جمعه ۱۰ فروردین ۱۴۰۳ - Friday 29 March 2024
کد خبر : 677
تاریخ انتشار : چهارشنبه 24 آگوست 2016 - 10:00
1,201 بازدید

فرآیندهای شکل دهی کامپوزیت ها- پالتروژن

پالتروژن 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 این مرحله امکان برش محصول در اندازه‏های دلخواه وجود دارد. این فرایند تا حدودی مشابه فرایند اکستروژن پلاستیکها و تولید پروفیلهای پلاستیکی است.
Pultrusion
از جمله مزایای این روش که یکی از باصرفه ‏ترین روشهای تولید کامپوزیتهاست، این است که درصد الیاف در آن بالاست و چون الیاف بصورت طولی آرایش می‏یابند، محصول دارای استحکام کششی و فشاری بسیار بالایی است. همچنین سطح محصول نهایی کاملاً صاف است و نیازی به فرآیندهای تکمیلی نیست.

مراحل فرآیند:
ورودی الیاف: الیاف تقویت کننده‏ به شکلی هستند که بطور پیوسته فرآیند امکان پذیر باشد. قفسه الیاف پیوسته، اولین قسمت خط فرآیند می‏باشد. بعد از قفسه الیاف، قفسه نمد الیاف شیشه یه پارچه‌ها سطح قرار دارد. حرکت الیاف از ناحیه آغشته ‏سازی می‏بایست کنترل شود تا از هرگونه پیچش و گره و آسیب محفوظ بماند. اینکار می‏تواند توسط راهنماهای فلزی، سرامیکی و یا تفلونی انجام ‏شود.
‍حمام آغشته‏‌سازی: آغشته‌‏سازی الیاف تقویت کننده، از اصول فرآیند پلتروژن می‌باشد. غوطه‏‌وری در حمام یک راه برای این کار است. در این روش الیاف از رو و زیر میله‌‏های آغشته‌‏سازی عبور داده می‏شوند تا از هم باز، و به رزین آغشته گردند. معمولاً در ساخت پروفیلهای پیچیده، بعد از حمام و قبل از قالب، از صفحاتی برای شکل دادن به الیاف آغشته به رزین، استفاده می‏‌کنند. پوشش این صفحات باید از جنسی مناسب باشد تا از وارد ساختن هرگونه تنش به الیاف آغشته ضعیف شده، جلوگیری به عمل آید. معمولاً این قطعات از جنس تفلون، پلی‏ اتیلن با جرم مولکولی بسیار بالا ، فولاد با پوشش کرم و یا آلیاژهای مناسب فولادی می‏باشند.
قالب: قالب پلتروژن، قلب این فرایند محسوب می‏شود. چرا که دما، کنترل کننده سرعت واکنش پخت، محل پخت رزین در قالب و شدت گرمای حاصل از پخت رزین می‏باشد. قطعه‌‏ای که کامل پخت نشده باشد، خواص فیزیکی و مکانیکی ضعیفی از خود نشان می‏دهد. همچنین اگر گرمای اضافی در قالب وجود داشته باشد، نقص و ترک حرارتی، موجب افت خواص الکتریکی، شیمیایی و مکانیکی قطعه می‏شود.
گیره و کشش: حداقل ۳ متر فاصله بین خروجی قالب و محل کشش می‏بایس تعبیه شود تا قطعه فرصت سرد شدن پیدا کند و در برابر فشار گیره کشش تغییر شکل ندهد. سه روش برای کشش مرسوم است؛ کشش رفت وبرگشتی متناوب، کشش رفت و برگشتی پیوسته و کشش توسط سیستم تسمه نقاله‏ای.
برش: هر خط پیوسته پلتروژن احتیاج به یک سیستم برش دارد تا طولهای مناسب از قطعه تحویل شود. هردو روش برش خشک و تر قابل استفاده می‏باشند. ولی در هر حال تیغه برش می‏‌بایست الماسه باشد. در صورتیکه سرعت خط بالا باشد، تیغه برش همراه پروفیل حرکت می‏کند.
مواد: با توجه به خواص مورد نظر، می‏توان از الیاف و رزینهای مختلفی استفاده نمود. الیاف تأمین کننده خواصی چون استحکام کششی و ضربه، سفتی و مانند آن می‏باشند ولی رزین تأمین کننده خواص فیزیکی مانند آتشگیری، مقاومت در برابر شرایط جوی، هدایت حرارتی و مقاومت شیمیایی می‏‌باشند. برای بهبود خواص نیز از انواع افزودنی‏ها استفاده می‌‏شود.
الیاف: در انتخاب الیاف سه ویژگی مورد بررسی قرار می‏گیرد: نوع الیاف (شیشه، آرامید و کربن)، شکل آنها ( Roving,Mat,Fabrics ) و آرایش یافتگی آنها.
الیاف شیشه مرسوم ترین نوع الیاف مورد مصرف می‏باشند. الیاف شیشه نوع الکتریکی ( E-grade )، استحکام کششی حدود Mpa 3450 و مدول کششی Gpa 70 و ازدیاد طول ۳ تا % ۴ دارند و با قطر و وزن مختلف در دسترس می‏باشند. سطح الیاف نیز متناسب با رزین کاربردی پوشش داده شده‌‏اند. برای کاربردهای خاص می‏توان از الیاف نوع S یا R استفاده نمود.

ماتریس پلیمری:
پلی استر غیر اشباع: هر دو نوع ایزو و ارتو فتالیک قابل استفاده می‏باشند. پلی استر مورد مصرف در فرآیند پلتروژن باید امکان ژل شدن و پخت سریع را داشته باشد تا قطعه از قالب جدا شود و بیرون کشیدن آن به سهولت انجام پذیرد. ویسکوزیته رزینهای معمول پلتروژن cP 500 می‏باشد. اگر ویسکوزیته رزین بالا باشد، می‏توان آنرا با مقادیری استایرن مخلوط نمود تا ویسکوزیته مناسب بدست آید. البته باید توجه داشت مقدار استایرن آنقدر زیاد نشود که بصورت واکنش نکرده یا پلی ‏استایرن درآید.
پراکسیدهای مورد استفاده در این فرآیند، باید در دمای بالاتر از محیط فعال شوند. به عنوان نمونه می‏توان به موارد زیر اشاره نمود:

Pultrusion2

به علت پیوندهای غیر اشباع، پلی استر پس از پخت ۷ درصد جمع‏شدگی نشان می‏دهد. این نقص می‏تواند توسط فیلر و افزودنی‏های Low Profile جبران گردد.
خواص الکتریکی پلی‏استر، قطعات آنرا مناسب برای کاربردهای ولتاژ بالا ساخته است. مقاومت در برابر شرایط محیطی پلی‏استر، متوسط تا خوب است. خواص بهتر توسط افزودنی‏ها و پارچه و پوشش (حتی بعد از فرآیند) قابل دستیابی است.
وینیل استر: این رزین نسبت به پلی‏استر دارای مقاومت خورندگی، خواص مکانیکی و حرارتی بهتری می‏باشد ولی حدود ۷۵ درصد گرانتر می‏باشد.
رزین اپوکسی: این رزین برای استفاده در دماهای بالاتر مناسبتر است ضمن آنکه خواص مکانیکی آن عالیست.
سایر رزینها: از رزینهای دیگری مانند فنولیک، پلی‏متیل متااکریلات و حتی ترموپلاستها استفاده نمود.
مواد افزودنی:
فیلر: در فرآیند پلتروژن پرکردن قالب اهمیت فراوانی دارد. برای این منظور از پرکننده‏ها استفاده می‏شود. بعد از رزین و الیاف، سومین بخش رزین را تشکیل می‏دهد. از معمولترین فیلرها، کربنات کلسیم، سیلیکات آلومینیم و هیدروکسید آلومینیم را می‏توان نام برد. با توجه به ویسکوزیته فرمولاسیون، تا ۵۰ درصد وزنی فیلراستفاده می‏شود.
عامل جدا کننده( release agent ): به منظور جداشدن قطعه از قالب، می‏بایست از یک عامل جداساز استفاده شود. این عامل نباید کاملاً ناسازگار با رزین باشد و همچنین سازگاری آن به حدی نباشد که به سطح قطعه مهاجرت نکند. همچنین باید قبل از پخت رزین مذاب شده باشد.
سایر افزودنی‏ها: در فرآیند پلتروژن می‏توان از انواع رنگدانه‏ها، افزودنی‏های بهبود خواص حرارتی و سایر مواد مرسوم در صنعت کامپوزیت استفاده نمود.
خواص: جهت مقایسه خواص پروفیلهای پالتروژن با سایر مواد جداول ذیل ارائه می‏گردد:

مقایسه خواص مکانیکی پروفیلهای پالتروژن با سایر مواد
Pultrusion3

مقایسه خواص فیزیکی-شیمیایی پروفیلهای پالتروژن با سایر مواد
Pultrusion4

مزایای پالتروژن: پلتروژن یکی از اقتصادی‏ترین روشهای تولید پروفیلهای کامپوزیتی مورد مصرف در صنایع ساختمان است.
از این فرآیند در ساخت قطعات سبک مقاوم در برابر خورندگی، سیستمهای عایق الکتریکی، سازه‏های ساحلی و بسیاری از کاربردهای دیگر استفاده می‏شود. ویژگیها و مزایای قطعات حاصل از این روش، در جدول زیر خلاصه شده است:

Pultrusion5

کاربردها:

کاربرد قطعات پالتروژنی محدوده وسیعی را در بر می‏گیرد:

PulApplication
منبع: پایگاه اینترنتی ایران کامپوزیت

نویسندگان :
چه امتیازی می دهید؟
5 / 5.00
[ 1 رای ]

برچسب ها : ،

ارسال نظر شما
انتشار یافته : ۰ در انتظار بررسی : 1
  • نظرات ارسال شده توسط شما، پس از تایید توسط مدیران سایت منتشر خواهد شد.
  • نظراتی که حاوی تهمت یا افترا باشد منتشر نخواهد شد.
  • نظراتی که به غیر از زبان فارسی یا غیر مرتبط با خبر باشد منتشر نخواهد شد.


تبليغات تبليغات تبليغات تبليغات