kompozit (társított) anyagok feldolgozása
DESCRIPTION
Kompozit (társított) anyagok feldolgozása. A kompozit anyagok csoportosítása A szemcsés, szálas és réteges kompozitok gyártása. A kompozitok típusai. Példák: Szemcsés: pl. beton (cement + kavics) Szálas: pl. üvegszálas poliészter (üvegszál + műgyanta) - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
1
Kompozit (társított) anyagok feldolgozása
A kompozit anyagok csoportosítása
A szemcsés, szálas és réteges kompozitok gyártása
2
A kompozitok típusai
Példák:
•Szemcsés: pl. beton (cement + kavics)
•Szálas: pl. üvegszálas poliészter (üvegszál + műgyanta)
•Réteges: pl. Arall (alumínium és aramid lemezek)
3
Szemcsés kompozitok:ezüst-volfram érintkező
a) Sajtolás
b) Sajtolt volfram por előgyártmány
c) Zsugorított volfram alapanyag
d) A pórusok kitöltése olvadt ezüsttel 5.5. á.
4
Szemcsés kompozitok: a tiszta Pt és a 12,5% ThO-t tartalmazó Pt kúszása
Következtetés: a diszperz ThO (tórium-oxid) szemcsék növelik a kúszásállóságot
5
Szálerősítésű kompozitok
6
Szálerősítésű kompozitokalapanyagai: szálak
• Üvegszál: olvadt üvegből fokozatosan húznak 6…12 μm átmérőjű szálakat, melyeket köteg, paplan vagy szövet formában hoznak forgalomba
• Grafit (karbon) szál: különféle karbonláncú vegyületeket tartalmazó alapanyagok pirolízisével, nyújtásával hoznak létre a szálirányban összefüggő grafit kristályokat
7
Szálerősítésű kompozitokalapanyagai: hordozó (mátrix)
• A hordozóanyagok különféle, rendszerint két komponensű, hőre keményedő műgyanták
• A műgyanta egyik komponense a folyékony polimer, amelyhez a térhálósító adalékokat hozzákeverve, majd a szálakat, töltőanyagokat bedolgozva kikeményítik
8
Szálerősítésű kompozitok jellegzetes példái
• Leggyakrabban üveg- vagy karbon szál és műgyanta alapanyagból készülnek
• Üvegszál erősítésű polimerek:GFRP: Glass Fiber Reinforced Polymer
• Karbonszál erősítésű polimerek:CFRP: Carbon Fiber Reinforced Polymer
• Legősibb szálerősítésű kompozit a vályog tégla volt (Mezopotámia, 5-6000 éve)
9
Szálerősítésű kompozitok:a szálak körüli feszültség mező
A szál és a hordozóanyag kötése egymáshoz (elérhető nyírófeszültség)
A terhelés átadása a szál és a hordozó-anyag között (adhéziós kötéssel) 5.11. á.
10
Szálerősítésű kompozitok:az Rm és E változása
a szálak mennyiségének függvényében
11
Szálerősítésű kompozitok:az Rm és E változása
az orientáció függvényében
12
Szálak gyártása (példa)
A szálakat alkotó anyagot valamilyen hordozó szálra viszik fel, pl. a bórt volframszálra, a szenet poliakrilnitril szálra
Felvitel után izzítással állítják be a végleges tulajdonságokat
13
Szálerősítésű kompozitok:szalagok előállítása
Szálak bevonása fémfóliával, majd a kettő egyesítése izzítással
14
Szálerősítésű kompozitok:táblák gyártása
15
Szálerősítésű kompozitok:rétegelt idomok gyártása
16
Szálerősítésű kompozitok:rétegelt idomok gyártása kézzel
17
Szálerősítésű kompozitok:csövek gyártása
18
Szálerősítésű kompozitok:csövek gyártása - elrendezés
19
Szálerősítésű kompozitok:profilok előállítása öntéssel
A szálakat körülvevő tér kitöltése hordozóanyaggal különféle módokon:
a) kapilláris hatásb) nyomásos öntésc) vákumozásd) folyamatos öntés
20
Réteges kompozitok
Különféle fémek egyesítése réteges kompozittá
a) hengerléssel c) sajtolással b) robbantással d) forrasztással
21
Réteges kompozitok: síléc
22
Réteges kompozitok: arall
23
Fa alapú kompozitok:áttekintés
1. rétegelt lemez 2. farost lemez 3. pozdorjalap
4. Faforgácslap 5. OSB lap 6. parafa
24
Fa alapú kompozitok (1)• Rétegelt lemez (furnér lemez)
– Vékony falemezeket kötőanyaggal egyesítenek
– A szálirány 90o-ban változó, emiatt az anizotrópia csökken, a szilárdság javul
• Farost lemez– Rostjaira bontott faanyag és formaldehid
gyanta keveréke– Préshengerléssel formázzák végső
méretre
25
Fa alapú kompozitok (2)• Pozdorja lap
– Kender és len szártöredék és hőre keményedő műgyanta alkotja
– A masszát táblákká sajtolják• Faforgács lap
– Szárított faforgácsot karbamid gyantával kötnek össze
– Magas hőmérsékleten táblákká préselik és a felületeket csiszolják
26
Fa alapú kompozitok (3)• OSB lap
– Irányított forgácsirányú falemez – rönkfából aprítanak rövid szalagokat, ezeket orientáltan helyezik el és gyantával összekötik
– A lapokat nagy nyomáson, 215 Co hőmérsékleten sajtolják össze táblává
• Parafa– Parafa granulátumból sajtolnak különböző
termékeket
27
Kompozit anyagból készült szerkezetek
• Miért alkalmazunk kompozit anyagokat?Mert kedvezőbb tulajdonságok érhetők el így, mint az egynemű anyagokkal.
• Hogyan definiáljuk az igényeket?A szerkezet funkciója és igénybevétele alapján.
• Mi az anyagválasztás vezérgondolata?„Material tailoring” – anyag szabászatMinden feladatra a legjobb megoldás!
28
Kompozit anyagból készült szerkezetek Példa: kerékpár váz
• Lehetséges váz anyagok:– Acél cső– Alumínium, titán cső– Kompozit anyag – speciális alak
• A kompozit váz alkalmazásakor az anyag, alak, méret és a gyártási mód összehangolása szükséges
29
Kompozit anyagból készült szerkezetek Példa: versenyautó váz
• A Forma-1 autók karosszériája karbon szál erősítésű kompozit anyagból készül
• A karosszéria merevségét a szendvics szerkezet fokozza (két sík réteg között méhsejt mintázatú összekötő cellák)
• Előny: kis tömeg, nagy szilárdság, az egyedi gyártás viszonylagos olcsósága
30
Kompozit anyagból készült szerkezetek Példa: széllovas (windsurf)
• Test: több rétegű kompozit héj, belső merevítések, az üregeket kitöltő hab
• Árbóc: üvegszállal erősített polimer (lehet fém-fém kompozit is)
• Vitorla: rövid szálakkal erősített, szövött vagy öntött kompozit anyag (kevlar)
• Uszony: üvegszállal erősített polimer• Árbóc gyök: poliuretán rugó
31
Kompozit anyagból készült szerkezetek Példa: repülőgép ülés váz
• A hagyományos ülés váz anyaga alumínium
• Kísérleti szinten alkalmaznak kompozit vázat is
• A váz eltérő igénybevételű helyein az erősítő szálak mérete és sűrűsége más
• A kompozit vázú ülés könnyebb a fém ülésnél, ezért több terhet vihet a gép
32
Összefoglalás • A kompozit anyagok tetszőleges
igények szerint alakíthatóak, mindig a szerkezet funkciójának és igénybevételének megfelelően
• A szemcsés, szálas és rétegelt kompozitok önmagukban, és egymással kombinálva is használatosak.