Бос (композиттер) - Void (composites)

A жарамсыз а-да полимермен және талшықтармен толтырылмаған болып қалады композициялық материал. Бос орындар, әдетте, материалдың сапасыз өндірісінің нәтижесі болып табылады және әдетте жағымсыз болып саналады. Бос жерлер композиттің механикалық қасиеттеріне және қызмет ету мерзіміне әсер етуі мүмкін. [1] Олар негізінен матрицалық басым қасиеттерді төмендетеді, мысалы, интерламинарлық ығысу күші, бойлық қысым күші және көлденең беріктік шегі.[2] Бос жерлер жарықтың пайда болу алаңы ретінде жұмыс істей алады, сонымен қатар ылғалдың құрамына енуіне және үлес қосуына мүмкіндік береді анизотропия құрама.[3][4] Аэроғарыштық қосымшалар үшін жарамсыз мазмұн шамамен 1% құрайды, ал сезімталдығы төмен қосымшалар үшін 3-5% құрайды. Бос құрамның аздап ұлғаюы маңызды мәселелер туғызбайтын сияқты көрінгенімен, көміртекті талшық күшейтілген құрамның бос құрамының 1-3% жоғарылауы механикалық қасиеттерді 20% дейін төмендетуі мүмкін [5] Композиттердегі бос мазмұн мазмұн деп аталады, арақатынас ретінде ұсынылады бос қатынас, мұнда қуыстардың, қатты материалдың және көлемнің көлемі ескеріледі. Бос қатынасты төмендегі формула бойынша есептеуге болады, мұндағы e - композиттің бос коэффициенті, Vv бұл бос орындардың көлемі, ал Vт көлемді материалдың көлемі.

Бос жерлердің пайда болуы

Бос жерлер композициялық құрылымдардағы ақаулар болып саналады және олардың жасалу жолына және матрицалық түріне байланысты композиттерде пайда болатын бірнеше типті бос орындар бар.[5] Бос орындардың саны мен орналасуына әсер етуі мүмкін басқа факторлардың қатарына жатады алдын-ала сіңдіру, беттік морфология, емдеу параметрлері, тығыздау қысымы, талшықтардың көпірі, шамадан тыс шайыр қан кету және қабаттың қалыңдығы.[6]

Жоғары шайыр тұтқырлық композициядағы бос жерлерді шығаруы мүмкін. Тұтқырлығы жоғары шайыр немесе матрица үшін іргелес талшықтар арасындағы бастапқы бос кеңістіктерге ену қиын. Бұл талшық бетіне жақын бос жерлердің пайда болуына әкеледі. Бұл талшықтардың алдын-алу талшықтар бір-біріне тығыз оралған кезде өте күрделі міндет болады [7]

Өңдеудегі қателіктерге байланысты жоғары пропорцияны композиттен алуға болады. Егер емдеу үшін пайдаланылатын температура белгілі бір матрица үшін тым төмен болса, толық газсыздандыру болмауы мүмкін. Алайда, егер емдеу үшін температура белгілі бір матрица үшін тым жоғары болса, гелация өте тез пайда болуы мүмкін және бос орындар әлі де болуы мүмкін.[8] Мысалы, егер ламинат композициясы белгілі бір матрица үшін тым төмен температурада емделсе, шайырдың тұтқырлығы жоғары болып қалуы және жеке қабаттар арасындағы бос кеңістікті жоюға кедергі келтіруі мүмкін. [9] Кейбір шайырлар бөлме температурасында емделе алады, ал басқа шайырлар үшін температура 200 ° C-қа дейін қажет, бірақ белгілі бір матрица үшін қажетті температурадан жоғары немесе төмен емдесе, композиттегі бос жерлер көбейеді. Егер шайыр инъекциясында инъекция қысымы болса пультрузия бұл процесс жеткіліксіз, шайыр немесе матрица талшықтардың қабатын ендіре алмауы мүмкін, ол талшықтарды боссыз толығымен сулайды.[7] Шайырды араластыру кезінде немесе талшықты арматурада екі масштабты саусақпен газды механикалық тұтқындау нәтижесінде ұсталған ауа немесе көпіршіктер пайда болуы мүмкін.[10]. Егер бұл көпіршіктер талшықтардың сулануына немесе композицияны емдеуге дейін жойылмаса, көпіршіктер соңғы композициялық құрылымда кездесетін қуыстарға айналуы мүмкін.[9]

Бос орындарды азайту

Бос жерлер композициялық материалдардағы ақаулар ретінде қарастырылатындықтан, композиттердегі қуыстарды азайтудың көптеген әдістері қолданылады. Дәстүр бойынша, вакуумдық пакеттер жүйесін және автоклавты қысым мен жылу кезінде пайдалану бос жерлердің пайда болуын азайтады немесе болдырмайды.

Вакуумдық пакеттер жүйесі автоклав - термостет композиттері үшін төмен қуыс құрамға жету үшін өндірістік процестерде қолданылатын кең таралған әдіс. Вакуумды эвакуациялау - бұл вакуумдық желілер арқылы шайыр мен талшықтар желісінен бос жерлерді физикалық тасымалдау арқылы қуыстардың әсерлі мөлшерін азайту тәсілі және оған шайырдың тұтқырлығы әсер етеді. Автоклав қысымы ұсталған ауа мен артық шайырды кетіруде вакуумға көмектесу үшін қолданылады, сонымен бірге ұшқыш заттардың шайырдан жоғары температурада шығуын болдырмайды [11].

Инъекция ағынының жылдамдығын оңтайландыру көбінесе шайыр трансферті құйылған (RTM) немесе вакуумды көмекші шайыр инфузиясы (VARI) құрамындағы бос жерлерді азайту үшін есептеледі. Инъекция кезеңінде сұйық шайыр талшықтарды қатып, қатып қалмас бұрын сіңдіреді, көбінесе инъекция кезінде бөлікте бос орын пайда болады. Сұйықтық ағынының жылдамдығы (v) мен макроқуыстардың пайызы арасындағы алгоритм арқылы (V)1) және микроқабырғалар (V2)

оңтайландырылған жылдамдықты алуға және RTM және VARI композиттеріндегі бос жерлерді азайтуға болады, осылайша композиттің қасиеттері жақсарады [12][13].

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ ASTM D2734-09, арматураланған пластмассаның бос құрамына арналған стандартты сынау әдістері, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2009, www.astm.org
  2. ^ Мехдихани, М; Горбатих, Л; Верпоест, мен; Ломов, С (2018). «Талшықпен нығайтылған полимерлі композиттердегі бос орындар: олардың түзілуіне, сипаттамаларына және механикалық өнімділікке әсеріне шолу». Композициялық материалдар журналы. 53 (12): 1579–1669. дои:10.1177/0021998318772152.
  3. ^ Мехдихани, М; Steensels, E; Стандаерт, А; Валлонс, К; Горбатих, Л; Ломов, С (2018). «Көміртекті талшық композициялық ламинаттардағы матрицалық жарықтарды анықтау және сандық анықтауға арналған көп масштабты цифрлық корреляция емдеу циклімен бақыланатын бос орындар болмаған кезде және болмаған кезде». Композициялар B бөлімі: Инженерлік. 154: 138–147. дои:10.1016 / j.compositesb.2018.07.006.
  4. ^ Hull, D., & Clyne, T. (1996). Талшық сәулеті - бос орындар. Композициялық материалдар туралы кіріспеде (2-ші басылым, 55-56-беттер). Кембридж: Кембридж университетінің баспасы.
  5. ^ а б Лаковара, Боб (2013). «Неліктен автоклавты өңдеу композиттер өнеркәсібіне пайдалы». Жоғары өнімді композиттер. 23 (4): 261–265. дои:10.1016 / 0010-4361 (92) 90186-X.
  6. ^ Хейз, Б., және Гэммон, Л. (2004). Композициялық материалдардың бос анализі. ASM анықтамалығында 9-том: Металлография және микроқұрылымдар (9-том). ASM International. http://products.asminternational.org.prox.lib.ncsu.edu/hbk/do/highlight/content/V09_2004/D07/A09/s0504737.htm
  7. ^ а б Шакья, Н .; Ру, Дж .; Джесвани, А. (2013). «Шайыр инъекциясының пультрузия процесінде талшықтарды нығыздау тығыздауындағы шайыр тұтқырлығының әсері». Қолданбалы композициялық материалдар. 20 (6): 1173–1193. Бибкод:2013ApCM ... 20.1173S. дои:10.1007 / s10443-013-9320-0.
  8. ^ M. J. Yokota, SAMPE J., I4 (4), (1978) шайыр матрицалық композиттердің процедурасымен бақыланатын қатаюы.
  9. ^ а б Харпер, Дж. Ф .; Миллер, Н.А .; Yap, S. C. (1993). «Prepreg көміртекті талшықты эпоксидті шайырды емдеу кезінде температура мен қысымның әсері». Полимер-пластмасса технологиясы және техникасы. 32 (4): 269–275. дои:10.1080/03602559308019234.
  10. ^ Лебель, Ф .; Фанаей, А.Е .; Руис, Е .; Trochu, F. (2014). «Екі жақты масштабты талшықты арматураларда бос түзілісті азайту үшін ағынның оңтайлы жылдамдығын болжау». Халықаралық материал қалыптастыру журналы. 7: 93–116. дои:10.1007 / s12289-012-1111-x.
  11. ^ Boey, F.Y.C; Lye, S.W (1992). «Термозет композиттерін автоклавпен өңдеудегі бос орындардың азаюы: 1 бөлім: қуыстардың азаюына жоғары қысым әсерлері». Композиттер. 23 (4): 261–265. дои:10.1016 / 0010-4361 (92) 90186-X.
  12. ^ Руис, Е; Ахим, V; Соукане, С; Trochu, F; Бреард, Дж (2006). «Шайыр трансферлі композицияларда микро / макроқуыс түзілуін азайту үшін инъекция ағынының жылдамдығын оңтайландыру». Композиттер ғылым және технология. 66 (3): 475–486. дои:10.1016 / j.compscitech.2005.06.013.
  13. ^ Алмазан-Лазаро, Дж .; Лопес-Альба, Э .; Диас-Гарридо, Ф.А. (2018). «Компьютерлік көзқарастың ағымын бақылау тәсілі негізінде шайыр құю ​​кезінде композициялық созылу қасиеттерін жақсарту». Материалдар. 11 (12): 2469. дои:10.3390 / ma11122469.