up
Search      menu
صنعت و مکانیک :: مقاله کامپوزيت ها PDF
QR code - کامپوزيت ها

کامپوزيت ها

روش هاي توليد ماشيني کامپوزيت ها

روش هاي مختلفي جهت توليد قطعات کامپوزيتي پايه پليمري وجود دارد که به طور کلي به سه دسته تقسيم مي شوند :
۱) روش هاي توليد ساده لايه چيني دستي و پاششي که شامل روش هاي توليد با قالب باز هستند . تيراژ دراين نوع توليد ، محدود يک الي سه قطعه در روز است و کيفيت محصول به اپراتور بستگي دارد .
۲) روش هاي توليد خاص پالتروژن ، پيچش الياف و لايه نشاني پيوسته که جهت توليد قطعات خاص مانند لوله ، پروفيل ، ورق و غيره مورد استفاده قرار مي گيرند .
۳) روش توليد قطعات صنعتي SMC ، BMC ، RTM ، GMT ، LFT و ... که روش هاي LFT و GMT مربوط به گرمانرم ها و روش هاي RTM ، BMC و SMC مربوط به گرما سخت ها هستند .
بازار توليد قطعات صنعتي در اروپا در سال ۱۹۹۹ معادل ۳۵۲ هزارتن بوده که سهم هريک از اين روش ها به صورت زير است :
▪ SMC : ۱۹۰ هزارتن معادل ۵۴ درصد
▪ BMC : ۹۰ هزارتن معادل ۶ ۲۵ درصد
▪ LFT و GMT : ۴۲ هزارتن معادل ۹ ۱۱ درصد
▪ RTM : ۳۰ هزارتن معادل ۵ ۸ درصد
● روش توليد SMC
Sheet Moulding Compoundيا SMC ترکيبي از خانواده گرما سخت هاي تقويت شده با الياف شيشه بين ۶۰- ۲۰ درصد است که معمولا ً از پنج ماده اصلي زير تشکيل شده است :
- رزين پلي استر غير اشباع ويژه SMC که داراي يک پيک گرمازا بين ۲۹۰-۲۲۰ درجه سانتي گراد است .
افزودني LS , LP
الياف شيشه معمولا ً از نوع رووينگ
پر کننده کربنات کلسيم ، کائولن و هيدروکسيد آلومينيوم
▪ فرآيند توليد قطعه SMC شامل سه مرحله است :
تهيه ورق يا لايه SMC ، توليد قطعه قالب گيري و عمليات تکميلي . تهيه ورق SMC به اين شکل است که ابتدا مواد اوليه مطابق فرمولاسيون درون مخلوط کن و با دور بالا مخلوط مي شوند . پس از آن که خمير حاصله به گرانروي مناسب رسيد ، غليظ کننده Thickener به آن اضافه مي شود . خمير حاصل به وسيله پمپ ، به دستگاه توليد ورق SMC منتقل و بر روي دو لايه فيلم پلي اتيلني ، به عنوان فيلم حامل Carrier ، ريخته مي شود . ميزان خمير به وسيله دو تيغه قابل تنظيم است . سپس الياف شيشه به طول ۲۵ ميلي متر ۵۰-۱۲ ميلي متر بريده شده و به صورت منظم بر روي خمير ريخته مي شود . لايه حاصل همراه با فيلم ديگر که فقط شامل خمير است و فاقد الياف است تشکيل يک لايه را مي دهند . پس از عبور از يک سري غلتک ، الياف به صورت کامل با خمير آغشته مي شود ، سپس ورق بسته بندي مي شود . پس از حدود سه الي پنج روز محصول آماده عمليات قالب گيري است . لايه هاي SMC برش خورده ، درون قالب گرم فولادي قرار مي گيرند و پرس طي دو مرحله بسته شده و دو مرحله فشار اعمال مي شود . در نهايت ضمن عمليات پخت قطعه درون قالب محصول توليد مي شود .
▪ تجهيزات مورد نياز عبارتند از : پرس هيدروليک با قابليت Close speed دردو مرحله مرحله اول mm s ۲۵۰-۱۰۰ و مرحله دوم mm s ۲۰-۵ ۲ و قابليت اعمال فشار در دو مرحله و قالب از جنس فولاد با قابليت گرم شدن به وسيله الکتريسيته يا روغن .
مزاياي اين روش ، توليد در حجم زياد ، امکان ساخت قطعات ساده و پيچيده ، توليد قطعه با کيفيت سطحي A ، هزينه بسيار کم نيروي انساني به ازاي واحد محصول ، قيمت پايين محصول تمام شده و مشخصات مکانيکي يکنواخت با تلرانس ۶ درصد بوده و معايب آن ، نياز به سرمايه گذاري زياد ، عمليات پيچيده تر بازيافت نسبت به گرمانرم ها است . روش SMC به طور گسترده اي در صنايع الکتريکي به کار مي رود . ميزان مصرف اروپا در سال ۱۹۹۹ معادل ۸۲ هزار تن تابلوهاي برق ، قطعات الکتريکي ، محفظه چراغ بزرگراه و اتوبان بوده است . علت استفاده از SMC در صنايع الکتريکي ، نارسانايي الکتريکي ، پايداري در حرارت بالا ، عدم نياز به رنگ آميزي ، مقاومت در برابر شرايط آب و هوايي ، مقاومت مکانيکي زياد ، مقاومت شيميايي ، پايداري ابعادي ، قابليت بازيافت و آزادي عمل در طراحي است .
اين روش در صنعت حمل و نقل نيز کاربردهاي فراواني دارد . ميزان مصرف آن در اروپا در سال ۱۹۹۹ معادل ۶۷ هزار تن شامل بدنه خودرو ، قطعات با استحکام زياد ، بدنه قطارهاي سريع السير ، قطعات کاميون و اتوبوس بوده است . علت استفاده از SMC در صنايع حمل و نقل وزن کم محصول ، پايداري ابعادي ، آزادي عمل در طراحي ، توانايي توليد قطعه با کيفيت سطحي A ، هزينه کم سرمايه گذاري نسبت به توليد قطعه فلزي ، سرعت عمل در مونتاژ ، مقاومت در برابر شرايط آب و هوايي و توليد قطعه با ضخامت هاي متغير است .
روش SMC در صنعت ساختمان نيز به کار گرفته شده است . به طوري که ميزان مصرف آن در اروپا در سال ۱۹۹۹ معادل ۴۱ هزارتن شامل ساخت پانل هاي ساختماني ، حمام آماده ، صندلي ، ميز و ساير موارد بوده است .
● روش توليد BMC
Bulk Moulding Compound يا BMC ترکيبي از خانواده گرما سخت هاي تقويت شده با الياف شيشه است که طول الياف در آن ۶ ميلي متر ۱۲-۴ ميلي متر و ميزان الياف در خمير بين ده تا حداکثر بيست درصد است . فرآيند توليد قطعه BMC شامل سه مرحله است . تهيه خمير BMC ، توليد قطعه قالب گيري و عمليات تکميلي . تهيه خمير BMC بدين شکل است که ابتدا مواد اوليه مطابق فرمولاسيون درون مخلوط کن با دور بالا مخلوط و پس از اين که خمير به دست آمده به گرانروي مناسب رسيد به مخلوط کن ديگري از نوع دو باز و با تيغه Z پمپ مي شود . سپس به آن غليظ کننده Thickener و الياف شيشه به طول ۶-۴ ميلي متر اضافه و مخلوط مي شوند . خمير حاصل درون فيلم پلي اتيلني بسته بندي مي شود و پس از حدود سه الي پنج روز ، محصول آماده عمليات قالب گيري است . تکه هاي BMC آماده درون قالب گرم فولادي قرار مي گيرند و پرس طي دو مرحله بسته و دو مرحله فشار اعمال مي شود . در نهايت ضمن عمليات پخت درون قالب ، قطعه توليد مي شود .
▪ تجهيزات مورد نياز عبارتند از : پرس هيدروليک با قابليت Close speed در دو مرحله مرحله اول mm s ۲۵۰-۱۰۰ و مرحله دوم mm s ۲۰-۵ ۲ و قابليت اعمال فشار در دو مرحله و قالب از جنس فولاد با قابليت گرم شدن بوسيله الکتريسيته يا روغن .
▪ مزاياي اين روش عبارتند از : توليد در حجم زياد ، امکان ساخت قطعات ساده و پيچيده ، توليد قطعه با کيفيت سطحي A ، هزينه بسيار کم نيروي انساني به ازاي واحد محصول و بهاي کم محصول تمام شده و معايب آن شامل نياز به سرمايه گذاري زياد در عمليات پيچيده بازيافت نسبت به گرمانرم ها است .
● روش توليد GMT
Glass Mat reinforced Thermoplastic يا GMT ترکيبي از خانواده گرمانرم هاي معمولا ً پلي پروپيلن تقويت شده با الياف شيشه اند که در آن الياف شيشه به صورت مت يا تک جهته استفاده مي شود . فرآيند توليد قطعه GMT شامل چهار مرحله است : تهيه الياف مت مخصوص GMT ، تهيه ورق GMT ، توليد قطعه قالب گيري و عمليات تکميلي . در اين روش يک blank GMT گرمانرم PP درون کوره قرار داده شده و جهت آماده سازي عمليات قالب گيري گرم مي شود . سپس با قرار دادن آن درون قالب و بسته شدن پرس طي دو مرحله و اعمال فشار در يک مرحله ، قطعه توليد مي شود .
▪ تجهيزات مورد نياز عبارتند از : پرس هيدروليک با قابليت Close speed در دو مرحله مرحله اول mm s ۵۰۰-۲۰۰ ، مرحله دوم mm s ۲۰-۱۰ و قابليت اعمال فشار دريک مرحله ، قالب از جنس فولاد يا آلومينيوم با قابليت تثبيت درجه حرارت و کوره از نوع هواي گرم يا مادون قرمز .
▪ مزاياي روش GMT عبارتند از : توليد در حجم زياد ، امکان ساخت قطعات ساده و پيچيده ، هزينه بسيار کم نيروي انساني به ازاي محصول ، قابليت بازيافت ، تنوع در محصولات ، قيمت متوسط محصول و امکان استفاده از ربات جهت اتوماسيون کامل توليد و معايب آن شامل نياز به سرمايه گذاري زياد ، عدم توانايي توليد محصول با کيفيت سطحي A و قابليت اشتعال است .
● روش توليد LFT
روش هاي مختلفي وجود دارد که اساس همگي آنها ترکيب زمينه پلي پروپيلن يا انواع ديگر گرمانرم ها با الياف شيشه بلند درون اکسترو در طي دو مرحله و سپس آماده سازي آن و قرار دادن ورق آماده درون پرس ، بسته شدن پرس طي دو مرحله و اعمال فشار در يک مرحله است .
▪ تجهيزات مورد نياز عبارتند از : اکسترودر ، پرس هيدروليک و قالب از جنس فولاد يا آلومينيوم با قابليت تثبيت درجه حرارت .
▪ مزاياي روش LFT عبارتند از : توليد در حجم زياد ، امکان ساخت قطعات ساده و پيچيده ، هزينه بسيار کم نيروي انساني به ازاي محصول ، قابليت بازيافت ، تنوع در محصولات ، قيمت کم محصول ، امکان استفاده از ربات جهت اتوماسيون کامل توليد و معايب آن شامل نياز به سرمايه گذاري زياد ، عدم توانايي توليد محصول با کيفيت سطحي A و قابليت اشتعال است .
● روش توليد RTM
تزريق رزين به داخل يک قالب بسته معمولا ً قالب کامپوزيتي که الياف شيشه ويژه اين روش قبلا ً درون آن قرار گرفته است .
▪ تجهيزات مورد نياز اين روش عبارتند از : قالب بسته معمولا ً از جنس کامپوزيت ، دستگاه تزريق رزين ، دستگاه خلأ ، بالابر و لوازم مناسب برش و يا شکل دهي الياف .
▪ از مزاياي روش RTM مي توان به ساخت قطعات با ابعاد بزرگ ، نياز به سرمايه گذاري اوليه کم قالب و تجهيزات ، قابليت توليد قطعه با کيفيت سطحي A و مشخصات مکانيکي مناسب و از معايب آن به عدم قابليت توليد قطعات پيچيده ، قيمت تمام شده متوسط جهت محصول ، عمليات پيچيده تر بازيافت نسبت به گرمانرم ها اشاره کرد .

کامپوزيت (ماده مرکب يا چندسازه) بصورت زير تعريف مي‌شود: •در مهندسي مواد اين اصطلاح معمولاً به موادي گفته مي‌شود که يک فاز زمينه (ماتريکس) و يک تقويت ...

از ديرباز انسان مواد مختلف را با هم ترکيب کرده تا ماده اي جديد با خواص بهتر به دست آورد. بعنوان مثال در زمان فراعنه، کارگران يهودي براي افزايش استحکام ...

مواد نانوکامپوزيتي به آن دسته از موادي اطلاق مي‌شود که فاز تقويت‌کننده آن داراي ابعادي در مقياس يک تا 100 نانومتر باشد که شامل نانوکامپوزيت‌هاي پليمر ...

نوشتار حاضر، گزارش نهايي يک پروژه تحقيقاتي در زمينه بازيافت مواد کامپوزيتي است. هدف کلي اين برنامه پژوهشي ، افزايش کاربرد کامپوزيت هاي پليمري گرما سخت ...

مشکل توليد قطعات با تيراژ کم، هميشه مسئله­اي نگران­کننده براي صنعتگران بوده است. زيرا هزينه گزاف ساخت قالب­هاي فلزي، اين امکان را فراهم نمي­کرد تا قطع ...

صنعت کامپوزيت يکي از صنايع رو به رشد در عرصه مواد مهندسي است. امروزه به خاطر مزايايي که کامپوزيت ها نسبت به فلزات دارند، توسعه زيادي پيدا کرده اند. از ...

از اولين کامپوزيت ها يا همان چندسازه هاي ساخت بشر مي توان به کاه گل اشاره کرد. قايق هايي که سرخ پوست ها با قير و بامبو مي ساختند و تنورهايي که از گل، ...

آب بندي در توربو ماشينها در فصل مشترک قطعات ثابت و متحرک به منظور کنترل جريانات نشتي و خنک کننده لازم و ضروري است. کنترل لقي موجود در بين قطعات متحرک ...

دانلود نسخه PDF - کامپوزيت ها