حجم کل مواد کامپوزیتی که در حال حاضر تولید می شود، مواد مبتنی بر فایبرگلاس تقریباً 65٪ را اشغال می کنند. ممکن است بدون اینکه متوجه شوید از محصولات ساخته شده از مواد کامپوزیت فایبرگلاس استفاده می کنید.

تعداد روزافزون تولیدکنندگان مواد کامپوزیت و رشد عرضه آنها در بازار به مصرف کنندگان امکان انتخاب می دهد. مواد مورد نیازبا در نظر گرفتن تعدادی از مزایای آنها، مانند:

• کامپوزیت ها فوق العاده سبک وزن هستند و بنابراین به طور فزاینده ای در سیستم های اتصال داخلی (کانکتورها) که وزن کم یک عامل است استفاده می شود. برای اکثر این کاربردها، صرفه جویی در وزن معمول هنگام استفاده از کامپوزیت ها در مقایسه با آلومینیوم تقریباً 40٪ و 80٪ در مقایسه با قطعات برنجی و فولاد ضد زنگ است.
• مواد کامپوزیت بسیار بادوام هستند. به عنوان مثال، کامپوزیت های فیبر ساختاری با استحکام بالا به طور گسترده در زره بدن استفاده می شود. به لطف استحکام بالای چنین مواد کامپوزیتی، سربازان به خوبی در برابر ترکش و گلوله محافظت می شوند.
• کامپوزیت ها در برابر مواد شیمیایی تهاجمی بسیار مقاوم هستند و هرگز زنگ نمی زنند و خورده نمی شوند. دقیقاً به همین دلیل است که صنعت دریایی یکی از اولین کسانی بود که آنها را برای استفاده استفاده کرد.
• پلاستیک های پلیمری کمتر در معرض تشدید مکانیکی هستند، بنابراین قطعات با اتصالات رزوه ای که از این مواد ساخته شده اند، در هنگام قرار گرفتن در معرض ضربه و لرزش قوی، کمتر شل و باز می شوند.
• برخی از کامپوزیت ها رسانای الکتریکی نیستند. این مهم است زیرا مواد کامپوزیتی اغلب در جاهایی که به استحکام و خواص عایق الکتریکی بالا نیاز است مورد نیاز است.
• کامپوزیت ها می توانند میدان های مغناطیسی را تضعیف کنند، اثر میدان های مغناطیسی بر خوردگی را کاهش دهند و به اصطلاح "امضای آکوستیک"، یعنی مشخصه تشعشعات صوتی هر دستگاه را کاهش دهند، که یک ویژگی بسیار مهم در هنگام تولید محصولاتی است که احتمال کمی برای آنها وجود دارد. تشخیص مهم است

قطعات ساخته شده از کامپوزیت در مقایسه با قطعات ساخته شده از فلز، در اثر تنش بسیار کمتر احتمال دارد که خراب شوند.

یک ترک کوچک در یک قطعه فلزی می تواند بسیار سریع و با عواقب بسیار جدی تبدیل به یک ترک فاجعه آمیز شود. مواد الیافی در ساختار مرکب پیچیده خود می توانند تنش داخلی را توزیع کرده و از گسترش ترک های کوچک جلوگیری کنند.

بار در هر کامپوزیت در سراسر الیاف آن توزیع می شود، این الیاف هستند که تمام بار را حمل می کنند، بنابراین نوع، تعداد، جهت گیری و خطی بودن آنها کارایی آنها را تعیین می کند. کامپوزیت های فایبرگلاس برای کاربردهایی استفاده می شود که به طور همزمان نیاز به سفتی، خواص عایق الکتریکی بالا و مقاومت در برابر سایش دارند. الیاف کربن در مواد کامپوزیتی برای کاربردهایی که نیاز به استحکام و سختی بالایی دارند استفاده می شود. ماتریس رزین موجود در کامپوزیت، که بین الیاف توزیع شده است، از آنها محافظت می کند و الیاف را در محل و جهت صحیح خود نگه می دارد. نوع رزین ماتریکس خواص جذبی آن را، هم نسبت به آب (رطوبت سنجی) و هم برای ترکیبات شیمیایی، خواص مکانیکی در دماهای بالا، مقاومت فشاری و سفتی مکانیکی تعیین می کند.

علاوه بر این، نوع رزین روش ساخت محصول نهایی و هزینه آن را نسبت به انواع رزین های جایگزین و روش های ساخت تعیین می کند.

مهمترین مزیت مواد کامپوزیتی استحکام و استحکام آنها همراه با وزن مخصوص کم است. سخت ترین قطعات برای ساخت، قطعات کامپوزیتی پیچیده ای هستند که از این ویژگی ها بهره می برند، اما همچنان باید شرایط لازم برای ابعاد هندسی، نصب و استفاده کاربردی را داشته باشند. اما با انتخاب ترکیب مناسب از مواد تقویت کننده و مواد ماتریس، تولیدکنندگان می توانند اطمینان حاصل کنند که محصول تمام ویژگی های لازم را دارد که هم برای طراحی خاص و هم برای هدف خاص استفاده از آن الزامات را برآورده می کند.

کانکتورهای الکتریکی که انتقال نیرو و داده را در محصولات نظامی و هوافضا فراهم می کنند، به طور مداوم کوچکتر و سبک تر می شوند. بسیاری از مشتریان نظامی به دنبال راه‌حل‌های کوچک‌تر، سبک‌تر و انعطاف‌پذیرتر هستند که الزامات صنعتی سخت‌گیرانه‌ای را برای استحکام و دوام برآورده می‌کنند. تحولات اخیر در این زمینه راه حل های سازندهو مواد جهشی را در فناوری تولید و اجرای کانکتورها ممکن ساخته است که هم ویژگی های فنی بالای آنها و هم الزامات لازم برای حفاظت از محیط زیست را تضمین می کند.

کامپوزیت ها اساس بسیاری هستند پروژه های مدرندر زمینه توسعه دستگاه هایی با حداقل تأثیرات محسوس. یکی از آنها هواپیماهای بدون سرنشین (پهپاد) است. مواد کامپوزیت به طور فعال در طراحی آنها مورد استفاده قرار گرفت و در نتیجه امکان تشخیص آنها فقط در فاصله نزدیک وجود داشت.

کامپوزیت ها دوام و سختی بالایی دارند و آنها را مواد مناسبی برای سیستم های مورد استفاده در اویونیک می کند.

این مواد وزن کم، استحکام و دوام بالا را ارائه می دهند که بسیار بیشتر از بسیاری از فلزات و ترموست های غیر کامپوزیتی است.

وضعیت خاص محیط در فضا مستلزم اجزای خاصی است که می تواند در شرایط فضای بیرونی مورد استفاده قرار گیرد، علاوه بر این، آنها باید شرایط لازم برای عدم انتشار گازهای سمی را داشته باشند و از مواد غیر مغناطیسی ساخته شوند. کامپوزیت های مبتنی بر کربن ماده اصلی در وسایل پرتاب مدرن و سپرهای حرارتی فضاپیماهای قابل استفاده مجدد هستند. آنها همچنین به طور گسترده در بازتابنده های آنتن، تراورس فضاپیما، آداپتورهای محفظه بار، ساختارهای متصل و سپرهای حرارتی قابل استفاده مجدد فضاپیماها استفاده می شوند.

این یک واقعیت غیرقابل انکار است که مواد کامپوزیتی به طور فزاینده ای در حال توسعه هستند تا نیازهای خاص سیستم های اتصال داخلی را برآورده سازند، علیرغم پیچیدگی روزافزون هم در طراحی و هم در فرآیند ساخت، این مواد به دلیل خواصشان ارزش استفاده را دارند. مانع استفاده از کامپوزیت ها معمولاً هزینه آنهاست. اگرچه خود فرآیندهای تولید، زمانی که از مواد کامپوزیتی استفاده می شود، اغلب کارآمدتر هستند، اما خود مواد خام گران هستند. البته، کامپوزیت ها هرگز نمی توانند به طور کامل جایگزین مواد سنتی مانند فولاد شوند، اما مزایای قابل توجه کامپوزیت ها باعث صرفه جویی در هزینه واقعی، کاهش مصرف سوخت و صرفه جویی در تعمیر و نگهداری سیستم به طور کلی، افزایش عمر مفید برای تعداد زیادی از محصولات دفاعی و فضایی بدون شک باید از تمام امکاناتی که کامپوزیت ها می توانند در اختیار ما قرار دهند آگاه باشیم.

بر اساس مطالب وب سایت www.connectorsupplier.com
جنی بیکشا، Bishop & Associates Inc.
ترجمه: ولادیمیر رنتیوک
مقاله در مجله "بولتن الکترونیک" شماره 1 2014 منتشر شده است.

مواد کامپوزیت

مواد کامپوزیت (کامپوزیت، KM) - یک ماده جامد ناهمگن متشکل از دو یا چند جزء، که از میان آنها می توان عناصر تقویت کننده را که مشخصات مکانیکی لازم ماده را فراهم می کند، و ماتریس (یا بایندر) که عملکرد مشترک عناصر تقویت کننده را تضمین می کند، تشخیص داد.

رفتار مکانیکی یک کامپوزیت با رابطه بین خواص عناصر تقویت کننده و ماتریس و همچنین استحکام پیوند بین آنها تعیین می شود. اثربخشی و عملکرد مواد بستگی دارد انتخاب درستاجزای اصلی و فناوری ترکیب آنها، طراحی شده برای اطمینان از اتصال قوی بین اجزا در حالی که ویژگی های اصلی خود را حفظ می کند.

در نتیجه ترکیب عناصر تقویت کننده و ماتریس، مجموعه ای از خواص کامپوزیت تشکیل می شود که نه تنها ویژگی های اولیه اجزای آن را منعکس می کند، بلکه شامل خواصی است که اجزای جدا شده فاقد آن هستند. به طور خاص، وجود رابط بین عناصر تقویت کننده و ماتریس به طور قابل توجهی مقاومت ترک خوردگی ماده را افزایش می دهد و در کامپوزیت ها، بر خلاف فلزات، افزایش استحکام ساکن منجر به کاهش نمی شود، بلکه معمولاً منجر به کاهش می شود. افزایش ویژگی های چقرمگی شکست

مزایای مواد کامپوزیت

بلافاصله باید تصریح کرد که CM ها برای انجام این وظایف ایجاد می شوند و بر این اساس نمی توانند تمام مزایای ممکن را داشته باشند، اما در هنگام طراحی یک کامپوزیت جدید، مهندس مختار است در هنگام انجام یک هدف معین، ویژگی هایی به طور قابل توجهی نسبت به ویژگی های مواد سنتی به آن بدهد. در یک مکانیسم مشخص، اما از هر جنبه دیگری از آنها پایین تر است. این بدان معنی است که CM نمی تواند در همه چیز بهتر از مواد سنتی باشد، یعنی برای هر محصول، مهندس تمام محاسبات لازم را انجام می دهد و تنها پس از آن بین مواد بهینه را برای تولید انتخاب می کند.

• استحکام ویژه بالا
• سفتی بالا (مدول الاستیک 130…140 گیگا پاسکال)
• مقاومت در برابر سایش بالا
• قدرت خستگی بالا
• ساخت سازه های پایدار از نظر ابعادی از CM امکان پذیر است

علاوه بر این، کلاس های مختلف کامپوزیت ها ممکن است یک یا چند مزیت داشته باشند. برخی از منافع را نمی توان به طور همزمان به دست آورد.

معایب مواد کامپوزیت

اکثر کلاس های کامپوزیت (اما نه همه) دارای معایبی هستند:

• هزینه بالا
• ناهمسانگردی خواص
• افزایش شدت دانش تولید، نیاز به تجهیزات و مواد اولیه گران قیمت خاص و در نتیجه توسعه یافت تولید صنعتیو پایگاه علمی کشور

برنامه های کاربردی

کالاهای مصرفی

مهندسی مکانیک

مشخصه

این فناوری برای تشکیل پوشش های محافظ اضافی روی سطوح به صورت جفت اصطکاک فولادی-لاستیکی استفاده می شود. استفاده از فناوری باعث می شود چرخه کاری آب بند و شفت تجهیزات صنعتی که در محیط آبی کار می کنند افزایش یابد.

مواد کامپوزیت از چندین عملکرد تشکیل شده است مواد عالی. اساس مواد معدنی سیلیکات های منیزیم، آهن و آلومینیوم است که با افزودنی های مختلف اصلاح شده اند. انتقال فاز در این مواد در بارهای محلی نسبتاً بالا، نزدیک به استحکام نهایی فلز رخ می دهد. در این حالت، یک لایه فلزی-سرامیکی با استحکام بالا در ناحیه ای با بارهای موضعی زیاد روی سطح تشکیل می شود که به دلیل آن امکان تغییر ساختار سطح فلز وجود دارد.

مشخصات

بسته به ترکیب مواد کامپوزیت، پوشش محافظ را می توان با ویژگی های زیر مشخص کرد:

• ضخامت تا 100 میکرون؛
• کلاس تمیزی سطح شفت (تا 9)؛
• دارای منافذ با اندازه های 1 تا 3 میکرون؛
• ضریب اصطکاک تا 0.01؛
• چسبندگی بالا به سطوح فلزی و لاستیکی

مزایای فنی و اقتصادی

• یک لایه فلزی-سرامیکی با مقاومت بالا در ناحیه بارهای موضعی زیاد روی سطح تشکیل می شود.
• لایه تشکیل شده بر روی سطح پلی تترافلوئورواتیلن دارای ضریب اصطکاک پایین و مقاومت کم در برابر سایش ساینده است.
• پوشش های آلی فلزی نرم، دارای ضریب اصطکاک کم، سطح متخلخل و ضخامت لایه اضافی چند میکرون است.

زمینه های کاربرد فناوری

• درخواست به سطح کاربه منظور کاهش اصطکاک و ایجاد یک لایه جداکننده که از چسبیدن لاستیک به شفت در طول دوره استراحت جلوگیری می کند.
• موتورهای با سرعت بالا احتراق داخلیبرای ساخت خودرو و هواپیما.

هوانوردی و فضانوردی

سلاح و تجهیزات نظامی

مواد کامپوزیت به دلیل ویژگی‌های (استحکام و سبکی) در امور نظامی برای تولید استفاده می‌شوند. انواع مختلفزره:

• زره برای تجهیزات نظامی

همچنین ببینید

• IBFM.

پیوندها

بنیاد ویکی مدیا

• 2010.
• کامپوزیت

کتاب مرجع دایره المعارف دریاییاتصالات انعطاف پذیر مرکب

- شکل 1. طرح یک دیوار سه لایه: 1. قسمت داخلی دیوار; 2. اتصال انعطاف پذیر. 3. عایق; 4. شکاف هوا; 5. رو به روی قسمتی از دیوار از اتصالات انعطاف پذیر کامپوزیت استفاده می شود ... ویکی پدیا IBFM (مصالح نوآورانه ساختمان و تکمیل) - IBFM (مخفف Innovation Buildind and Facing Materials, Innovative Building and Finishing Materials) دسته جدیدی از محصولات ساختمانی است که ترکیبی از ساختمان ومواد تکمیل کننده

طبق اصل... ... ویکی پدیا- اصطلاح پلاستیک تقویت شده با فیبر کربن اصطلاح به انگلیسی carbon fiber reinforced plastics مترادف اختصارات CFRP اصطلاحات مرتبط مواد کامپوزیتی، پلیمرها، نانومواد کربنی تعریف مواد کامپوزیتی متشکل از الیاف کربن و... ... فرهنگ لغت دایره المعارف نانوتکنولوژی

پلاستیک- (پلاستیک، پلاستیک). دسته بزرگی از مواد آلی پلیمری که به راحتی قالب گیری می شوند و می توان از آنها محصولات سبک، سفت و سخت، بادوام و مقاوم در برابر خوردگی ساخت. این مواد عمدتاً از کربن (C)، هیدروژن (H)،... دایره المعارف کولیر

چاقو- این اصطلاح معانی دیگری دارد، به چاقو (معانی) مراجعه کنید. چاقو (قبل اسلاوی *nožь از *noziti به سوراخ) ابزار برشی که قسمت کار آن تیغه - نواری از مواد سخت (معمولاً فلز) با تیغه ای روی ... ویکی پدیا

مشخصات پرواز هلیکوپتر Colibri EC120 B- کولیبری EC120 B یک هلیکوپتر سبک چند منظوره است که قادر به جابجایی تا چهار سرنشین است. محفظه بار بزرگ می تواند پنج چمدان بزرگ را در خود جای دهد. سانحه هلیکوپتر در نزدیکی مورمانسک توسعه دهنده: گروه فرانسوی-آلمانی-اسپانیایی... ... دایره المعارف خبرسازان

نانولوله های کربنی- این اصطلاح معانی دیگری دارد، به نانولوله ها مراجعه کنید. نمایش شماتیک نانولوله ... ویکی پدیا

مواد کامپوزیت sudlal، مواد کامپوزیت impex
مواد کامپوزیت(کیلومتر)، کامپوزیت- یک ماده پیوسته ناهمگن به طور مصنوعی ایجاد شده متشکل از دو یا چند جزء با یک رابط واضح بین آنها. در بیشتر کامپوزیت ها (به استثنای کامپوزیت های لایه ای)، اجزا را می توان به یک ماتریس (یا بایندر) و عناصر تقویت کننده (یا پرکننده ها) در آن تقسیم کرد. در کامپوزیت‌ها برای اهداف ساختاری، عناصر تقویت‌کننده معمولاً ویژگی‌های مکانیکی لازم ماده (استحکام، صلبیت و غیره) را فراهم می‌کنند و ماتریس عملکرد مشترک عناصر تقویت‌کننده و محافظت از آنها را در برابر آسیب‌های مکانیکی و محیط‌های شیمیایی تهاجمی تضمین می‌کند.

رفتار مکانیکی ترکیب با رابطه بین خواص عناصر تقویت کننده و ماتریس و همچنین استحکام پیوندهای بین آنها تعیین می شود. ویژگی ها و خواص محصول ایجاد شده به انتخاب اجزای اولیه و فناوری ترکیب آنها بستگی دارد.

هنگامی که عناصر تقویت کننده و ماتریس با هم ترکیب می شوند، ترکیبی تشکیل می شود که دارای مجموعه ای از خواص است که نه تنها ویژگی های اصلی اجزای آن را منعکس می کند، بلکه ویژگی های جدیدی را نیز منعکس می کند که اجزای جداگانه آن را ندارند. به عنوان مثال، وجود رابط بین عناصر تقویت کننده و ماتریس به طور قابل توجهی مقاومت ترک خوردگی ماده را افزایش می دهد و در ترکیبات، بر خلاف فلزات همگن، افزایش استحکام ساکن منجر به کاهش نمی شود، بلکه به عنوان یک قاعده، منجر به کاهش می شود. افزایش ویژگی های چقرمگی شکست.

برای ایجاد ترکیب، از انواع پرکننده ها و ماتریس های تقویت کننده استفاده می شود. اینها getinax و textolite (پلاستیک های چند لایه ساخته شده از کاغذ یا پارچه چسبانده شده با چسب ترموست)، شیشه و پلاستیک گرافیت (پارچه یا الیاف زخمی ساخته شده از شیشه یا گرافیت، آغشته به چسب های اپوکسی)، تخته سه لا هستند. موادی وجود دارد که در آنها الیاف نازک ساخته شده از آلیاژهای با استحکام بالا با جرم آلومینیوم پر شده است. Bulat یکی از قدیمی ترین مواد کامپوزیتی است. در آن، نازک‌ترین لایه‌ها (گاهی اوقات نخ‌ها) فولاد پر کربن با آهن نرم کم کربن به هم چسبانده می‌شوند.

دانشمندان مواد با هدف ایجاد موادی که برای ساخت راحت‌تر و در نتیجه کارآمدتر هستند، آزمایش می‌کنند. مواد ارزان قیمت. ساختارهای کریستالی خود رشد با چسب پلیمری (سیمان با افزودن چسب های محلول در آب)، ترکیبات ترموپلاستیک با الیاف تقویت کننده کوتاه و غیره در یک توده چسبانده شده اند.

• 1 طبقه بندی کامپوزیت ها
• 2 مزایای مواد کامپوزیت
• 3 معایب مواد کامپوزیت
  • 3.1 هزینه بالا
  • 3.2 ناهمسانگردی خواص
  • 3.3 قدرت ضربه کم
  • 3.4 حجم خاص بالا
  • 3.5 رطوبت سنجی
  • 3.6 سمیت
  • 3.7 سرویس دهی کم
• 4 برنامه های کاربردی
  • 4.1 کالاهای مصرفی
  • 4.2 تجهیزات ورزشی
  • 4.3 پزشکی
  • 4.4 مهندسی مکانیک
    • 4.4.1 خصوصیات
    • 4.4.2 مشخصات فنی
    • 4.4.3 مزایای فنی و اقتصادی
    • 4.4.4 زمینه های کاربرد فناوری
  • 4.5 هوانوردی و فضانوردی
  • 4.6 تسلیحات و تجهیزات نظامی
• 5 همچنین ببینید
• 6 یادداشت
• 7 ادبیات
• 8 پیوند

طبقه بندی کامپوزیت ها

کامپوزیت ها معمولا بر اساس نوع پرکننده تقویت کننده طبقه بندی می شوند:

• فیبری (جزء تقویت کننده - ساختارهای فیبری)؛
• لایه لایه
• پلاستیک پر شده (جزء تقویت کننده - ذرات)
  • فله (همگن)،
  • اسکلتی (ساختارهای اولیه پر از چسب).

گاهی اوقات کامپوزیت ها بر اساس مواد ماتریس طبقه بندی می شوند:

• کامپوزیت ها با ماتریس پلیمری،
• کامپوزیت با ماتریس سرامیکی،
• کامپوزیت های زمینه فلزی،
• کامپوزیت های اکسید-اکسید

مزایای مواد کامپوزیت

مزیت اصلی CM این است که مواد و ساختار به طور همزمان ایجاد می شوند. استثناء پیش آغشته ها هستند که محصولات نیمه تمام برای ساخت سازه ها هستند.

بلافاصله باید تصریح کرد که CM ها برای انجام این وظایف ایجاد می شوند و بر این اساس نمی توانند تمام مزایای ممکن را داشته باشند، اما در هنگام طراحی یک کامپوزیت جدید، مهندس مختار است که ویژگی هایی را به آن بدهد که به طور قابل توجهی نسبت به ویژگی های مواد سنتی در هنگام انجام یک کار برتری دارد. در یک مکانیسم مشخص هدف داده شده است، اما در هر جنبه دیگری از آنها پایین تر است. این بدان معنی است که CM نمی تواند در همه چیز بهتر از مواد سنتی باشد، یعنی برای هر محصول، مهندس تمام محاسبات لازم را انجام می دهد و تنها پس از آن بین مواد بهینه را برای تولید انتخاب می کند.

• استحکام ویژه بالا (مقاومت 3500 مگاپاسکال)
• سفتی بالا (مدول الاستیک 130…140 - 240 GPa)
• مقاومت در برابر سایش بالا
• قدرت خستگی بالا
• ساخت سازه های پایدار از نظر ابعادی از CM امکان پذیر است
• سهولت

علاوه بر این، کلاس های مختلف کامپوزیت ها ممکن است یک یا چند مزیت داشته باشند. برخی از منافع را نمی توان به طور همزمان به دست آورد.

معایب مواد کامپوزیت

مواد کامپوزیتی دارای معایب نسبتاً زیادی هستند که مانع از گسترش آنها می شود.

هزینه بالا

هزینه بالای CM به دلیل دانش بالای تولید، نیاز به استفاده از تجهیزات و مواد اولیه گران قیمت خاص و در نتیجه توسعه صنعتی و پایه علمی کشور است. با این حال، این تنها زمانی صادق است که محصولات نورد ساده ساخته شده از فلزات آهنی با کامپوزیت ها جایگزین شوند. در مورد محصولات سبک وزن، محصولات با شکل پیچیده، محصولات مقاوم در برابر خوردگی، محصولات دی الکتریک با مقاومت بالا، کامپوزیت ها برنده هستند. علاوه بر این، هزینه محصولات کامپوزیت اغلب کمتر از آنالوگ های ساخته شده از فلزات غیر آهنی یا فولاد ضد زنگ است.

ناهمسانگردی خواص

ناهمسانگردی وابستگی خواص CM به انتخاب جهت اندازه گیری است. به عنوان مثال، مدول الاستیسیته فیبر کربن یک طرفه در طول الیاف 10-15 برابر بیشتر از جهت عرضی است.

برای جبران ناهمسانگردی، ضریب ایمنی افزایش می‌یابد که می‌تواند مزیت CM را در استحکام خاص جبران کند. نمونه آن تجربه استفاده از CM در ساخت دم عمودی جنگنده MiG-29 است. با توجه به ناهمسانگردی CM مورد استفاده، دم عمودی با ضریب ایمنی که مضربی از ضریب استاندارد هوانوردی 1.5 بود طراحی شد که در نهایت به این واقعیت منجر شد که دم عمودی مرکب Mig-29 مشخص شد. وزن آن برابر با ساختار دم عمودی کلاسیک ساخته شده از دورالومین است.

با این حال، در بسیاری از موارد، ناهمسانگردی ویژگی مفید است. برای مثال، لوله هایی که تحت فشار داخلی کار می کنند، دو برابر تنش شکستگی را در جهت محیطی نسبت به جهت محوری تجربه می کنند. بنابراین لوله نباید در همه جهات از استحکام یکسانی برخوردار باشد. در مورد کامپوزیت ها با دوبرابر شدن آرماتورها در جهت محیطی نسبت به محوری به راحتی می توان به این شرایط دست یافت.

قدرت ضربه کم

مقاومت ضربه کم نیز باعث نیاز به افزایش ضریب ایمنی می شود. علاوه بر این، استحکام ضربه کم باعث آسیب زیاد به محصولات CM و احتمال بالای عیوب پنهان می شود که تنها با روش های تست ابزاری قابل تشخیص است.

حجم مخصوص بالا

حجم مخصوص بالاست ضرر قابل توجههنگام استفاده از CM در مناطقی با محدودیت های شدید در حجم اشغال شده. این به عنوان مثال در زمینه هوانوردی مافوق صوت صدق می کند، جایی که حتی افزایش جزئی در حجم هواپیما منجر به افزایش قابل توجه درگ آیرودینامیکی موج می شود.

هیگروسکوپی

مواد کامپوزیت رطوبت سنجی هستند، یعنی تمایل به جذب رطوبت دارند که به دلیل ناپیوستگی ساختار داخلی CM است. در طول عملیات طولانی مدت و انتقال مکرر دما از 0 درجه سانتیگراد، نفوذ آب به ساختار CM محصول CM را از داخل تخریب می کند (این اثر از نظر ماهیت مشابه تخریب بزرگراه ها در خارج از فصل است). برای انصاف، باید توجه داشت که این اشکال در مورد نسل اول کامپوزیت ها، که چسبندگی موثر بایندر به پرکننده و همچنین حجم زیادی از حفره ها در ماتریس بایندر را داشتند، صدق می کند. انواع مدرنکامپوزیت هایی با چسبندگی زیاد بایندر به پرکننده (که با استفاده از روان کننده های ویژه به دست می آیند) که با روش های قالب گیری خلاء با حداقل مقدار حفره های گاز باقی مانده به دست می آیند، مشمول این اشکال نیستند، که به ویژه این امکان را فراهم می کند که ساخت کشتی های کامپوزیت، تولید تقویت کامپوزیتو پشتیبانی کامپوزیت برای خطوط برق هوایی.

با این حال، CM می تواند مایعات دیگری را با قابلیت نفوذ بالا جذب کند، به عنوان مثال، نفت سفید هواپیمایی یا سایر فرآورده های نفتی.

سمیت

در حین کار، CM ها می توانند بخارهایی را منتشر کنند که اغلب سمی هستند. اگر از CM برای ساخت محصولاتی استفاده شود که در مجاورت انسان قرار دارند (بدنه کامپوزیت بوئینگ 787 دریم لاینر ممکن است به عنوان مثال باشد)، آنگاه تحقیقات بیشتری در مورد اثرات اجزای CM بر انسان برای تایید مواد مورد نیاز است. در ساخت CM استفاده می شود.

راندمان عملیاتی پایین

مواد کامپوزیت می توانند تولید کم، قابلیت نگهداری کم و هزینه های عملیاتی بالا داشته باشند. این به دلیل نیاز به استفاده از روش‌های ویژه کار فشرده (و گاهی اوقات کار دستی) و ابزارهای ویژه برای اصلاح و تعمیر اشیاء ساخته شده از CM است. اغلب محصولات ساخته شده از CM به هیچ وجه تحت هیچ گونه تغییر یا تعمیر نیستند.

برنامه های کاربردی

کالاهای مصرفی

• بتن مسلح یکی از قدیمی ترین و ساده ترین مواد کامپوزیتی است
• میله های ماهیگیری ساخته شده از فایبرگلاس و فیبر کربن
• قایق های فایبرگلاس
• لاستیک ماشین
• کامپوزیت های فلزی

تجهیزات ورزشی

کامپوزیت ها خود را محکم در ورزش تثبیت کرده اند: دستاوردهای بالا مستلزم استحکام بالا و وزن کم است و قیمت نقش خاصی ندارد.

• دوچرخه
• تجهیزات برای اسکی- میله و اسکی
• چوب هاکی و اسکیت
• کایاک، کانو و پارو برای آنها
• قطعات بدنه برای اتومبیل های مسابقه ای و موتور سیکلت
• کلاه ایمنی

دارو

مواد برای پر کردن دندان ماتریس پلاستیکی پر شدن خوب را تضمین می کند، در حالی که پرکننده ذرات شیشه مقاومت به سایش را افزایش می دهد.

مهندسی مکانیک

در مهندسی مکانیک، مواد کامپوزیت به طور گسترده ای برای ایجاد استفاده می شود پوشش های محافظ روی سطوح اصطکاکیو همچنین برای ساخت قطعات مختلف موتورهای احتراق داخلی (پیستون، شاتون).

مشخصه

این فناوری برای تشکیل پوشش های محافظ اضافی روی سطوح به صورت جفت اصطکاک فولادی-لاستیکی استفاده می شود. استفاده از فناوری باعث می شود چرخه کاری آب بند و شفت تجهیزات صنعتی که در محیط آبی کار می کنند افزایش یابد.

مواد کامپوزیتی از چندین ماده متمایز از لحاظ عملکردی تشکیل شده اند. اساس مواد معدنی سیلیکات های منیزیم، آهن و آلومینیوم است که با افزودنی های مختلف اصلاح شده اند. انتقال فاز در این مواد در بارهای محلی نسبتاً بالا، نزدیک به استحکام نهایی فلز رخ می دهد. در این حالت، یک لایه فلزی-سرامیکی با استحکام بالا در ناحیه ای با بارهای موضعی زیاد روی سطح تشکیل می شود که به دلیل آن امکان تغییر ساختار سطح فلز وجود دارد.

مواد پلیمری مبتنی بر پلی تترا فلوئورواتیلن با پودرهای بسیار ریز الماس-گرافیت به دست آمده از مواد منفجره و همچنین پودرهای بسیار ریز فلزات نرم اصلاح می شوند. پلاستیک سازی مواد در دمای نسبتاً پایین (کمتر از 300 درجه سانتیگراد) انجام می شود.

مواد آلی فلزی به دست آمده از اسیدهای چرب طبیعی حاوی مقادیر قابل توجهی از گروه های عاملی اسیدی هستند. به لطف این، برهمکنش با اتم های فلز سطحی را می توان در حالت استراحت انجام داد. انرژی اصطکاک روند را تسریع می کند و ظاهر پیوندهای متقابل را تحریک می کند.

مشخصات

بسته به ترکیب مواد کامپوزیت، پوشش محافظ را می توان با ویژگی های زیر مشخص کرد:

• ضخامت تا 100 میکرون؛
• کلاس تمیزی سطح شفت (تا 9)؛
• دارای منافذ با اندازه های 1 تا 3 میکرون؛
• ضریب اصطکاک تا 0.01؛
• چسبندگی بالا به سطوح فلزی و لاستیکی

مزایای فنی و اقتصادی

• یک لایه فلزی-سرامیکی با مقاومت بالا در ناحیه بارهای محلی زیاد روی سطح تشکیل می شود.
• لایه تشکیل شده بر روی سطح پلی تترافلوئورواتیلن دارای ضریب اصطکاک پایین و مقاومت کم در برابر سایش ساینده است.
• پوشش های آلی فلزی نرم، دارای ضریب اصطکاک کم، سطح متخلخل و ضخامت لایه اضافی چند میکرون است.

زمینه های کاربرد فناوری

• اعمال آب بند بر روی سطح کار به منظور کاهش اصطکاک و ایجاد یک لایه جداکننده که از چسبیدن لاستیک به شفت در طول دوره استراحت جلوگیری می کند.
• موتورهای احتراق داخلی پرسرعت برای ساخت خودرو و هواپیما.

هوانوردی و فضانوردی

در صنعت هوانوردی و هوافضا از دهه 1960، نیاز مبرمی به تولید سازه هایی قوی، سبک و مقاوم در برابر سایش وجود داشته است. مواد کامپوزیت برای ساخت سازه های قدرت هواپیما، ماهواره های مصنوعی، پوشش های عایق حرارتی شاتل ها و کاوشگرهای فضایی استفاده می شود. به طور فزاینده ای از کامپوزیت ها برای ساخت هوا استفاده می شود فضاپیماو پر بارترین عناصر قدرت.

سلاح و تجهیزات نظامی

CM ها با توجه به ویژگی های خود (قدرت و سبکی) در امور نظامی برای تولید انواع زره استفاده می شوند:

• زره بدن (همچنین به کولار مراجعه کنید)
• زره برای تجهیزات نظامی

تا قرن چهارم. قبل از میلاد ه. به طور گسترده ای در کمان به عنوان سلاح استفاده می شد.

همچنین ببینید

• تقویت کامپوزیت
• مواد هیبریدی

یادداشت ها

1. جی لوبین. 1.2 اصطلاحات و تعاریف // Handbook of Composite Materials: 2 books = Handbook of Composites. - M.: مهندسی مکانیک، 1988. - T. 1. - 448 p. - شابک 5-217-00225-5.

ادبیات

• Kerber M. L.، مواد کامپوزیت پلیمری. ساختار. خواص. فن آوری ها. - سن پترزبورگ: حرفه، 2008. - 560 ص.
• Vasiliev V.V., مکانیک سازه های ساخته شده از مواد کامپوزیت. - م.: مهندسی مکانیک، 1367. - 272 ص.
• Karpinos D.M.، مواد کامپوزیت. دایرکتوری - کیف، نائوکووا دوما

پیوندها

• مجله مکانیک مصالح و سازه های مرکب
• داستان تلویزیونی "کامپوزیت هایی از شهر علم".
• داستان تلویزیونی «تکنولوژی بال سیاه».

مواد مرکب impex، مواد مرکب سودلال، مواد کامپوزیت، علم مواد ترکیبی

اطلاعات مواد مرکب درباره

در طی این روش از پرکننده های از پیش آماده شده استفاده می شود. به لطف این روش، همگنی بالای محصول برای استحکام تضمین می شود و نشانگرها کنترل می شوند. با این حال، کیفیت محصول به دست آمده تا حد زیادی به مهارت و تجربه کارگران بستگی دارد.

تولید محصولات فایبر گلاس قالب گیری دستی به چند مرحله تقسیم می شود. مرحله اول مرحله آماده سازی نامیده می شود که در طی آن سطح ماتریس محصول مورد انتظار تمیز می شود، سپس چربی زدایی می شود و در نهایت لایه ای از موم رهاسازی اعمال می شود. در پایان مرحله اول، ماتریس با یک لایه محافظ و تزئینی - ژل کت پوشیده می شود. به لطف این لایه، سطح بیرونی محصول آینده تشکیل می شود، رنگ آن تنظیم می شود و از عوامل مضر مانند آب، اشعه ماوراء بنفش و معرف های شیمیایی محافظت می شود. ماتریس های منفی عمدتاً برای تولید محصول نهایی استفاده می شوند. پس از خشک شدن لایه ژل کت مخصوص می توانید به مرحله بعدی بروید که به آن قالب گیری می گویند. در طول این مرحله، مواد شیشه ای برش خورده در ابتدا در ماتریس قرار می گیرند. در مرحله بعدی فرآیند تشکیل "اسکلت" محصول مورد انتظار می آید. سپس رزین با کاتالیزور، از قبل مخلوط شده، به مواد شیشه ای آماده شده اعمال می شود. رزین باید با استفاده از برس ها و غلتک های نرم در سراسر ماتریس به طور مساوی توزیع شود. آخرین مرحله را می توان نورد نامید. برای حذف حباب های هوا از لمینتی که هنوز سفت نشده است استفاده می شود. اگر آنها حذف نشوند، این بر کیفیت محصول نهایی تأثیر می گذارد، بنابراین لمینت باید با یک غلتک سخت رول شود. هنگامی که محصول نهایی سخت شد، از قالب خارج می شود و تحت ماشینکاری قرار می گیرد که شامل سوراخ کردن، برش دادن فایبرگلاس اضافی اطراف لبه ها و غیره است.

مزایای این روش:

• یک فرصت واقعی برای به دست آوردن محصولی با شکل پیچیده و اندازه قابل توجه با حداقل سرمایه وجود دارد.
• طراحی محصول را می توان به راحتی تغییر داد، زیرا قطعات و اتصالات تعبیه شده در محصول وارد می شود و قیمت تجهیزات و تجهیزات مورد نیاز بسیار پایین است.
• برای ساخت ماتریس از هر ماده ای استفاده می شود که بتواند نسبت و شکل خود را حفظ کند.

معایب این روش:

• هزینه های قابل توجه کار دستی؛
• بهره وری بسیار پایین است.
• کیفیت محصول به صلاحیت های قالب ساز بستگی دارد.
• این روش برای تولید محصولات در مقیاس کوچک مناسب است.

2. سمپاشی.

این روش برای تولید در مقیاس کوچک و متوسط ​​مناسب است. روش پاشش مزیت های زیادی نسبت به قالب گیری تماسی دارد، حتی اگر هزینه هایی برای خرید تجهیزات برای این روش وجود دارد.

نصب ویژه به شما امکان می دهد درخواست دهید پوشش محافظو پلاستیک به همین دلیل نیازی به برش اولیه مواد و تهیه کلاسور نیست که در نتیجه بخش کار دستی به شدت کاهش می یابد. تأسیسات ویژه به طور خودکار دوزهای رزین و سخت کننده را به دقت شمارش می کنند و همچنین رووینگ را به قطعات تقسیم می کنند. اندازه های مورد نیاز(0.8 - 5 سانتی متر). پس از فرآیند برش، قسمت هایی از نخ باید در جریان بایندر بیفتد و در حین انتقال به ماتریس اشباع شود. از طریق کار دستی، فرآیند فشرده سازی فایبرگلاس در ماتریس با استفاده از یک غلتک نورد انجام می شود.

تعدادی از مزایای تولید فایبرگلاس با پاشش:

• در زمان و فضای مفید صرفه جویی می شود زیرا نیازی به برش مواد و تهیه کلاسور نیست.
• می توان با کاهش تعداد مکان های آماده شده ویژه برای قالب گیری، تعداد مناطق تولید را کاهش داد.
• سرعت قالب گیری محصول افزایش می یابد.
• کنترل کیفیت محصول ساده شده است.
• صندوق دستمزد به طور قابل توجهی ذخیره شده است.
• با توجه به اینکه رووینگ یک ماده نسبتاً ارزان است، هزینه محصول حاصل به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

هنگامی که کلاسور به مقدار کم تهیه می شود، در هنگام قالب گیری دستی تا 5 درصد از چسب بر روی ابزار و دیواره ظرف باقی می ماند که کاملاً غیراقتصادی است. مشخص است که کیفیت محصول به دست آمده به مهارت و تجربه اپراتور نصب بستگی دارد. در این روش از همان ابزاری که در زمان قالب گیری دستی استفاده می شود استفاده می شود.

3. پالتروژن.

فناوری Pultrusion مبتنی بر تولید مداوم محصولات پروفیل تک محوری از پلاستیک های فیبری است. محصول پروفیلی با سطح مقطع ثابت از یک ماده مناسب را می توان به روش پالتروژن به دست آورد.

به لطف دستگاه پالتروژن مخصوص، پروفیل فایبرگلاس تولید می شود. چنین ماشینی شامل یک بخش برای تامین مواد تقویت کننده، یک قالب، یک بخش برای اشباع، یک واحد کشش و یک واحد کنترل است. عناصر گرمایشیو از قسمت پیرایش بهتر است بسته فیبر جهت دار را در حالت خشک تقویت کرده و با ترکیب پلیمری پمپ شده از داخل بسته خشک آغشته کنید. به لطف این فناوری، هوا وارد مواد نمی شود. رزین اضافی به داخل ظرف برمی گردد و بازیافت می شود. رووینگ، که به عنوان یک ماده تقویت کننده استفاده می شود، در حالت خشک از قرقره ها باز می شود و در یک بسته جمع آوری می شود. به شکلی خاص. سپس مواد وارد دستگاه اشباع می شود - این یک حمام مخصوص با رزین است که در آن کاملاً با پلی استر ، اپوکسی یا سایر چسب مرطوب می شود. سپس مواد آغشته شده از قبل به یک قالب گرم فرستاده می شود که وظیفه آن تشکیل پیکربندی پروفایل است. سپس ترکیب در دمای مشخص شده سفت می شود. نتیجه یک پروفیل فایبرگلاس بود که پیکربندی آن از شکل قالب پیروی می کند.

ثابت شده است که محصولات تولید شده به روش پالتروژن دارای خواص برتری نسبت به قطعات ساخته شده با روش های قالب گیری کلاسیک هستند. افزایش هزینه این روش به دلیل تعدادی از مزایایی است که مشخصه این فرآیند است. از مزایای آن می توان به کنترل دقیق کشش و جهت الیاف، کاهش منافذ، و حفظ محتوای فیبر ثابت در کامپوزیت اشاره کرد. واضح است که حتی خاصیت برشی بین لایه نیز به وضوح بهبود یافته است. در حال حاضر، چندین نوع از فرآیند اصلی pultrusion توسعه یافته است که برای بسیاری مورد توجه است و برای صنعت معنی زیادی دارد. مزایای آنها خواص الکتریکی، فیزیکی، شیمیایی و حرارتی خوب، عملکرد بالا و تحمل ابعاد عالی است. یکی از این روش های پالتروژن دقیقاً برای تولید محصولات نیمه تمام صفحه و ورق دائمی در نظر گرفته شده است.

با این حال، هر روش دارای معایبی است. این روش با نقطه ضعفی مانند سرعت فرآیند مشخص می شود که به دما و سرعت سخت شدن بایندر بستگی دارد. معمولا برای رزین های پلی استر مقاوم در برابر حرارت کم کوچک است. یکی دیگر از معایب این است که ارائه یک مقطع ثابت از محصول در طول آن دشوار است، به استثنای محصولات با شکل مقطع نه چندان پیچیده - مربع، گرد، پرتو I و غیره. برای به دست آوردن محصول، باید فقط از نخ ها یا رشته ها استفاده کنید. اما اخیراً این معایب روش تولید محصولات پروفیلی به تدریج برطرف شده و استفاده از این فرآیند به طور قابل توجهی گسترش یافته است. ترکیبی که مبتنی بر پلی وینیل اترها و رزین های اپوکسی است به عنوان ماتریس های پلیمری استفاده می شود. استفاده از چنین ماتریس های پلیمری مبتنی بر پلی سولفون، پلی اتر سولفون و پلی آمید پلاستیکی شده، دستیابی به سرعت قالب گیری میله هایی با قطر حدود پنج میلی متر با سرعت حدود صد و دو متر در دقیقه را ممکن می سازد.

برای به دست آوردن محصولات پیچیده پروفیل تقویت شده، لازم است از روش کشیدن مواد لایه ای استفاده شود که از حصیر یا پارچه های الیافی تشکیل شده است. در حال حاضر روش هایی برای تولید محصولات لوله ای توسعه یافته است که سیم پیچی یک لایه مارپیچی و بریچینگ را ترکیب می کند. پره های توربین بادی که مشخصات پیچیده ای دارند مقطع، می توان به عنوان نمونه ای از استفاده از مواد با الگوی تقویت کننده پیچیده نام برد. ابزارسازی قبلاً برای قالب‌گیری محصولات نیمه‌تمام برای فنرهای برگ خودرو که دارای سطح منحنی و سطح مقطع متغیر هستند توسعه یافته است.

4. سیم پیچ.

یکی از امیدوارکننده‌ترین روش‌ها برای قالب‌گیری محصولات فایبر گلاس، روش سیم‌پیچ الیافی است که با توجه به شکل و ویژگی‌های عملکرد، ساختار پرکننده مورد نیاز را در محصولات ایجاد می‌کند. به لطف استفاده از رشته ها، نوارها، نخ ها به عنوان پرکننده، حداکثر استحکام محصولات را تضمین می کند. علاوه بر این، چنین پرکننده‌هایی ارزان‌ترین هستند.

فرآیند سیم پیچ الیاف را می توان به عنوان یک روش نسبتاً ساده توصیف کرد که در آن مواد تقویت کننده به شکل یک چرخان دائمی (بکسل) یا نخ (نخ) روی یک سنبه چرخان پیچیده می شود. مکانیسم های ویژه زاویه سیم پیچ و محل مواد تقویت کننده را کنترل می کنند. این وسایل با سرعتی متناسب با چرخش سنبه حرکت می کنند. این مواد به صورت نوارهایی که با یکدیگر تماس دارند یا به شکل خاصی دور سنبه پیچیده می شود تا سطح سنبه کاملاً پوشانده شود. لایه های متوالی را می توان در یک زاویه یا در زوایای سیم پیچی مختلف اعمال کرد تا زمانی که ضخامت لازم به دست آید. زاویه سیم پیچ از بسیار کوچک که طولی نامیده می شود تا بزرگ - محیطی متفاوت است. این آرایش به معنای 90 0 نسبت به محور سنبه است که تمام زوایای مارپیچی این فاصله را پوشش می دهد.

رزین ترموست به عنوان یک اتصال دهنده برای مواد تقویت کننده عمل می کند. در فرآیند سیم پیچی مرطوب، رزین به طور مستقیم در طول خود سیم پیچ اعمال می شود. فرآیند سیم پیچ خشک بر اساس استفاده از رووینگ است که در مرحله B از قبل با رزین آغشته شده است. سخت شدن در دمای افزایش یافته بدون فشار اضافی انجام می شود. مرحله نهایی فرآیند بر اساس برداشت محصول از سنبه است. در صورت لزوم، عملیات تکمیلی را می توان انجام داد: پردازش مکانیکی یا سنگ زنی. فرآیند سیم پیچ اولیه با گزینه های زیادی مشخص می شود که فقط در ماهیت سیم پیچ و همچنین ویژگی های طراحی، ترکیب مواد و نوع تجهیزات متفاوت است. سازه باید مانند یک سطح چرخش پیچیده شود. با این حال، قالب گیری محصولات از نوع دیگری، به عنوان مثال، با فشرده کردن یک قسمت زخمی هنوز سخت نشده در داخل یک قالب بسته امکان پذیر است.

این طرح شبیه یک استوانه، لوله یا لوله صاف است که قطر آن از چند سانتی‌متر تا چند ده سانتی‌متر متغیر است. سیم پیچ به شما امکان می دهد محصولاتی از اشکال مخروطی، کروی و ژئودزیکی را تشکیل دهید. برای به دست آوردن مخازن تحت فشار و مخازن ذخیره، باید یک درپوش انتهایی در سیم پیچ قرار داده شود. می توان محصولاتی را تشکیل داد که تحت شرایط بارگذاری غیر استاندارد مانند فشار خارجی یا داخلی، بارهای فشاری یا گشتاور کار کنند. لوله های ترموپلاستیک و مخازن فلزی پرفشار زمانی که با نوارهای خارجی پیچیده می شوند، تقویت می شوند. محصولات به دست آمده با درجه بالایی از دقت مشخص می شوند. با این حال، یک طرف دیگر برای فرآیند سیم پیچ وجود دارد. مزیت این است که مطلقاً هر ماده تقویت کننده دائمی برای سیم پیچی مناسب است.

برای فرآیند سیم پیچی می توان از ماشین آلات استفاده کرد انواع مختلف: از ماشین های مختلف تراش و زنجیری گرفته تا واحدهای کامپیوتری پیچیده تر که با سه یا چهار محور حرکت مشخص می شوند. از ماشین هایی که به طور مداوم لوله تولید می کنند نیز استفاده می شود. برای تسهیل سیم پیچی مخازن بزرگ، تجهیزات قابل حمل باید در محل نصب طراحی شود.

مزایای اصلی روش سیم پیچ:

• روشی برای تخمگذار مواد که از نظر اقتصادی به دلیل سرعت فرآیند سودآور است.
• امکان تنظیم نسبت رزین/شیشه؛
• وزن مرده کم، اما استحکام بالا؛
• این روش مستعد خوردگی و پوسیدگی نیست.
• مواد نسبتا ارزان؛
• ساختار خوب لمینت ها، به دلیل اینکه پروفیل ها دارای الیاف جهت دار هستند و محتوای خوبی از مواد شیشه ای دارند.

5. فشار دادن.

فرآیند پرس شامل دادن مستقیم شکل دلخواه به محصول تحت تأثیر فشار زیاد است که در دمای سخت شدن سریع مواد در قالب تشکیل می شود. در اثر فشار خارجی در ماده ای که پرس می شود، فشردگی آن و تخریب جزئی سازه قبلی رخ می دهد. اصطکاک بین ذرات در تماس ماده که در هنگام تراکم ایجاد می شود باعث پیدایش انرژی حرارتی می شود که قطعاً منجر به ذوب شدن بایندر می شود. پس از اینکه ماده وارد حالت ویسکوپلاستیک شد، تحت فشار در قالب پخش می شود و ساختاری منسجم و فشرده را تشکیل می دهد. فرآیند سخت شدن بر اساس واکنش پیوند متقابل ماکرومولکول ها به دلیل پلی تراکم بین گروه های آزاد بایندر است. این واکنش به گرما نیاز دارد که در طی آن مواد فرار با وزن مولکولی کم مانند متانول، آب، فرمالدئید، آمونیاک و غیره آزاد می شود.

پارامترهای فناوری پرس مستقیم:

• دمای پیش گرمایش؛
• فشار فشار دادن؛
• دمای فشار دادن؛
• قرار گرفتن در معرض موقت تحت فشار؛
• پارامترهای پیش چاپ؛

فشار مستقیماً روی مواد در حفره قالب در حین پرس مستقیم تأثیر می گذارد، بنابراین ممکن است قطعات قالب زود از موعد فرسوده شوند. بسته به اندازه محصول، چرخه پرس می تواند از 4 تا 7 دقیقه متغیر باشد. پرس مستقیم پلاستیک برای تقویت دو نوع است که بستگی به نحوه آغشته شدن فیبر پرکننده دارد:

• بوم ها و پارچه های خشک و از قبل آغشته شده فشرده می شوند.
• آنها با اشباع دقیقاً در قالب فشرده می شوند.

روش اول محبوب تر است. برای تولید محصولات با اشکال نسبتا ساده از پرس مستقیم استفاده می شود. با توجه به تقاضاهای زیاد بر روی کیفیت سطح بیرونی قطعه، نصب خودکار برای دوز کردن اجزا در هنگام آماده‌سازی بلنک‌های پیش آغشته ایجاد شد. دستکاری‌کننده‌های خودکار ویژه‌ای طراحی شده‌اند که بسته‌های خالی را در قالب‌های پرس چند حفره بار می‌کنند. نسل جدید پرس های با دقت بالا مجهز به سیستم های مدرنکنترلی که به لطف آن می توان قطعاتی با سطح مرغوب به دست آورد و هزینه آنها تقریباً به اندازه قطعات فولادی است.

6. تکنولوژی SMC.

یک مانع جدی برای گسترش مواد کامپوزیتی، انطباق ضعیف فناوری های سنتی برای تولید آنها با نیازهای تولید مدرن در مقیاس بزرگ است که همچنین کاملاً خودکار است. امروزه، قطعات کامپوزیت هنوز به عنوان "کالاهای قطعه" باقی می مانند. نیروی کار گران قیمت پرسنل مجرب سهم بالایی در سهم هزینه این مواد دارد. با وجود این، در سال های اخیر پیشرفت قابل توجهی در تهیه روش های خودکار برای تولید کامپوزیت ها داشته ایم. فناوری SMC به یکی از محبوب ترین پیشرفت ها تبدیل شده است.

محصولات نهایی که از این فناوری استفاده می کنند تحت یک فرآیند دو مرحله ای قرار می گیرند. مرحله اول این فناوری با این واقعیت مشخص می شود که پیش آغشته سازی بر روی یک واحد نوار نقاله اتوماتیک تولید می شود و در حال حاضر در مرحله دوم پیش آغشته سازی در قالب های فولادی در قالب های فولادی پردازش می شود. قطعات تمام شده. اجازه دهید این مراحل را با جزئیات بیشتری شرح دهیم. رزین پلی استر غیر اشباع به عنوان پایه برای مواد بایندر استفاده می شود. مزایای آن عبارتند از قیمت پایینو زمان پخت کوتاه جزء تقویت کننده فایبرگلاس خرد شده است که به طور تصادفی در سراسر حجم ورق توزیع می شود. ذخیره سازی طولانی مدت برای چندین ماه در دمای اتاق توسط سیستم پخت رزین تضمین می شود. ضخیم کننده های شیمیایی پس از آغشته شدن الیاف شیشه با چندین مرتبه ویسکوزیته بایندر را افزایش می دهند و در نتیجه قابلیت ساخت پیش آغشته را بهبود می بخشند و همچنین عمر مفید آن را افزایش می دهند. پرکننده های معدنی که به بایندر اضافه می شوند مقادیر زیاد، مقاومت محصولات نهایی در برابر آتش را افزایش داده و کیفیت سطح آنها را به طور محسوسی بهبود می بخشد.

پیش آغشته به دست آمده را می توان به لطف پرس در قالب های فولادی گرم شده در یک فرآیند خودکار پردازش کرد. این قالب ها از نظر طراحی شبیه به قالب های تزریقی ترموپلاستیک هستند. به لطف فرمول بایندر، پیش آغشته در دمای 150 درجه سانتی گراد و فشار 50 تا 80 بار با سرعت 30 ثانیه بر میلی متر ضخامت سخت می شود. انقباض پخت بسیار کم است ویژگی مهمفناوری های SMC به دلیل محتوای بالای فیلر معدنی و افزودنی های ویژه ترموپلاستیک، انقباض تا 0.05% می باشد. محصولات به دست آمده دارای مقاومت ضربه ای 50-100 کیلوژول بر متر مربع و مقاومت خمشی مخرب 120-180 مگاپاسکال هستند. استفاده از فناوری SMC هنگام تولید محصولات کامپوزیتی با کیفیت بالا در مقادیر زیاد از چند هزار تا صدها هزار در ماه از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است. سالانه صدها هزار ماده مشابه در بازار اروپا تولید می شود. صنایع برق، خودروسازی و راه آهن بزرگترین مصرف کنندگان این مواد هستند.

7. روش RTM (Resin Transfer Molding).

روش RTM بر اساس آغشته سازی و قالب گیری تزریقی کامپوزیت ها است که طی آن بایندر به یک ماتریس بسته که از قبل حاوی پرکننده ها یا پریفرم ها است، منتقل می شود. پارچه های مختلفبافت های مختلف می توانند به عنوان یک ماده تقویت کننده عمل کنند، به عنوان مثال، مواد چند محوری یا امولسیونی و تشک های شیشه ای پودری. بایندر رزینی است که در 50-120 دقیقه ژل می شود و ویسکوزیته دینامیکی پایینی دارد. GOST 28593-90 ویسکوزیته و زمان ژل شدن رزین را تعیین می کند.

این روش برای حجم استاندارد 500 تا 10000 محصول در سال مناسب است. طراحی ماتریس از فرم های کامپوزیت یا فولادی تشکیل شده است که خطوط خارجی قطعه را در دو طرف تکرار می کند. سازه ها دارای خواص دمایی بالایی هستند که با تراز دقیق قاب های فولادی محصور که در مکان های گیره نگه داشته می شوند، در جای خود ثابت می شوند.

این روش برای تولید ماتریس از 0.2m2 تا 100m2 ایده آل است. طرح ماتریس از فرم های کامپوزیت یا فولادی تشکیل شده است. ماتریس مدار از طراحی سبک تر و انعطاف پذیرتر تشکیل شده است. نیمه های ماتریس تحت تأثیر خلاء به یکدیگر متصل می شوند.

مزایای فناوری RTM:

• تولید خودکار، که ماهیت تصادفی دخالت انسان را کاهش می دهد.
• کاهش و کنترل مقدار مواد خام مصرفی وجود دارد.
• تأثیر مواد بر محیط زیست کاهش می یابد.
• شرایط کار بهبود یافته است.
• محصولات نسبتاً بادوام به دلیل اشباع بهتر ایجاد می شوند.
• تجهیزات نسبتا ارزان