2- بررسی و مقایسه روش های دستی و انتقال رزین یا RTM در ساخت کامپوزیتها - 101 صفحه فایل ورد (Word)

اختصاصی از فایلکو 2- بررسی و مقایسه روش های دستی و انتقال رزین یا RTM در ساخت کامپوزیتها - 101 صفحه فایل ورد (Word) دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فهرست مطالب

عنوانصفحه

فصل 1-مقدمه ای بر کامپوزیتها و کاربرد آنها8

1-1-تعریف کامپوزیت8

1-2-تاریخچه کامپوزیتها8

1-3-مزایای استفاده ازکامپوزیت ها10

1-4-کاربرد کامپوزیتها11

1-5-طبقه بندی کامپوزیتها13

1-5-1-کامپوزیتهای ذره ای(تقویت شده باذرات14

1-5-2-کامپوزیتهای لیفی(تقویت شده باالیاف)15

1-5-3-پوسته تک لایه:16

1-5-4-پوسته چندلایه:16

1-6-انواع الیاف مورداستفاده درکامپوزیت ها17

1-6-1-الیاف شیشه:17

1-6-2-الیاف کربن18

1-6-3-الیاف آرامید (کولار)19

1-6-4-الیاف برن (Boron )19

1-6-5-الیاف پلی اتیلن19

1-6-6-الیاف سرامیکی20

1-6-7-الیاف فلزی20

1-7-ماتریس های پلیمری21

1-7-1-ماتریس اپوکسی22

1-7-2-ماتریس پلی استر23

1-7-3-ماتریس فنولیک24

فصل 2-مروری بر روش های ساخت کامپوزیت ها26

2-1-مقدمه26

2-2-لایه گذاری دستی (HAND LAY-UP)31

فصل 3-فرآیند تولید کامپوزیتهای پلیمری بهروش RTM36

3-1-مقدمه36

3-2-تعریف فرآیند RTM39

3-3-تاریخچه فرآیند RTM40

3-4-مزایا و امتیازات فرآیند RTM41

3-5-مواد ماتریس42

3-6-مواد تقویت کننده43

3-7-مروری بر مدلهای مورد استفاده در تحلیل فرآیند RTM46

3-7-1-مدل جریان دارسی برای محیطهای متخلخل47

3-7-2-نفوذپذیری الیاف براساس مدل دارسی49

تعریف نفوذپذیری و تخلخل49

محاسبه تحلیلی نسبت تخلخل الیاف51

مدل های تحلیلی محاسبه نفوذپذیری53

عوامل موثر بر نفوذپذیری57

3-7-3-بررسی رفتار فشردگی الیاف59

3-7-4-نتایج مربوط به آزمایشهای فشردگی و نفوذپذیری الیاف60

فشردگی پریفورم الیاف61

رفتار نفوذپذیری الیاف63

3-7-5-تعیین ثابت مدل کازنی-کارمن با استفاده از دادههای مدل نفوذپذیری توانی66

فصل 4-مشتقات RTM72

4-1-مقدمه72

4-2-فرآیندهای اصلاحی مهم RTM73

4-2-1-فرآیند قالبگیری فشاری با انتقال رزین CRTM73

4-2-2-فرآیند قالبگیری با انتقال رزین به کمک خلاء VARTM74

4-2-3-فرآیند قالبگیری سبک با انتقال رزینLRTM75

4-3-روشهای تحلیل RTM77

4-3-1-روشهای تحلیلی و پاسخ بسته برای جریانهای ساده78

4-3-2-استفاده از الگوریتمهای غیر محاسباتی بر پایه مدلهای هندسی78

4-3-3-انجام آزمایش برای شناسایی رفتار فرآیند و تخمین پارامترهای سیستم79

4-4-تحلیل فرآیند RTM اصلاح شده جدید با ابزارهای انعطافپذیر (VARTM)79

4-4-1-پیشگفتار79

4-4-2-یافتن معادلات حاکم بر فرآیند81

فصل 5-نتایج تجربی92

5-1-آزمون ضربه92

5-2-استحکام93

5-3-مقایسه استحکام کششی در نمونه دستی و RTM به کمک خلا []95

5-4-جمعبندی98

فصل 6-مراجع99

1. مقدمه

صنعتگران زیادی در سالیان گذشته فرآیند RTM را بعنوان روش تولید قطعات کامپوزیتی آزمایش کرده و بکار گرفتند، اما تنها تعداد کمی از آنها برای مدت زیادی از این روش استفاده کردند و تقریبا می­توان گفت هیچکدام از آنها RTM را بعنوان روش انحصاری خود نپذیرفتند.

عواملی چون هزینه­های ابزاری و نگهداری قالب، مشکلات چیدن تقویت­کننده­ها درون قالب، عملیات مجدد روی قطعه پس از قالبگیری بعلت وجود حباب یا چسبیدن قطعه به قالب، وجود عیوب و نواقص در مرحله پرشدن، کند بودن روند تولید، بالا بودن قیمت تمام شده و همچنین خسارات وارده طی فرآیند ساخت، باعث می­شد تا از دیدگاه بسیاری از تولیدکنندگان، فرآیند RTM فرآیندی با هزینه و حجم تولید متوسط محسوب نشود. این مشکلات، باعث می­شدند تا از روش RTM، تنها برای ساخت قطعات ساده و تخت، با ابعاد نسبتا کوچک، استفاده شود.

به همین دلیل، از زمان اولین استفاده­های صنعتی فرآیند در دهه هفتاد، تا به امروزه اصلاحات زیادی برروی آن انجام شده است.

1. فرآیندهای اصلاحی مهم RTM

بمنظور حذف معایب و نقایص فرآیند RTM، و بهبود کیفیت قطعات کامپوزیتی تولید شده به این روش، تا به امروزه، اصلاحات زیادی برروی آن انجام شده است.

با توجه به برطرف شدن معایب فرآیند در روش­های جدید و اصلاحی RTM، اعتماد تولیدکنندگان به این روش روزبه­روز بیشتر شده است، بطوریکه امروزه آمارهای موجود از بکارگیری گسترده این فرآیند توسط صنعتگران حکایت دارد. در ذیل، برخی از مهمترین اشکال اصلاحی فرآیند RTM، بطور مختصر توضیح داده شده است.

1. فرآیند قالبگیری فشاری با انتقال رزین [1]CRTM

در این فرآیند، همانند فرآیند RTM الیاف پریفورم درون قالب قرار گرفته و رزین به داخل آن تزریق می­گردد. در یک فرآیند RTM، قالب قبل از شروع تزریق با اعمال نیروی نگهدارنده بطور کامل بسته می­شود، ولی در فرآیند CRTM، قالب در مرحله تزریق بطور جزئی باز است و هنگامی که مقدار مورد نیاز رزین به داخل قالب تزریق شد، قالب با اعمال نیروی خارجی شروع به بسته شدن می­نماید. این کار سبب اعمال فشار به رزین گردیده و موجب می­شود تا پس از پرشدن تمام قسمت­های قالب، مازاد رزین از قالب بیرون رانده شود. این قسمت از فرآیند، با فرآیندهای قالبگیری فشاری مشابهت دارد. در شکل دیگری از این فرآیند، همزمان با شروع عمل تزریق، نیمه دوم قالب بتدریج بسته می­شود. در این روش، سرعت بسته شدن چنان تنظیم می­شود که با پایان یافتن عمل تزریق، قالب نیز بطور کامل بسته شده باشد. این شکل از فرآیند CRTM، در عمل کمتر مورد توجه قرار می­گیرد.

مهمترین مزیت این روش نسبت به فرآیند RTM سنتی این است که قالبگیری قطعات با کسر حجمی الیاف بالاتر را میسر می­سازد؛ علاوه براین مدت زمان مرحله پرشدن بطور چشمگیری کاهش می­یابد. اما هزینه­های ابزاری در این روش نسبتا زیاد بوده و علاوه براین، کنترل پارامترهای مختلف فرآیند پیچیده و مشکل می­باشد. مشکل دیگر این روش آن است که احتمال عدم اشباع مناسب الیاف و همچنین، تخریب هسته­های فومی و پدیده فشردگی الیاف وجود دارد.

1. فرآیند قالبگیری با انتقال رزین به کمک خلاء [2]VARTM

پس از ابداع فرآیند قالبگیری با انتقال رزین، RTM، و وجود بعضی مشکلات در این روش، بویژه در تزریق رزین، یکی از اصلاحاتی که روی این فرآیند انجام شد بکارگیری خلاء بود. این فرآیند جدید که اصول کلی آن مشابه فرآیند RTM است، قالبگیری با انتقال رزین به کمک خلاء یا VARTM نامیده می­شود. در این فرآیند، یک خلاء نسبی رزین را از داخل لوله تغذیه به داخل قالب می­کشاند؛ بطوریکه تمام محفظه قالب بطور یکنواخت از رزین پر می­شود.

از مهمترین مزایای این روش نسبت به فرآیند RTM سنتی، فشار تزریق پایین می­باشد؛ این مساله امکان استفاده از تجهیزات تزریق ارزان قیمت را در فرآیند RTM میسر می­سازد، که مسلماً تأثیر مستقیمی بر قیمت تمام شده تولید قطعات کامپوزیتی خواهد گذاشت. علاوه براین، قطعات تولید شده بدین روش از کیفیت بالاتری برخوردار خواهند بود؛ چراکه استفاده از خلاء در مرحله پرشدن، موجب حذف بسیاری از عیوب و پدیده­های نامطلوب، از جمله تولید حباب در جبهه جریان، ایجاد حفره­های خشک در تقویت­کننده­ها و شسته شدن الیاف می­گردد. یکی دیگر از برتری­های مهم این روش اصلاحی نسبت به فرآیند RTM سنتی، امکان تولید قطعات کامپوزیتی وسیع با کیفیت مطلوب می­باشد.

1. فرآیند قالبگیری سبک با انتقال رزین LRTM

طی سالیان گذشته روش­های استاندارد اصلاحی مختلفی از فرآیندهای قالبگیری رزین پیشنهاد شده است. در این میان فرآیند قالبگیری سبک با انتقال رزین، LRTM، مورد توجه خاصی قرار گرفت. چراکه این روش توانست بسیاری از معایب و نقاط ضعف فرآیند RTM را برطرف سازد.

فرآیندی که امروزه تحت عنوان RTM مورد استفاده قرار می­گیرد، در واقع RTM سبک یا LRTM است که شکل اصلاح شده فرآیندهای سنتی می­باشد. این فرآیند اولین بار حدود 25 سال قبل در بلژیک بکار گرفته شد. در واقع ایده این فرآیند از روش قالبگیری با انتقال رزین بکمک خلاء یا [3]VARTM گرفته شده است که روشی برای تولید قطعات سبک با به کارگیری خلاء است. مراحل این فرآیند چنین می­باشد [29]:

• الیاف خشک از طاقه بریده شده و پس از شکل دادن در محفظه قالب قرار داده می­شوند.
• پس از آنکه الیاف در جای مناسب خود قرار گرفتند، قالب بسته و محکم می­شود.
• یک خلاء نسبی محفظه داخل قالب را فرا می­گیرد.
• رزین با مقدار مشخص و فشار کم به داخل قالب تزریق می­شود.
• خلاء نسبی رزین را در تمام قالب پخش کرده و تمام الیاف به رزین آغشته می­شوند.
• پس از گذشت زمان لازم برای پخت و سخت شدن قطعه، قالب باز شده و قطعه از آن جدا می­شود.

[1] Compression Resin Transfer Molding

[2] Vacuum Assisted Resin Transfer Molding

[3] Vacuum Assisted Resin Transfer Molding