آشنایی با کارگاه کامپوزیت

فضای کاری با تجهیزات لازم برای شکل‌دهی، قالب‌گیری و شکل‌دهی با طیف وسیعی از مواد از جمله پلاستیک، فیبر شیشه، فیبر کربن و رزین. کارگاه کامپوزیت به منظور شکل دادن به مواد و ایجاد قالب و ریخته گری از اقلام اصلی و یا ایجاد تکثیر راه اندازی شده است. اصطلاح تولید کامپوزیت به استفاده از تقویت کننده الیاف با ماتریس رزین برای ایجاد محصولات سبک و قوی اشاره دارد. علاوه بر این ویژگی‌های فیزیکی چشمگیر، کامپوزیت‌ها همچنین مزایای اقتصادی ناشی از وزن کمتر و کاهش هزینه‌های ساخت را ارائه می‌کنند. فرآیندهای ساخت کامپوزیت معمولاً شامل نوعی قالب گیری برای شکل دادن به رزین و تقویت است. یک ابزار قالب لازم است تا به ترکیب رزین/الیاف شکل نیافته قبل و در حین پخت، شکل خود را بدهد. یک ماده کامپوزیت ترکیبی از دو ماده با خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوت است.در کارگاه کامپوزیت هنگامی که آنها با هم ترکیب می شوند، ماده ای را ایجاد می کنند که برای انجام یک کار خاص، به عنوان مثال، قوی تر، سبک تر یا مقاوم تر در برابر الکتریسیته است. آنها همچنین می توانند استحکام و سفتی را بهبود بخشند.

4 نوع مواد کامپوزیت چیست؟

چهار دسته اصلی کامپوزیت ها عبارتند از کامپوزیت های زمینه پلیمری (PMCs)، کامپوزیت های زمینه فلزی (MMCs)، کامپوزیت های زمینه سرامیکی (CMCs) و کامپوزیت های زمینه کربنی (CAMCs). به زبان ساده، کامپوزیت ها ترکیبی از اجزا هستند. در صنعت ما، کامپوزیت ها موادی هستند که از ترکیب دو یا چند عنصر طبیعی یا مصنوعی (با خواص فیزیکی یا شیمیایی متفاوت) ساخته می شوند که به عنوان یک تیم قوی تر از بازیکنان منفرد هستند. نمونه هایی از کامپوزیت ها بتن مسلح یک ماده مرکب است. با ریختن بتن در اطراف شبکه ای از کابل های فولادی ساخته می شود. همچنین نسبت هاردنر به رزین در کارگاه کامپوزیت توضیح داده می شود.

 سه نوع فرآیند تولید در کارگاه کامپوزیت وجود دارد: قالب گیری باز، قالب گیری بسته و قالب گیری پلیمری ریخته گری. انواع روش های پردازش در این دسته های قالب گیری وجود دارد که هر کدام مزایای خاص خود را دارند. به طور کلی، یک کامپوزیت از سه جزء تشکیل شده است: (1) ماتریس به عنوان فاز پیوسته. (2) تقویت‌کننده‌ها به‌عنوان فاز ناپیوسته یا پراکنده، از جمله فیبر و ذرات؛ و (3) منطقه بین فاز ظریف که به عنوان رابط نیز شناخته می شود. مواد کامپوزیت معمولاً برای ساختمان‌ها، پل‌ها و سازه‌هایی مانند بدنه قایق، پانل‌های استخر، بدنه ماشین‌های مسابقه، غرفه‌های دوش، وان حمام، مخازن ذخیره‌سازی، گرانیت تقلیدی و سینک‌ها و میزهای مرمری پرورشی استفاده می‌شوند. آنها همچنین به طور فزاینده ای در کاربردهای عمومی خودرو مورد استفاده قرار می گیرند.

بررسی کامپوزیت های فلزی در کارگاه کامپوزیت 

در علم مواد، کامپوزیت زمینه فلزی (MMC) یک ماده مرکب با الیاف یا ذرات پراکنده در یک زمینه فلزی مانند مس، آلومینیوم یا فولاد است. فاز ثانویه معمولاً یک سرامیک (مانند آلومینا یا کاربید سیلیکون) یا فلز دیگری (مانند فولاد) است. کامپوزیت ها در حال حاضر در کاربردهای وسایل نقلیه و تجهیزات، از جمله پانل ها، قاب ها، اجزای داخلی و سایر قطعات مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از کاربردهای زیرساخت مرکب شامل ساختمان‌ها، جاده‌ها، پل‌ها و شمع‌ها هستند. اصطلاح سازه های مرکب به سازه هایی اطلاق می شود که در آنها از مصالح مختلفی مانند چوب، فولاد، بتن و بنایی با هم برای ساخت و ساز استفاده می شود. رایج ترین نوع ساخت کامپوزیت استفاده از فولاد و بتن برای تشکیل سازه های کامپوزیت فولاد-بتن است.

کامپوزیت از چه اجزایی تشکیل شده است؟

دو جزء اصلی در یک کامپوزیت ماتریس و فیبر هستند. ماتریس ماده پایه است در حالی که فیبر ماده را تقویت می کند. مواد کامپوزیت از دو یا چند ماده مختلف تشکیل شده اند که به آنها ماتریس و تقویت کننده گفته می شود. هر ترکیب به دلیل توانایی خود در ارائه عملکرد قابل پیش بینی و تکرارپذیر برای مطابقت با نیازهای برنامه انتخاب می شود. مواد کامپوزیت از ترکیب دو ماده ساخته می شوند که یکی از مواد تقویت کننده (الیاف) و ماده دیگر ماتریس (رزین) است. ترکیب فیبر و ماتریس ویژگی های برتری نسبت به هر یک از مواد مورد استفاده به تنهایی ارائه می دهد.

کامپوزیت ها در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند که که در کارگاه کامپوزیت مورد بررسی قرار میگرد. در آن مقاومت در برابر خوردگی و عملکرد (در محیط های نامطلوب) حیاتی است. به طور کلی، رزین های درجه یک مانند ایزوفتالیک یا وینیل استر برای برآورده کردن مشخصات مقاوم در برابر خوردگی مورد نیاز هستند.

مزایای مواد کامپوزیت چیست؟

• *به عنوان دقت ابعادی قالب گیری شده. *قالب گیری های تکرار شونده.
• *مقاومت شیمیایی.
• *قطعات تلفیقی و عملکرد.
• *مقاومت در برابر خوردگی.
• *انعطاف پذیری طراحی
• *بادوام
• *مدول خمشی بالا برای حمل بارهای سخت. *استحکام ضربه بالا
• *عملکرد بالا در دماهای بالا

در مقایسه با مواد فرفورژه، کامپوزیت ها شکننده تر هستند و راحت تر آسیب می بینند. در کارگاه کامپوزیت تست کشش مورد بررسی قرار میگیرد. برخی از مشکلات در تعمیر آنها وجود دارد. به عنوان مثال، مواد نیاز به حمل و نقل و نگهداری در یخچال دارند. به طور مشابه، تجهیزات خاصی برای پخت گرم در بسیاری مورد نیاز است

مواد هسته ای که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند ممکن است فوم های پلیمری مانند پلی اورتان، پی وی سی یا اکریلیک، یا ساختارهای لانه زنبوری ساخته شده از آلومینیوم، کاغذ، Nomex - (کاغذ مبتنی بر Kevlar) یا سایر پلیمرها باشند. ویژگی های جهت دار در کامپوزیت ها ناهمسانگرد هستند، بنابراین کامپوزیت ها ممکن است در هر جهت دارای خواص متفاوتی باشند که به آنها غیر همگن نیز می گویند. از طرف دیگر فلزات همسانگرد هستند، بنابراین خواص آنها در همه جهات یکسان است یا همگن هستند.

تفاوت بین مواد کامپوزیت و فولاد چیست؟

کامپوزیت ها در برابر آسیب آب و هوا و سایر مواد شیمیایی خشن که معمولاً موادی مانند فولاد را از بین می برند، مقاومت می کنند. شما اغلب کامپوزیت ها را در کاربردهایی پیدا خواهید کرد که در آن آلومینیوم و فولاد ضد زنگ به طور سنتی استفاده می شود، زیرا در کاربردهایی که خوردگی می تواند مشکل ساز باشد، به همان خوبی یا بهتر عمل می کند. فولادهای مرکب متداول در ساخت و ساز عبارتند از عرشه فلزی با پرکننده های بتنی و تیرهای فولادی با اتصالات تعبیه شده در بتن. چنین سیستم‌هایی در ساخت ابرسازه‌های چند طبقه در سرتاسر جهان مؤثر بوده‌اند.

نتیجه گیری

در کارگاه کامپوزیت به مسائلی همچون تاریخچه کامپوزیت ها، کاربرد در صنعت، بررسی قالب های مناسب،آماده سازی قالب جهت واکس زدن، ترکیب هارنر و رزین، اضافه کردن پارچه های فیبر کربن و در نهایت استفاده از پمپ خلا و در نهایت خارج کردن قطعه از قالب مورد نظر. بنابراین گروه آموزشی پارس پژوهان با برگزاری دوره های تخصصی مهندسی مواد ومتالورژی، مهندسی مکانیک و... همچون ساخت کامپوزیت به شما عزیزان کمک میکند تا هر چه سریعتر وارد صنعت کامپوزیت شوید.

نویسنده: مصطفی عینعلی، کارشناس دپارتمان مواد و متالورژی گروه آموزشی پارس پژوهان