مقالات

مقالات

اشاره ای به فرآیندهای مهم تولید قطعات کامپوزیتی

کامپوزیت: کامپوزیت
اشاره ای به فرآیندهای مهم تولید قطعات کامپوزیتی - 5.0 out of 5 based on 6 votes

امتیاز کاربران

ستاره فعالستاره فعالستاره فعالستاره فعالستاره فعال
 

فرایندهای اصلی شکل دهی و تولید قطعات کامپوزیتی در حد اشاره مختصر به شرح ذیل است :
 1)Filament winding  یا رشته پيچي
 يك روش ساده و كارا براي توليد قطعات با سطح مقطع دایره ای مانند لوله و ظروف استوانه‌اي در اندازه‌هاي مختلف مي‌باشد. تولید قطعات با قطر mm 25 تا m 6 در اين فرآيند متداول مي‌باشد. در اين فرآيند الياف رشته اي يا نوارهاي پيوستة الياف با شرايط كنترل شده روي يك مغزي ((mandrel پيچيده مي‌شوند. لايه‌ها با يك طرح يكسان و يا متفاوت پيچيده مي‌شوند. به هنگام پيچش الياف، كشش الياف بين لايه‌هاي پخت نشده كامپوزيت فشار ايجاد مي‌كند. اين فشار بر فشردگي الياف و درصد حباب هوا در قطعه مؤثر است. رزين ممكن است قبل، به هنگام و بعد از پيچش روي الياف اعمال شود. در نهايت رزين در دماي محيط و يا دماي بالاتر و بدون اعمال فشار پخت شده، مغزي از درون آن بيرون كشيده مي‌شود. عمليات تكميلي مانند ماشين كاري و سنباده زني معمولاً احتياج نيست.
 




2)  Pultrusion  
پلتروژن فرآيند پيوسته‏اي براي توليد انواع پروفيلهاي كامپوزيتي است. در اين فرآيند، الياف تقويت كننده را از يك حمام عبور مي‏دهند تا به رزين آغشته شود. سپس الياف آغشته شده را وارد يك قالب گرم مي‏نمايند و نمونة پخت شده را توسط يك دستگاه كشش بيرون مي‏كشند. بعد از اين مرحله امكان برش محصول در اندازه‏هاي دلخواه وجود دارد. اين فرايند تا حدودي مشابه فرايند اكستروژن پلاستيكها و توليد پروفيلهاي پلاستيكي است.
 

از جمله مزاياي اين روش كه يكي از باصرفه‏ترين روشهاي توليد كامپوزيتهاست، اين است كه درصد الياف در آن بالاست و چون الياف بصورت طولي آرايش مي‏يابند، محصول داراي استحكام كششي و فشاري بسيار بالايي است. همچنين سطح محصول نهايي كاملاً صاف است و نيازي به فرآيندهاي تكميلي نيست.

 


3) RTM یا قالبگیری انتقالی رزین 
 يك فرآيند قالب بسته  ( closed mold )مي‌باشد. در اين فرآيند ابتدا الياف را در يك قالب  نر و ماده قرار مي‌دهند. سپس رزين مايع و كاتاليست توسط يك ميكسر استاتیک مخلوط مي‌شوند و مخلوط آنها از طريق پورت یا راهگاه  تزريق با يك فشار مختصر وارد قالب مي‌شود. فشار تزريق معمولاَ كمتر از 2 اتمسفر  مي‌باشد. هواي محبوس در بين الياف با ورود رزين، به سمت خروجي‌هاي قالب رفته، از قالب خارج مي‌شوند. كنترل شكل پر شدن قالب براي دستيابي به آغشته سازي كامل الياف، از اهميت خاصي برخوردار است و به طراحی قالب و تعیین درست محل تزریق و خروجی یا خروجیهای هوا بستگی دارد. تشكيل نواحي خشک و بدون  رزين آن باعث ضایع شدن قطعه مي‌شود و معمولا تعمیر قطغات تزریقی ممکن نیست. چنانچه از خلا برای خارج کردن هوای قالب استفاده شود نتیجه مطلوب تر و امکان ساخت قالب سبک تر وجود دارد که به این روش RTM Lite      یا تزریق سبک گفته میشود . زمان  پخت به ضخامت قطعه، نوع رزين و دماي قالب بستگی دارد. گاها قطعات در قالب گرم پخت مي‌شوند و عمليات پخت تکمیلی یا post curing براي بهبود خواص مكانيكي بكار مي‌رود. RTM براي توليد قطعات بزرگ و پيچيده داراي مزيت است. سرعت نسبتاَ بالا، مطلوب بودن دو طرف سطح، به راحتي قابل دستيابي است. امكان پخت قطعه در قالب موجب كاهش قابل ملاحظة زمان فرآيند در مقايسه با فرآيند لايه گذاري دستي است.
 


در سه دهة گذشته پيشرفت سريع در RTM، مشكلات متداول در این فرایند را حل كرده و قابلیت فرآيند RTM  را براي ساخت كامپوزيتهاي پيشرفته اثبات نمود.

 

 



4)  Hand lay upیا لایه گذاری دستی
در اين روش، ابتدا عوامل جدا کننده مانند واکس و فیلم  روي سطح قالب اعمال مي‌شوند تا جدا كردن قطعه ساخته شده به سهولت انجام بگيرد. سپس ژل كوت روي آن اعمال مي‌شود تا سطح قطعه از نظر كيفيت و ظاهر، سطح مطلوبي باشد. در زمان مناسب و پس از پخت نسبی ژل کوت ،  الياف روی سطح ژل کوت  گذاشته میشود و رزين که قبلا با پراکسید میکس شده روي آن ريخته شده، توسط قلم مو و يا غلطك آغشته سازي كامل مي‌شود. همچنين اين امكان وجود دارد كه الياف ابتدا با رزين خیس شود و بعد لايه گذاري انجام گيرد. حبابهاي هواي محبوس در قطعه با حركت قلم يا غلطك و فشار دادن الياف خارج مي‌شوند این عمل مهم باعث استحکام قطعه نهایی میگردد. لايه گذاري و آغشته سازي تا رسيدن به ضخامت مورد نظر ادامه مي‌يابد. قطعه معمولاً در فشار و دماي محيط پخت مي‌شود. با كاتاليزور و شتابدهنده زمان پخت را مي‌توان تنظيم نمود. در این روش هم پخت تکمیلی به نهایی شدن خواص مکانیکی و رسیدن به استحکام و سختی مطلوب مفید است.


 

 



5) Spray up یا روش پاشش رزین
جهت تسریع فرآيند دستي، روشهاي مختلف پاشش رزين ابداع شده‌اند. اين روشها با كاربرد رشته‌هاي (roving) ارزانتر، كاهش زمان اعمال رزين و آغشته سازي الياف و به حداقل رساندن اتلاف مواد، قيمت كلي كامپوزيت حاصل را كاهش مي‌دهند.

 


در فرآيند پاشش رزين، الياف و رزين بطور همزمان با دستگاه  بر سطح يك قالب پاشيده مي‌شوند. الياف رشته‌اي به يك خردكن (   (Chopperوارد شده و بعد داخل جريانِ رزين همراه كاتاليست قرار مي‌گيرند. رزين و كاتاليست ممكن است دريك تفنگ پاشش (spray gun) و يا از دو تفنگ پاشش وارد شوند و در هر حال وقتي به قالب مي‌رسند، با هم مخلوط شده‌اند. پس از پاشش رزين و الياف و نشستن آنها روي قالب، از الياف آغشته به رزين، حبابهاي هوا توسط غلطك كاري خارج مي‌شوند و الياف كاملا خوابانده مي‌شوند و سطح صاف مي‌شود. لايه‌هاي بعدي رزين و الياف را نيز مي‌توان تا رسيدن به ضخامت مطلوب اعمال نمود. سپس قطعه را در فشار و دماي محيط پخت مي‌كنند، هر چند مي‌توان با اعمال حرارت، پخت را سريع كرد.الودگی محیطی در این روش قابل انتظار است.  

Search