علت ایجاد عیوب ظاهری در کامپوزیت ها
مقاله عیوب ظاهری و علت ایجاد آنها در کامپوزیت ها
نام عیب : علل ایجاد عیب
1- چین و چروک سطح (Wrinkling)
– اثر حلال روی سطح لایه ژلی و پخت ناقص لایه ژلی
2- حباب حباب شدن(Pinholing)
– بالابودن ویسکوزیته (گرانروی) رزین
– مقدار پر کننده زیاد است
– عدم خیس شدن لایه فیلم توسط لایه ژلی
۳-چسبندگی لایه ژلی عدم پخت لایه ها
– خشک شدن زیاد لایه ژلی
۴-ترک ریز(Crazing)
-ضخیم بودن لایه ژلی
-عدم استفاده از این مناسب
-مناسب نبودن لایه ژلی
-عدم پخت مناسب رزین
-زیاد بودن قید(پرکننده)
۵-ترک های ستاره ای
-ضخیم بودن لایه ژلی
(این لایه ها از mm 5/0 بیشتر نباشد)
-قطعه از پشت مورد ضربه قرار گرفته
۶-نقاط خشک داخلی
– همزمانی آغشته سازی دو لایه از الیاف
۷-حل شدن رزین (Leaching)
– در معرض رطوبت بودن
– عدم پخت مناسب رزین
– عدم انتخاب رزین مناسب
۸- تاول زدن(Blister)
-عدم مناسب بودن کاتالیزور (MEKE)
-عدم خیس شدن خوب الیاف خوب الیاف با رزین در طی
آغشته سازی
۹-زرد شدن کامپوزیت(Yellowing)
-جذب تشعشعات ماورای بنفش نور خورشید (مواد UV در کامپوزیت که جاذب هستند به میزان قابل توجهی سرعت زرد شدن را کاهش می دهند)
بازرسی نهایی کامپوزیت ها (Final inspection)
تفاوت اساسی قطعات کامپوزیتی با دیگر قطعات رایج فلزی این است که سازنده نقش قابل توجهی در آنها دارد. به این عبارت است که سازنده مواد را به گونه ای که خود اصلاح می داند می سازد. لذا باید دقت های لازم را در جهت هرگونه حذف تغییرات ناخواسته انجام داد. و اطمینان کامل از مواد وفرایندهای ساخت را داشت.
نکات مهم در هنگام بازرسی عبارتند از:
۱) نقص های سطحی و کیفیت ظاهری
۲) حبابهای احتمالی هوا که ممکن است در قطعه محبوس شده باشد. که البته در صورت استفاده از رزین های غیر رنگی این بررسی به سادگی میسر خواهد بود.
۳) ابعاد
۴) آزمون های مربوط
این دسته از آزمون ها را به دو گروه آزمون های خواص مکانیکی و شیمیایی طبقه بندی نمود. که مهمترین آنها آزمون ها زیر هستند.
- استحکام کششی
- مدول خمشی
- استحکام خمشی
- استحکام ضربه
درجه پخت قطعه کامپوزیتی
بسیاری از تغییرات خواص قطعات کامپوزیتی ناشی از پخت قطعه می باشد. اگر قطعه خیلی کم پخت شده باشد. می توان آنرا به راحتی از روی صدای زدن یک سکه به آن تشخیص داد زیرا قطعه نرم است و صدای خاصی را ایجاد می کند.
از نقطه نظر کاربردی در شرایط کارگاهی راحت ترین راه جهت تعیین وضعیت پختی قطعه انجام آزمون سختی است. البته بهترین روش تعیین سختی روش بارکول (Barkol) است. اگرچه آزمون سختی بارکول بیانگر معیار کافی جهت تعیین حالت پخت نیست. اما جهت تعیین قطعات سالم از ناسالم مناسب است. به همین منظور قطعاتی که سختی بارکول کمتر از ۲۵ را دارند قطعه اسقاطی و معیوب منظور می شوند.
رشته پیچی کامپوزیت ها (Filament Winding)
این روش که یکی از روش های شکل دهی کامپوزیت ها است تابع روش قالب باز(Open mold) می باشد. در این روش الیاف به شکل نواری یا تک رشته پس از آغشته شدن به رزین بر روی یک مندل (قطعه فلزی یا غیر فلزی) پیچانده می شوند.
این روش در پایان منجر به تولید قطعه ای با استحکام ویژه بسیار بالایی می شود. این خود بدین سبب است که در حدود ۸۰ درصد وزن یک قطعه (کامپوزیتی ) رشته پیچی شده از الیاف تشکیل شده است.
موارد کاربردی این روش برای ساخت قطعات با محور متقارن مثل لوله ها، سیلندرها، قطعات گنبدی، مخروطی و … بکار می رود.
از موارد کاربرد این قطعات تولیدی با این روش می توان به تانک های ذخیره مواد، لوله ها، موشکها ظروف تحت فشار، وسایل الکتریکی و … اشاره کرد.
این روش به دلیل مزایایی که دارد از قبیل وزن سبک تر، منابع نگهداری کمتر، مقاومت بیشتر در برابر عوامل خوردگی محیط، ارزان بودن بسیار مورد توجه قرار گرفته است. شکل الف نشان دهنده نهایی از این روش است.
تقویت کننده ها
• تقویت کننده ها در این روش عبارتند از:
– الیاف شیشه
– الیاف کربن
– الیاف آرامید(کولار)
– سیم های فولادی بُرن برلیوم، پلی آمیدها پلی استرها، آزبست
• رزین های اصلی این روش عبارتند از:
اپوکسی
پلی استر،
وینیل استر،
پلی ایمید،
سیلیکون
روش های آغشته سازی الیاف به رزین به دو طریق زیراست:
1) روش لایه زنی مرطوب ( Wet Process)
در این روش آغشته کردن الیاف با رزین مایع قبل از پیچاندن دور مندرل صورت می پذیرد.
2) روش خشک (Dry Process)
در این روش از الیاف از پیش آغشته شده استفاده می شود که با رزین هایی که به طور جزیی پخت شده اند و خشک گردیده اند. این روش هم اکنون بیشتر متداول است.
دو روش اصلی طراحی پیچش:
1- روش قطبی (Polar-winding )
در این روش بازوی تغذیه الیاف حول محور طولی با زاویه پیچش معین و مشخصی در حال حرکت است در عین حال مندرل ساکن است.
در شکل ب نمایی از این روش معین شده است.
2- روش حلزونی (Helical):
در این روش مندرل به طور پیوسته می چرخد و غلتک با روی تغذیه در طول محور مندرل به جلو و عقب حرکت می کند. شکل ب نشان دهنده این روش است.
طراحی و انتخاب قطعات پلاستیکی تقویت شده.
عمده فرایندهای اصلی ساخت قطعات کامپوزیتی
روش پالتروژن:
این فرایند برای تولید قطعات پیوسته کامپوزیتی از قبیل میله ها، لوله ها، تیرها(I شکل) قوطی ها، نبشی ها و … بکار می رود. اساسا با این روش (فرایند) هر نوع پروفیل را می توان تولید کرد و به شرطی که سطح مقطع پروفیل ثابت باشد و شیار و یا سوراخ نیز در قطع وجود نداشته باشد.
قالب گیری ورقه ای ( SMC) Sheat moulding Compound
در این روش یک ورقه پیوسته از ماده کامپوزیتی آماده برای قالبگیری می باشد که حاوی الیاف پرکننده معدنی و مواد افزودنی که با رزین گرما سخت مخلوط شده است. از این فرایند می توان برای ساخت قطعات کامپوزیت با اشکال و طرح های پیچیده در زمان کم بهره گرفت.
تولید صنایع حمل و نقل. تجهیزات خانگی(درب ماشین لباسشویی، محفظه یخچال و cdots) مبلمان(صندلی، رویه ها میزها) محفظه کامپیوتر از عمده کاربردهای این نوع فرایند می باشد.