Σύνθετα Υλικά: Χαρακτηρισμός και Ιδιότητες

Transcript

1 Σύνθετα Υλικά: Χαρακτηρισμός και Ιδιότητες Διδάσκοντες: Α. Παϊπέτης, Καθηγητής, Δρ. Μηχ/γος Μηχανικός Ν. Μ. Μπάρκουλα, Επ. Καθηγήτρια, Δρ. Μηχ/γος Μηχανικός 1

2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΥΝΘΕΤΑ ΘΕΩΡΙΑ ΑΣΚΗΣΗΣ 4 2

3 ΣΥΝΘΕΤΑ ΥΛΙΚΑ: ΔΟΜΙΚΑ Σωματίδια σωματίδια Ίνες Δομικά Πολύστρωτα σύνθετα υλικά -- Διαστρωμάτωση: e.g., [/9]s -- κέρδος: ισοσταθμισμένη, συνεπίπεδη δυσκαμψία Σύνθετα Sandwich -- χαμηλής πυκνότητας, κυψελωτός πυρήνας -- Κέρδος: βάρος, καμπτική ακαμψία Adapted from Fig , Callister 6e. Adapted from Fig , Callister 6e. (Fig is from Engineered Materials Handbook, Vol. 1, Composites, ASM International, Materials Park, OH,

4 Υφάσματα 4

5 Υφάσματα με Ίνες μίας Διεύθυνσης 5

6 Υφαντά Υφάσματα 6

7 Πολύστρωτες Πλάκες [45//9 2 /] Τ -45 [ 3// 45] S z z=h/2 [45//9 2 /] S [(/9) 3 ] Τ ή [/9] 3Τ z=-h/ [45//6] Q 45 7

8 Τεχνικές Μορφοποίησης PMC PMC Τεχνικές Ανοικτού Καλουπιού Τεχνικές Συνεχούς Παραγωγής Τεχνικές Κλειστού Καλουπιού Επίστρωση με το χέρι Επίστρωση με ψεκασμό Αυτόματη τοποθέτηση Με περιστροφή Φυγόκεντρη Περιτύλιξη Διέλαση Έγχυση Εξώθηση Εμποτισμός Σκλήρυνση Ατμόσφαιρα Σακούλα Κενού Με πρέσσα Εν ψυχρώ Εν Θερμώ Με μεταφορά ρητίνης Περιέλιξη Με πίεση Αυτόκλειστος Φούρνος 8

9 Μέθοδοι Επίστρωσης (Lay Up Techniques) Η Επίστρωση με το Χέρι (Hand Lay Up) Ξηρή Στρώση Ενίσχυσης Ρητίνη Εξωτερικό Στρώμα Επ ο ξεικής Ρητίνης (Gel Coat) 9

10 Μέθοδοι Επίστρωσης (Lay Up Techniques) Η Επίστρωση με Ψεκασμό των Ινών (Spray Up Technique) Ίνες Παροχή Πεπιεσμένου Αέρα Ρητίνη + Καταλύτης Ακροφύσιο Ψεκασμού Ινών Εξωτερικό Στρώμα Εποξεικής Ρητίνης (Gel Coat) 1

11 Οι Τεχνικές Μορφοποίησης με Καλούπια (Μoulding Techniques) Τεχνικές Διαμόρφωσης με Πρέσσα (Press Techniques) εν ψυχρώ ΣΤΑΔΙΟ ΚΛΕΙΣΙΜΑΤΟΣ ΚΑΛΟΥΠΙΟΥ ΣΤΑΔΙΟ ΑΝΟΙΓΜΑΤΟΣ ΚΑΛΟΥΠΙΟΥ Αρσενικό τμήμα Καλουπιού Gel Coat Ίνες + Μήτρα ΝΕΟ ΣΥΝΘΕΤΟ ΥΛΙΚΟ Θηλυκό τμήμα Καλουπιού 11

12 Οι Τεχνικές Μορφοποίησης με Καλούπια (Μoulding Techniques) Τεχνικές Διαμόρφωσης με Πρέσσα (Press Techniques) εν θερμώ Ψεκασμός Ινών Ροή Ρητίνης Αναρρόφηση Αέρα Μεταφορά προ - διαμορφωμένου εξαρτήματος στο κύριο Καλούπι Ρητίνη +Ίνες Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Τμήμα Μηχανικών Προθερμαινόμενο Επιστήμης Καλούπι Υλικών 12

13 Οι Τεχνικές Χύτευσης με Μεταφορά Ρητίνης (Resin Tranfer Moulding) Στεγανωτικό μέσον Ροή Ρητίνης με τη βοήθεια του κενού Αντικολλητική στρώση Και στρώμα διαπνοής Ενίσχυση Αγωγός Κενού Καλούπι 13

14 Οι Αεροστεγείς Τεχνικές Μορφοποίησης Η μέθοδος του Αυτόκλειστου Φούρνου (Κλιβάνου) (Αutoclave Bag Molding Process) 14

15 Οι Μορφοποιήσεις με Περιστροφή Η Φυγοκεντρική Μορφοποίηση (Centrifugal Forming) 1. τοποθέτηση ενίσχυσης 2. Έγχυση Ρητίνης υπό περιστροφή [α] [β] 3. Περιστροφή και Θέ ρ μανση για τον πολυμερ ι σμό καλούπια 4. Αφαίρεση έτοιμου προ ϊ όντος Σύστημα Τρ ο φοδοσίας Ρητ ί νης Βάση περιστροφής 15

16 Οι Μορφοποιήσεις με Περιστροφή Η Μέθοδος της Περιέλιξης των Ινών (Filament Winding) Νήματα Ινών Εντατήρες Λουτρό Ρητ ί νης Τύμπανο Περι έ λ ι ξης Φορείο Άξονας Περ ι στροφής Περιέλιξη Ράγες κίνησης (ελικοε ι δής) Φορείου 16

17 Μορφοποιήσεις με Διατάξεις Συνεxούς Η Εξώθηση (Εxtrusion) Παραγωγής 17

18 Μορφοποιήσεις με Διατάξεις Συνεxούς Παραγωγής H Μορφοποίηση με Έγχυση (Injection Moulding) Κόκκοι πλαστικού Στάδιο a Έμβολο Εξαγ ω γής καλούπι Περιστρεφόμενος Κοχλίας Χοάνη Τρ ο φοδοσίας Τήγμα πολυμερούς Στάδιο β Καλούπι Θερμαντικό στοιχείο Έμβολο Υδραυλικό Υγρό Στάδιο γ Στ άδιο δ Κοχλίας - Έμβολο Θερμαντικό στοιχείο Κινητήρας 18

19 Μορφοποιήσεις με Διατάξεις Συνεxούς Παραγωγής Η Παραγωγή Συνεχών Ευθύγραμμων Στοιχείων με Διέλαση/Εξέλαση (Pultrusion) ΣΥΣΚΕΥΗ ΕΛΞΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑ ΚΟΠΗΣ ΜΙΤΟΙ ΙΝΩΝ ΘΥΣΑΝΟΙ ΙΝΩΝ ΣΥΣ ΤΗΜΑ ΕΓΧΥΣΗΣ Ρ Η ΤΙΝΗΣ ΚΑΙ ΦΟΥ Ρ ΝΟΣ ΠΟΛΥΜΕΡΙΣΜΟΥ 19