بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها
دسته: علوم انسانی بازدید: 1 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 85 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 117
مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها در 117 صفحه ورد قابل ویرایش
قیمت فایل فقط 4,000 تومان
بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها
كامپوزیتها چه هستند؟
ماده كامپوزیتی از تركیب دو یا چند ماده ساخته می شود تا خواص تركیبی بی نظیری را ایجاد كند . البته بیان فوق یك تعریف كلی است و می‌تواند آلیاژهای فلزی، پلیمرهیا پلاستیكی ،مواد معدنی . چوب را در بگیرد. «مواد كامپوزیتی مسلح شده با الیاف» با مواد فوق فرق دارند. زیرا اجزای سازنده‌ی این مواد از نظر مولكولی با هم فرق دارند و بصورت مكانیكی قابل جدا شدن هستند. بطور كلی اجزای تشكیل دهنده‌ی مسلح شده با عم عمل می‌كنند، اما در عین حال شكل اصلی خود را حفظ می كنند. خواص نهایی مادهی كامپوزیتی از خواص مواد تشكیل دهنده‌ی آن به مراتب بهتر است.
ایده ساخت كامپوزیتها توسط بشر كشف نشد، بلكه این مواد در طبیعت وجود دارند. برای مثال چوب كه از تركیبی از الیاف سلولزی در زمینه چسبی به نام لیگنین تشكیل شده است، یك كامپوزیت است. صدف جانوران بی‌مهره مثل حلزون و صدف خوراكی مثال دیگری از كامپوزیتها است. بعضی از پوسته صدفها از كامپوزیت‌های پیشرفته‌ای كه بدست بشر ساخته شده، سختتر و محكمتر است. دانشمندان كشف كرده‌اند الیاف كه از شبكه تار عنكبوت بدست می‌آیند از الیافی كه بطور مصنوعی تولید می‌شوند، محكمتر است. در هند،یونان و دیگر كشورها، صدها سال بود كه از مخلوط سبوس یا كاه با خاك رس برای ساختمان‌سازی استفاده می شد. مخلوط سبوس و خاك اره با خاك رس مثالی از «كامپوزیت با ذرات ریز» و مخلوط خاك رس با كاه نمونه ای از «كامپوزیت الیاف كوتاه» است. این مواد مسلح كننده برای بهبود كارائی كامپوزیت اضافه می شود.
مفهوم اصلی كامپوزیت به معنی دارا بودن یك ماده زمینه‌ای (ماتریس) مناسب است. معمولاً مواد كامپوزیتی بوسیله الیاف مسلح كننده دریك زمینه رزیتی ساخته می‌شوند. مسلح كننده‌ها می‌توانند الیاف، ویسكرها و .. بوده و زمینه می‌تواند از جنس فلزات، سرامیكها یا پلاستیكها باشند.
مسلح كننده‌ها می‌توانند از پلیمرها،پلاستیكها، و فلزات ساخته شوند. الیاف می‌توانند بصورت بهم پیوسته، زنجیره‌های بلند یا كوتاه باشند. كامپوزیت‌هایی كه با زمینه پلیمری ساخته می‌شوند، رایج‌تر هستند و بطور وسیع در صنایع مختلف بكار می‌روند. در این كتاب كامپوزیت‌هایی كه زمینه‌ی آنها از جنس رزین برپایه پلیمری است، بررسی می شوند. این مواد می‌توانند جزء «رزیتهای ترموست» یا «رزینهای ترموپلاستیك» باشند.
بافت یا الیاف مسلح كننده باعث استحكام و سختی كامپوزیت می شود. در حالیكه زمینه سبب سختی و مقاومت به خوردگی كامپوزیت می گردد. الیاف مسلح كننده می‌تواند بصورت شكلهای مختلفی از الیاف پیوسته بلند با بافتهای موجدار تا الیاف كوتاه تكه‌تكه و حصیری (درهم گیركرده) وجود داشته باشند. هریك از این اشكال خواص مختلفی را ایجاد می‌كنند. این خواص شدیداً به روشی كه الیاف در كامپوزیت قرار داده می‌شوند، بستگی دارد. دریك كامپوزیت تمامی شكلهای فوق‌الذكر و یا یكی از آنها می‌تواندت مورد استفاده قرار گیرد. موضوع مهمی كه در مورد كامپوزیتها بایستی در نظر گرفته شود این است كه الیاف نیرو تحمل می‌كند و لذا حداكثر استحكام كامپوزیت در راستای محور الیاف است. وجود الیاف بلند پیوسته در جهت اعمال نیرو باعث می شود كه خواص كامپوزیت كاملاً با خواص رزین متفاوت باشد. كامپوزیتی دارای الیاف به شكل بصورت تكه‌های كوچك است، خواص ضعیفتری نستب به كامپوزیتی كه الیاف آن بصورت پیوسته است، از خود نشان می‌دهد. شكل الیاف برحسب نوع كاربرد (مهندسی یا غیرمهندسی) و روش ساخت انتخاب می شود . برای كاربر دهای مهندسی (ساختمانی)، الیاف پیوسته یا بلند پیشنهاد می شود. در حالیكه برای كاربردهای غیرمهندسی (غیرساختمانی) الیاف كوتاه انتخاب می شود. در ریخته‌گری تزریقی و ریخته‌گری تحت فشار از الیاف كوتاه، در حالیكه در تابیدن تارها،بسته‌بندیهای رولری و پولتروژن از الیاف پیوسته استفاده می شود.
3-1 نحوه عملكرد الیاف و زمینه
ماده كامپوزیتی با مسلح كردن پلاستیكها توسط الیاف تشكیل می‌شوند برای درك بهتر رفتار كامپوزیتها، باید اطلاعات دقیقی از نقش الیاف و مواد زمینه در كامپوزیتها در دسترس باشد،مهمترین وظایف الیاف و زمینه كامپوزیتها بشرح زیر است:
وظایف مهم و اصلی الیاف در كامپوزیتها عبارتند از:
§ تحمل بار و نیرو؛ در یك كامپوزیت ساختمانی(مهندسی) 70% تا 90% نیرو توسط الیاف تحمل می شود.
§ سختی، استحكام، پایداری گرمایی و بقیه‌ی خواص ساختاری در كامپوزیتها به الیاف آن بستگی دارد.
§ هدایت الكتریكی یا عایق بودن كامپوزیت، به نوع الیاف مورد استفاده در آن بستگی دارد.
زمینه (مادهی زمینه) وظایف زیر را در ساختار كامپوزیت انجام می‌دهد. بسیاری از این وظایف برای عملكرد مطلوب یك مادهی كامپوزیت ضروری است. الیاف موجد در زمینه و یا خود الیاف به تنهایی بدون حضور مادهی زمینه و یا یك چسب بندرت استفاده می شود. وظایف مهم زمینه كامپوزیت شامل موارد زیر است.
§ زمینه؛ الیاف را به هم پیوند می‌دهد و بار وارده به كامپوزیت را به الیاف را منتقل می‌كند. زمینه، به ساختار ماده ی كامپوزیتی سختی،یكپارچگی و شكل می‌بخشد.
§ زمینه؛ الیاف را ایزوله می‌كند. بطوریكه تكه‌تكه الیاف می‌توانند به طور جداگانه نقش خود را ایفا كنند. این عمل تجمع آنها را كاهش داد ویا آن را متوقف می‌كند.
§ زمینه؛ سطحی با كیفیت پرداخت خوب بوجود آورده و كمك می‌كند كه محصول دارای شكل نهایی یا نزدیك به آن باشد.
§ زمینه از الیاف در مقابل هجوم شیمیایی و آسیبهای مكانیكی (سایش) محافظت می‌كند.
§ خواص شكل دهد از قبیل : انعطاف پذیری، استحكام فشاری و … به نوع ماده زمینه بستگی دارد. زمینه انعطاف‌پذیر باعث افزایش چقرمگی ساختار می شود و در جائیكه به چقرمگی بیشتری نیاز باشد از كامپوزیتها با زمینه ترموپلاستیك استفاده می شود.
§ نحوه شكست مادهی كامپوزیت، نه تنها بشدت به نوع مادهی زمینه‌ی بستگی دارد، بلكه به میزان سازگاری آن با الیاف نیز وابسته است.
4-1 مزایای خاص كامپوزیتها
معمولاً، كامپوزیتها برای كاربردهایی كه كارآیی زیاد و وزن كم لازم است، طراحی و ساخته می‌شوند. این مواد دارای مزایای بسیار زیادی نسبت به مواد مهندسی سنتی هستند كه در زیر شرح داده می شود:
1) مواد كامپوزیتی قابلیت یكپارچه كردن اجزا را دارند،چند جزء فلزی مختلف می‌تواند با یك كامپوزیت جایگزین شود.
2) با قرار دادن سنسورهایی در ساختارهای كامپوزیتی می‌توان آنها را به سرویسهای ردیابی مجهز كرد .از این امكان برای آشكارسازی آسیب ناشی از خستگی در ساختار هواپیما استفاده می شود و نیز می تواند برای ردیابی جریان رزین در فرایند RTM (قالب‌گیری رزین) استفاده گردد. مواد دارای سنسور، را مواد هوشمند می‌نامند.
3) مطابق جدول (1-1) كامپوزیت‌های سختی ویژه‌ی (نسبت سختی به دانسیته) بالایی دارند. كامپوزیتها دارای سختی فولاد، با یك پنجم وزن آن و دارای سختی آلومینیوم، با یك دوم وزن آن هستند.
4) استحكام ویژه‌ی (نسبت استحكام به چگالی) كامپوزیتها بسیار بالا است. به همین دلیل هواپیما و اتومبیل سریعتر حركت كرده و سوخت كمتری مصرف می كنند. استحكام ویژه‌ی كامپوزیتها 3 تا 5 برابر آلیاژهای فولاد و آلومینیوم است. به دلیل سختی ویژه و استحكام ویژه‌ی بالاتر، قطعات كامپوزیتی وزن كمتری نسبت به قطعات مشابه دارند.
5) استحكام خستگی (حد دوام) كامپوزیتها بسیار بالا است. آلیاژهای فولاد و آلومینیوم دارای حد خستگی خوبی در حدود 50% استحكام استاتیكی خود هستند. كامپوزیت‌های كربن/اپوكسی با الیاف همجهت دارای استحكام خستگی بالایی نزدیك به 90% استحكام استاتیكی خود می باشد.
6) كامپوزیتها مقاومت به خوردگی خوبی دارند. آهن و آلومینیوم در حضور آب و هوا خورده می‌شوند لذا احتیاج به پوشش و آلیاژ خاص دارند. اما لایه‌ی بیرونی كامپوزیتها از پلاستیك است، لذا مقاومت شیمیای و مقاومت به خوردگی آنها بسیار خوب است.
7) زمینه‌ی كامپوزیتها بسیار انعطاف‌پذیر است. برای مثال ضریب انبساط گرمایی (CTE) ساختار كامپوزیت را می‌توان با انتخاب یك مادهی مناسب برای زمینه و روی هم قرار گرفتن پیوسته (متوالی) الیاف آن به صفر رساند. از طرفی چون CTE كامپوزیتها از فلزات بسیار كمتر است، ساختار كامپوزیتها پایداری ابعاد خوبی دارند.
8) شكل نهایی قطعه یا نزدیك به شكل نهایی را می‌توان با مواد كامپوزیتی ایجاد كرد. این مزیت كامپوزیتها باعث كاهش عملیات ماشین كاری و یا حذف آن می شود و درنتیجه زمان انجام فرایند و قیمت آن را كاهش می‌دهد.
9) ساخت قطعات با شكلهای پیچیده و طرحهای خاص كه بعضی مواقع توسط فلزات امكان‌پذیر نیست، با استفاده از كامپوزیتها بدون نیاز به پرچكاری یا جوشكاری اجزای مختلف می‌تواند صورت گیرد . این موضوع ضریب اطمینان قطعه را افزایش داده و زمان تولید را كاهش می‌دهد. همچنین عملیات ساخت راعملی‌تر می‌كند.
-2-2 ساخت الیاف كربنی
الیاف كربنی و گرافیكی با استفاده از مواد اولیه برمبنای PAN و قیر تولید می شود. این مواد تحت یك سری عملیات قرار می‌گیرند در مرحلة اول، مواد اولیه در دمای بسیار بالا قرار می دهند تا اكسید شود. بعداً تحت فرایند های كربوره كردن و گرافیته كردن قرار می گیرند. در طی این فرآیندها، تركیب شیمیایی مواد اولیه (مواد سازنده) تغییر می‌كند. خواص محصول از قبیل :‹‹سختی به وزن›› و ‹‹ استحكام به وزن›› افزایش می‌یابد. انجام متوالی عملیات سطحی و فرایند سایزبندی باعث افزایش سازگاری و بهبود كارآیی رزین می شود.
عبارت PAN از الیاف پلیمری به نام پلی‌اكریلونیتریل گرفته شده است. الیاف قیری از چرخه فرایند تصفیه نفت خام یا قیر حاصل از زغال سنگ بدست می آید. الیاف پایه PAN (پلی اكریلونتریل)، بطور وسیع برای ساخت الیاف كربنی استفاده می شود. الیاف پایه قیر تمایل زیادی به سخت و تردشدن دارند. قیمت تمام شده‌ی الیاف كربنی به قیمت مواد اولیه و هزینه‌ی فرایند تولید الیاف بستگی دارد. قیمت مواد اولیه‌ی پایه PAN(پلی اكریلونتریل) حدود 50/1 دلار بر پوند تا 00/2 دلار بر پوند است. در طی فرایند‌های اكسیداسیون و كربوره كردن،تقریباً 50% وزن اولیه كاهش می یابد. با توجه به كاهش وزن، قیمت الیاف صرفاً براساس مواد اولیه 3 تا 4 دلار بر پوند می شود. روش تولید الیاف كربنی،آهسته و از حساسیت بسیار زیادی برخوردار است. بنابراین بایستی مواد خام اولیه بیشتری تولید شود تا قیمت الیاف كاهش یابد. همچنین محدودیتی برای افزایش اندازه‌ی مواد خام وجود دارد. به عنوان مثلا ،اندازه‌ی مواد خام بیشتر از k 12، مشكلاتی در فرایند تولید وكاربرد عملیات تاباندن تارها و همچنین استفاده از تارها ایجاد می‌كند.
روش تولید الیاف كربنی پایه قیر. مشابه روش تولید الیاف پایه PAN (پلی اكریلونتیریل) است، اما این الیاف مشكلتر تابیده می‌شوند و در نتیجه استفاده از این الیاف مشكلتر است. مواد اولیه آنها بتنهایی قیمت بالایی ندارند،اما هزینه های عملیات و فرایند تولید بسیار زیاد است. معمولاً،قیمت الیاف پایه قیر، گرانتر از الیاف پایه PAN (پلی اكریلونتریل) است.
قیمت الیاف كربنی به استحكام، سختی و همچنین به اندازه تارها (تعداد تارها كه در یك دسته الیاف قرار دارد) بستگی دارد. قیمت الیاف با سختی و استحكام بالاتر، بیشتر وقیمت الیاف با اندزاه بزرگتر، كمتر است. برای مثال قیمت الیاف خام k12 (یعنی 12000 تار دریك دسته الیاف) از الیاف خام k6 كمتر است.
3-2-2 ساخت الیاف آرمیدی
در بین انواع الیاف تقویت كننده، الیاف آرامیدی بالاترین نسبت استحكام كششی به وزن را دارند. این الیاف از استحكام فشاری خوبی برخوردار است. شبیه به الیاف كربنی ضریب انبساط حرارتی منفی دارند. از معایب الیاف آرمیدی مشكل بودن برشكاری و مشاین‌كاری آن است. الیاف آرامیدی با عبور از روزنه های حاوی محلول اسیدی (با تركیب تجاری متشكل از ترفتالیون كلراید و فنیلن دی آمین- P) به روش نخ‌ریسی تولید می شود.
تارها از بین چندین روزنه كشیده می شوند و در طی عملیات كشش، مولكولهای آرامید در امتداد طولی،جهت دار شده و مرتب می‌شوند.
و یا بلندتر نمود.
4-2-8-6 ساخت قطعه
در فرایند لایه‌گذاری‌تر كه در آن ضخامت قطعه كامپوزیت با بكار بردن یك سری از لایه‌های مسلح كننده (تقویت‌كننده) و لایه‌های رزین مایع ایجاد می شود. از غلتك جهت فشردن و خارج كردن رزین اضافه و همچنین ایجاد توزیع یكنواخت رزین در سراسر سطح، استفاده می شود. فشار غلتك باعث می شود تارطوبت الیاف یكنواخت گردد. سپس قطعه در دمای اتاق پخته (عمل‌آوری) شده و بعد از انجماد، از قالب خارج می شود.
كل زمان چرخه فرآیند،با اندازه قطعه و همچنین فرمولاسیون رزین مورد استفاده دیكته شده است. سازه‌هایی با ابعاد بزرگ مانند قایق‌ها، معمولاً در دمای اتاق پخته (عمل‌آوری) می‌شوند. اگر لایه ساخته شده، ضخیم باشد،آنگاه ضخامت جدار افزایش می‌یابد. در این مراحل ،اجازه می دهند، كه گرمازایی بدون فوق گرمایش صورت گیرد. تحت این شرایط محیطی، معمولاً كار روزانه با لایه های ناصاف و متورم شده، خاتمه پیدا می‌كند،كه متعاقباً لایه‌های ناصاف جهت بوجود آوردن یك سطح صاف و تمیز برای پیوند با لایه های بعدی برداشته می‌شوند.
كنترل كیفیت در فرایند لایه‌گذاری تر نسبتاً مشكل است و كیفیت قطعه نهایی شدیداً به مهارت اپراتور بستگی دارد. عامل مهمی كه برای فرایند ساخت قایقی باقی می‌ماند،وضع قوانین دولتی برای سازندگان می باشد كه آنها مجبور می‌كند تا از فرآیندهای قالب‌گیری بسته دیگری مانند RTM و VARTM استفاده كنند.
جهت دستیابی به درك بیشتر در مورد فرایند لایه‌گذاری تر، در اینجا ساخت بدنه قایق با استفاده از این روش مورد برری قرار می گیرد.
برای ساخت بدنه قایق با استفاده از این فرایند ،از مواد جدا كننده روی سطح قالب استفاده می‌شود، تا عملیات خروج از قالب آسان شود. سپس یك پوشش ژلی با استفاده از یك برس یا پیستوله اعمال می‌شود،تا كیفیت نهای سطح قطعه بهبود یابد و رنگ مورد نیاز روی سطح ایجاد شود. معمولاً،از پوشش ژلی پلی‌استر استفاده می شود، كه اشمل مواد افزودنی تحریك كننده و رنگ دانه‌هایی برای ایجاد رنگ دلخواه است. جهت جلوگیری از انتشار ژل در میان لایه‌ها، پوشش ژلی پخته (عمل‌آوری) می شود. پوشش ژلی سطحی نهایی با كیفیت A، برای بدنه قایق فراهم می‌كند. بعد از اینكه پوشش ژلی سخت شد، پوشش جلدی با استفاده از فرایند پاششی اعمال می شود تا مقاومت شیمیایی و خوردگی خوبی بدست آید ]6[ پوشش جلدی ،چیزی بیش از یك لایه شیشه‌آی خرد شده پوشش داده شده با رزین وینی لستر نیست. اگرچه قیمت وینی لستر تقریبا دوبرابر قیمت پلی استر است، ولی بدلیل مقاومت به خوردگی بهتر وینی لستر نسبت به پلی‌استر، از وینی لستر استفاده می شود. بعد از اعمال پوشش جلدی، آن را به مدت یك شب عمل‌آوری می كنند. پوشش جلدی بهبود یافته، همانند یك حصار برای لایه‌های ساختمان عمل می‌كند.
قیمت فایل فقط 4,000 تومان
برچسب ها : بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها , تحقیق بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها , پروژه بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها , مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها , دانلود تحقیق بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها , پروژه , پژوهش , مقاله , جزوه , تحقیق , دانلود پروژه , دانلود پژوهش , دانلود مقاله , دانلود جزوه , دانلود تحقیق
بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها
دسته: علوم انسانی بازدید: 1 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 85 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 117
مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها در 117 صفحه ورد قابل ویرایش
قیمت فایل فقط 4,000 تومان
بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها
كامپوزیتها چه هستند؟
ماده كامپوزیتی از تركیب دو یا چند ماده ساخته می شود تا خواص تركیبی بی نظیری را ایجاد كند . البته بیان فوق یك تعریف كلی است و می‌تواند آلیاژهای فلزی، پلیمرهیا پلاستیكی ،مواد معدنی . چوب را در بگیرد. «مواد كامپوزیتی مسلح شده با الیاف» با مواد فوق فرق دارند. زیرا اجزای سازنده‌ی این مواد از نظر مولكولی با هم فرق دارند و بصورت مكانیكی قابل جدا شدن هستند. بطور كلی اجزای تشكیل دهنده‌ی مسلح شده با عم عمل می‌كنند، اما در عین حال شكل اصلی خود را حفظ می كنند. خواص نهایی مادهی كامپوزیتی از خواص مواد تشكیل دهنده‌ی آن به مراتب بهتر است.
ایده ساخت كامپوزیتها توسط بشر كشف نشد، بلكه این مواد در طبیعت وجود دارند. برای مثال چوب كه از تركیبی از الیاف سلولزی در زمینه چسبی به نام لیگنین تشكیل شده است، یك كامپوزیت است. صدف جانوران بی‌مهره مثل حلزون و صدف خوراكی مثال دیگری از كامپوزیتها است. بعضی از پوسته صدفها از كامپوزیت‌های پیشرفته‌ای كه بدست بشر ساخته شده، سختتر و محكمتر است. دانشمندان كشف كرده‌اند الیاف كه از شبكه تار عنكبوت بدست می‌آیند از الیافی كه بطور مصنوعی تولید می‌شوند، محكمتر است. در هند،یونان و دیگر كشورها، صدها سال بود كه از مخلوط سبوس یا كاه با خاك رس برای ساختمان‌سازی استفاده می شد. مخلوط سبوس و خاك اره با خاك رس مثالی از «كامپوزیت با ذرات ریز» و مخلوط خاك رس با كاه نمونه ای از «كامپوزیت الیاف كوتاه» است. این مواد مسلح كننده برای بهبود كارائی كامپوزیت اضافه می شود.
مفهوم اصلی كامپوزیت به معنی دارا بودن یك ماده زمینه‌ای (ماتریس) مناسب است. معمولاً مواد كامپوزیتی بوسیله الیاف مسلح كننده دریك زمینه رزیتی ساخته می‌شوند. مسلح كننده‌ها می‌توانند الیاف، ویسكرها و .. بوده و زمینه می‌تواند از جنس فلزات، سرامیكها یا پلاستیكها باشند.
مسلح كننده‌ها می‌توانند از پلیمرها،پلاستیكها، و فلزات ساخته شوند. الیاف می‌توانند بصورت بهم پیوسته، زنجیره‌های بلند یا كوتاه باشند. كامپوزیت‌هایی كه با زمینه پلیمری ساخته می‌شوند، رایج‌تر هستند و بطور وسیع در صنایع مختلف بكار می‌روند. در این كتاب كامپوزیت‌هایی كه زمینه‌ی آنها از جنس رزین برپایه پلیمری است، بررسی می شوند. این مواد می‌توانند جزء «رزیتهای ترموست» یا «رزینهای ترموپلاستیك» باشند.
بافت یا الیاف مسلح كننده باعث استحكام و سختی كامپوزیت می شود. در حالیكه زمینه سبب سختی و مقاومت به خوردگی كامپوزیت می گردد. الیاف مسلح كننده می‌تواند بصورت شكلهای مختلفی از الیاف پیوسته بلند با بافتهای موجدار تا الیاف كوتاه تكه‌تكه و حصیری (درهم گیركرده) وجود داشته باشند. هریك از این اشكال خواص مختلفی را ایجاد می‌كنند. این خواص شدیداً به روشی كه الیاف در كامپوزیت قرار داده می‌شوند، بستگی دارد. دریك كامپوزیت تمامی شكلهای فوق‌الذكر و یا یكی از آنها می‌تواندت مورد استفاده قرار گیرد. موضوع مهمی كه در مورد كامپوزیتها بایستی در نظر گرفته شود این است كه الیاف نیرو تحمل می‌كند و لذا حداكثر استحكام كامپوزیت در راستای محور الیاف است. وجود الیاف بلند پیوسته در جهت اعمال نیرو باعث می شود كه خواص كامپوزیت كاملاً با خواص رزین متفاوت باشد. كامپوزیتی دارای الیاف به شكل بصورت تكه‌های كوچك است، خواص ضعیفتری نستب به كامپوزیتی كه الیاف آن بصورت پیوسته است، از خود نشان می‌دهد. شكل الیاف برحسب نوع كاربرد (مهندسی یا غیرمهندسی) و روش ساخت انتخاب می شود . برای كاربر دهای مهندسی (ساختمانی)، الیاف پیوسته یا بلند پیشنهاد می شود. در حالیكه برای كاربردهای غیرمهندسی (غیرساختمانی) الیاف كوتاه انتخاب می شود. در ریخته‌گری تزریقی و ریخته‌گری تحت فشار از الیاف كوتاه، در حالیكه در تابیدن تارها،بسته‌بندیهای رولری و پولتروژن از الیاف پیوسته استفاده می شود.
3-1 نحوه عملكرد الیاف و زمینه
ماده كامپوزیتی با مسلح كردن پلاستیكها توسط الیاف تشكیل می‌شوند برای درك بهتر رفتار كامپوزیتها، باید اطلاعات دقیقی از نقش الیاف و مواد زمینه در كامپوزیتها در دسترس باشد،مهمترین وظایف الیاف و زمینه كامپوزیتها بشرح زیر است:
وظایف مهم و اصلی الیاف در كامپوزیتها عبارتند از:
§ تحمل بار و نیرو؛ در یك كامپوزیت ساختمانی(مهندسی) 70% تا 90% نیرو توسط الیاف تحمل می شود.
§ سختی، استحكام، پایداری گرمایی و بقیه‌ی خواص ساختاری در كامپوزیتها به الیاف آن بستگی دارد.
§ هدایت الكتریكی یا عایق بودن كامپوزیت، به نوع الیاف مورد استفاده در آن بستگی دارد.
زمینه (مادهی زمینه) وظایف زیر را در ساختار كامپوزیت انجام می‌دهد. بسیاری از این وظایف برای عملكرد مطلوب یك مادهی كامپوزیت ضروری است. الیاف موجد در زمینه و یا خود الیاف به تنهایی بدون حضور مادهی زمینه و یا یك چسب بندرت استفاده می شود. وظایف مهم زمینه كامپوزیت شامل موارد زیر است.
§ زمینه؛ الیاف را به هم پیوند می‌دهد و بار وارده به كامپوزیت را به الیاف را منتقل می‌كند. زمینه، به ساختار ماده ی كامپوزیتی سختی،یكپارچگی و شكل می‌بخشد.
§ زمینه؛ الیاف را ایزوله می‌كند. بطوریكه تكه‌تكه الیاف می‌توانند به طور جداگانه نقش خود را ایفا كنند. این عمل تجمع آنها را كاهش داد ویا آن را متوقف می‌كند.
§ زمینه؛ سطحی با كیفیت پرداخت خوب بوجود آورده و كمك می‌كند كه محصول دارای شكل نهایی یا نزدیك به آن باشد.
§ زمینه از الیاف در مقابل هجوم شیمیایی و آسیبهای مكانیكی (سایش) محافظت می‌كند.
§ خواص شكل دهد از قبیل : انعطاف پذیری، استحكام فشاری و … به نوع ماده زمینه بستگی دارد. زمینه انعطاف‌پذیر باعث افزایش چقرمگی ساختار می شود و در جائیكه به چقرمگی بیشتری نیاز باشد از كامپوزیتها با زمینه ترموپلاستیك استفاده می شود.
§ نحوه شكست مادهی كامپوزیت، نه تنها بشدت به نوع مادهی زمینه‌ی بستگی دارد، بلكه به میزان سازگاری آن با الیاف نیز وابسته است.
4-1 مزایای خاص كامپوزیتها
معمولاً، كامپوزیتها برای كاربردهایی كه كارآیی زیاد و وزن كم لازم است، طراحی و ساخته می‌شوند. این مواد دارای مزایای بسیار زیادی نسبت به مواد مهندسی سنتی هستند كه در زیر شرح داده می شود:
1) مواد كامپوزیتی قابلیت یكپارچه كردن اجزا را دارند،چند جزء فلزی مختلف می‌تواند با یك كامپوزیت جایگزین شود.
2) با قرار دادن سنسورهایی در ساختارهای كامپوزیتی می‌توان آنها را به سرویسهای ردیابی مجهز كرد .از این امكان برای آشكارسازی آسیب ناشی از خستگی در ساختار هواپیما استفاده می شود و نیز می تواند برای ردیابی جریان رزین در فرایند RTM (قالب‌گیری رزین) استفاده گردد. مواد دارای سنسور، را مواد هوشمند می‌نامند.
3) مطابق جدول (1-1) كامپوزیت‌های سختی ویژه‌ی (نسبت سختی به دانسیته) بالایی دارند. كامپوزیتها دارای سختی فولاد، با یك پنجم وزن آن و دارای سختی آلومینیوم، با یك دوم وزن آن هستند.
4) استحكام ویژه‌ی (نسبت استحكام به چگالی) كامپوزیتها بسیار بالا است. به همین دلیل هواپیما و اتومبیل سریعتر حركت كرده و سوخت كمتری مصرف می كنند. استحكام ویژه‌ی كامپوزیتها 3 تا 5 برابر آلیاژهای فولاد و آلومینیوم است. به دلیل سختی ویژه و استحكام ویژه‌ی بالاتر، قطعات كامپوزیتی وزن كمتری نسبت به قطعات مشابه دارند.
5) استحكام خستگی (حد دوام) كامپوزیتها بسیار بالا است. آلیاژهای فولاد و آلومینیوم دارای حد خستگی خوبی در حدود 50% استحكام استاتیكی خود هستند. كامپوزیت‌های كربن/اپوكسی با الیاف همجهت دارای استحكام خستگی بالایی نزدیك به 90% استحكام استاتیكی خود می باشد.
6) كامپوزیتها مقاومت به خوردگی خوبی دارند. آهن و آلومینیوم در حضور آب و هوا خورده می‌شوند لذا احتیاج به پوشش و آلیاژ خاص دارند. اما لایه‌ی بیرونی كامپوزیتها از پلاستیك است، لذا مقاومت شیمیای و مقاومت به خوردگی آنها بسیار خوب است.
7) زمینه‌ی كامپوزیتها بسیار انعطاف‌پذیر است. برای مثال ضریب انبساط گرمایی (CTE) ساختار كامپوزیت را می‌توان با انتخاب یك مادهی مناسب برای زمینه و روی هم قرار گرفتن پیوسته (متوالی) الیاف آن به صفر رساند. از طرفی چون CTE كامپوزیتها از فلزات بسیار كمتر است، ساختار كامپوزیتها پایداری ابعاد خوبی دارند.
8) شكل نهایی قطعه یا نزدیك به شكل نهایی را می‌توان با مواد كامپوزیتی ایجاد كرد. این مزیت كامپوزیتها باعث كاهش عملیات ماشین كاری و یا حذف آن می شود و درنتیجه زمان انجام فرایند و قیمت آن را كاهش می‌دهد.
9) ساخت قطعات با شكلهای پیچیده و طرحهای خاص كه بعضی مواقع توسط فلزات امكان‌پذیر نیست، با استفاده از كامپوزیتها بدون نیاز به پرچكاری یا جوشكاری اجزای مختلف می‌تواند صورت گیرد . این موضوع ضریب اطمینان قطعه را افزایش داده و زمان تولید را كاهش می‌دهد. همچنین عملیات ساخت راعملی‌تر می‌كند.
-2-2 ساخت الیاف كربنی
الیاف كربنی و گرافیكی با استفاده از مواد اولیه برمبنای PAN و قیر تولید می شود. این مواد تحت یك سری عملیات قرار می‌گیرند در مرحلة اول، مواد اولیه در دمای بسیار بالا قرار می دهند تا اكسید شود. بعداً تحت فرایند های كربوره كردن و گرافیته كردن قرار می گیرند. در طی این فرآیندها، تركیب شیمیایی مواد اولیه (مواد سازنده) تغییر می‌كند. خواص محصول از قبیل :‹‹سختی به وزن›› و ‹‹ استحكام به وزن›› افزایش می‌یابد. انجام متوالی عملیات سطحی و فرایند سایزبندی باعث افزایش سازگاری و بهبود كارآیی رزین می شود.
عبارت PAN از الیاف پلیمری به نام پلی‌اكریلونیتریل گرفته شده است. الیاف قیری از چرخه فرایند تصفیه نفت خام یا قیر حاصل از زغال سنگ بدست می آید. الیاف پایه PAN (پلی اكریلونتریل)، بطور وسیع برای ساخت الیاف كربنی استفاده می شود. الیاف پایه قیر تمایل زیادی به سخت و تردشدن دارند. قیمت تمام شده‌ی الیاف كربنی به قیمت مواد اولیه و هزینه‌ی فرایند تولید الیاف بستگی دارد. قیمت مواد اولیه‌ی پایه PAN(پلی اكریلونتریل) حدود 50/1 دلار بر پوند تا 00/2 دلار بر پوند است. در طی فرایند‌های اكسیداسیون و كربوره كردن،تقریباً 50% وزن اولیه كاهش می یابد. با توجه به كاهش وزن، قیمت الیاف صرفاً براساس مواد اولیه 3 تا 4 دلار بر پوند می شود. روش تولید الیاف كربنی،آهسته و از حساسیت بسیار زیادی برخوردار است. بنابراین بایستی مواد خام اولیه بیشتری تولید شود تا قیمت الیاف كاهش یابد. همچنین محدودیتی برای افزایش اندازه‌ی مواد خام وجود دارد. به عنوان مثلا ،اندازه‌ی مواد خام بیشتر از k 12، مشكلاتی در فرایند تولید وكاربرد عملیات تاباندن تارها و همچنین استفاده از تارها ایجاد می‌كند.
روش تولید الیاف كربنی پایه قیر. مشابه روش تولید الیاف پایه PAN (پلی اكریلونتیریل) است، اما این الیاف مشكلتر تابیده می‌شوند و در نتیجه استفاده از این الیاف مشكلتر است. مواد اولیه آنها بتنهایی قیمت بالایی ندارند،اما هزینه های عملیات و فرایند تولید بسیار زیاد است. معمولاً،قیمت الیاف پایه قیر، گرانتر از الیاف پایه PAN (پلی اكریلونتریل) است.
قیمت الیاف كربنی به استحكام، سختی و همچنین به اندازه تارها (تعداد تارها كه در یك دسته الیاف قرار دارد) بستگی دارد. قیمت الیاف با سختی و استحكام بالاتر، بیشتر وقیمت الیاف با اندزاه بزرگتر، كمتر است. برای مثال قیمت الیاف خام k12 (یعنی 12000 تار دریك دسته الیاف) از الیاف خام k6 كمتر است.
3-2-2 ساخت الیاف آرمیدی
در بین انواع الیاف تقویت كننده، الیاف آرامیدی بالاترین نسبت استحكام كششی به وزن را دارند. این الیاف از استحكام فشاری خوبی برخوردار است. شبیه به الیاف كربنی ضریب انبساط حرارتی منفی دارند. از معایب الیاف آرمیدی مشكل بودن برشكاری و مشاین‌كاری آن است. الیاف آرامیدی با عبور از روزنه های حاوی محلول اسیدی (با تركیب تجاری متشكل از ترفتالیون كلراید و فنیلن دی آمین- P) به روش نخ‌ریسی تولید می شود.
تارها از بین چندین روزنه كشیده می شوند و در طی عملیات كشش، مولكولهای آرامید در امتداد طولی،جهت دار شده و مرتب می‌شوند.
و یا بلندتر نمود.
4-2-8-6 ساخت قطعه
در فرایند لایه‌گذاری‌تر كه در آن ضخامت قطعه كامپوزیت با بكار بردن یك سری از لایه‌های مسلح كننده (تقویت‌كننده) و لایه‌های رزین مایع ایجاد می شود. از غلتك جهت فشردن و خارج كردن رزین اضافه و همچنین ایجاد توزیع یكنواخت رزین در سراسر سطح، استفاده می شود. فشار غلتك باعث می شود تارطوبت الیاف یكنواخت گردد. سپس قطعه در دمای اتاق پخته (عمل‌آوری) شده و بعد از انجماد، از قالب خارج می شود.
كل زمان چرخه فرآیند،با اندازه قطعه و همچنین فرمولاسیون رزین مورد استفاده دیكته شده است. سازه‌هایی با ابعاد بزرگ مانند قایق‌ها، معمولاً در دمای اتاق پخته (عمل‌آوری) می‌شوند. اگر لایه ساخته شده، ضخیم باشد،آنگاه ضخامت جدار افزایش می‌یابد. در این مراحل ،اجازه می دهند، كه گرمازایی بدون فوق گرمایش صورت گیرد. تحت این شرایط محیطی، معمولاً كار روزانه با لایه های ناصاف و متورم شده، خاتمه پیدا می‌كند،كه متعاقباً لایه‌های ناصاف جهت بوجود آوردن یك سطح صاف و تمیز برای پیوند با لایه های بعدی برداشته می‌شوند.
كنترل كیفیت در فرایند لایه‌گذاری تر نسبتاً مشكل است و كیفیت قطعه نهایی شدیداً به مهارت اپراتور بستگی دارد. عامل مهمی كه برای فرایند ساخت قایقی باقی می‌ماند،وضع قوانین دولتی برای سازندگان می باشد كه آنها مجبور می‌كند تا از فرآیندهای قالب‌گیری بسته دیگری مانند RTM و VARTM استفاده كنند.
جهت دستیابی به درك بیشتر در مورد فرایند لایه‌گذاری تر، در اینجا ساخت بدنه قایق با استفاده از این روش مورد برری قرار می گیرد.
برای ساخت بدنه قایق با استفاده از این فرایند ،از مواد جدا كننده روی سطح قالب استفاده می‌شود، تا عملیات خروج از قالب آسان شود. سپس یك پوشش ژلی با استفاده از یك برس یا پیستوله اعمال می‌شود،تا كیفیت نهای سطح قطعه بهبود یابد و رنگ مورد نیاز روی سطح ایجاد شود. معمولاً،از پوشش ژلی پلی‌استر استفاده می شود، كه اشمل مواد افزودنی تحریك كننده و رنگ دانه‌هایی برای ایجاد رنگ دلخواه است. جهت جلوگیری از انتشار ژل در میان لایه‌ها، پوشش ژلی پخته (عمل‌آوری) می شود. پوشش ژلی سطحی نهایی با كیفیت A، برای بدنه قایق فراهم می‌كند. بعد از اینكه پوشش ژلی سخت شد، پوشش جلدی با استفاده از فرایند پاششی اعمال می شود تا مقاومت شیمیایی و خوردگی خوبی بدست آید ]6[ پوشش جلدی ،چیزی بیش از یك لایه شیشه‌آی خرد شده پوشش داده شده با رزین وینی لستر نیست. اگرچه قیمت وینی لستر تقریبا دوبرابر قیمت پلی استر است، ولی بدلیل مقاومت به خوردگی بهتر وینی لستر نسبت به پلی‌استر، از وینی لستر استفاده می شود. بعد از اعمال پوشش جلدی، آن را به مدت یك شب عمل‌آوری می كنند. پوشش جلدی بهبود یافته، همانند یك حصار برای لایه‌های ساختمان عمل می‌كند.
قیمت فایل فقط 4,000 تومان
برچسب ها : بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها , تحقیق بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها , پروژه بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها , مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها , دانلود تحقیق بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها , پروژه , پژوهش , مقاله , جزوه , تحقیق , دانلود پروژه , دانلود پژوهش , دانلود مقاله , دانلود جزوه , دانلود تحقیق
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها - شوق باران - سیستم ...
shogeibaran.madblog.ir/post/2281
مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها. از حضور شما عزیزان در سایت بسیار خوشحالیم و آرزو داریم محصولات ما رضایت شما را فراهم آورد هموطن گرامی سلام.به صفحه ی دانلود ...
بررسي خواص کامپوزيت هاي کربن–کربن و کاربرد آنها در ...
fa.journals.sid.ir/ViewPaper.aspx?id=151316
توسط ابراهيمي ابوالفضل
امروزه در جريان انقلاب صنعتي نويني قرار گرفته ايم که منشا آن پيدايش کامپوزيت هاست. کامپوزيت هاي تقويت شده با الياف کربن از جمله مهم ترين کامپوزيت هاي ...
مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها : فراسوی ارقام
farasoyargham.najiblog.com/post/2321
۳۰ تیر ۱۳۹۵ ه.ش. - محقق گرامی،شما با جستجوی مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها وارد این صفحه شده اید محصول دانلودی(مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها)شما را در ...
فروش دانلودی مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها - شکیل ...
shakilbafte.nisblog.ir/post/61
۱۹ مرداد ۱۳۹۵ ه.ش. - ما اولین نیستیم ولی بی شک برترین هستیم به صفحه دانلود فایل(مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها)خوش آمدید برای دانلود به ادامه مطلب بروید.
مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها
zeytunipc.yarblog.ir/post/2878
۱۴ مرداد ۱۳۹۵ ه.ش. - از حضور شما عزیزان در سایت بسیار خوشحالیم و آرزو داریم محصولات ما رضایت شما را فراهم آورد هموطن گرامی سلام.به صفحه ی دانلود _مقاله بررسی ...
magiran.com:بررسي خواص كامپوزيت هاي كربن -كربن و ...
www.magiran.com/view.asp?Type=pdf&ID=950894
از جمله كاربردهاي مهم كامپوزيت هاي كربن – كربن در صنايع هوافضا، ساخت دماغه، بال و سيستم ترمز انواع هواپيماهاست. از جمله كاربردهاي تجاري آن نيز مي توان به ساخت كانال ...
فروش دانلودی مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها - بهار نارنج
baharnarenjm.aslblog.ir/post/2252
۱۹ مرداد ۱۳۹۵ ه.ش. - به صفحه دانلود فایل(مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها)خوش آمدید برای دانلود به ادامه مطلب بروید.شما پس از پرداخت هزینه ای ناچیز فایل{مقاله ...
فروش دانلودی مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها
lfwy.sarvdlc.com/
به صفحه دانلود فایل(مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها)خوش آمدید برای دانلود به ادامه مطلب بروید.شما پس از پرداخت هزینه ای ناچیز فایل{مقاله بررسی كامپوزیتها و ...
دانلود مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها
shopping.cero.ir/card.aspx?productid=329186
مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها. قيمت, 4,000 تومان. نام, *. نام خانوادگي, *. ايميل, * نامعتبر. موبايل, *. دانلود >. لطفا براي وصل شدن به درگاه بانک هنگام کليک ...
دانلود بورد » خرید و دانلود مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها
downloadbord.ir/خرید-و-دانلود-مقاله-بررسی-كامپوزیتها/
سلام.به وبسایت ما خوش آمدید. نام محصول دانلودی: مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها درجه کیفی و رضایت از دانلود:عالی. مقاله بررسی كامپوزیتها و کاربرد آنها در 117 ...
اهمیت گرافیک در طراحی سایت