Saamgestelde en saamgestelde materiale vervaardiging

Eenvoudig gedefinieer, SAAMSTELLINGS of SAAMGESTELDE MATERIALE is materiale wat bestaan uit twee of meer materiale met verskillende fisiese of chemiese eienskappe, maar wanneer dit gekombineer word, word dit 'n materiaal wat anders is as die samestellende materiale. Ons moet daarop wys dat die samestellende materiale apart en afsonderlik in die struktuur bly. Die doel met die vervaardiging van 'n saamgestelde materiaal is om 'n produk te verkry wat beter is as sy bestanddele en die gewenste eienskappe van elke bestanddeel kombineer. As 'n voorbeeld; sterkte, lae gewig of laer prys kan die motivering agter die ontwerp en vervaardiging van 'n saamgestelde wees. Die tipe komposiete wat ons aanbied, is deeltjie-versterkte komposiete, veselversterkte komposiete insluitend keramiek-matriks / polimeer-matriks / metaal-matriks / koolstof-koolstof / hibriede komposiete, strukturele & gelamineerde & toebroodjie-gestruktureerde komposiete en nanokomposiete.

 

Die vervaardigingstegnieke wat ons in die vervaardiging van saamgestelde materiaal gebruik, is: Pultrusie, prepreg-produksieprosesse, gevorderde veselplasing, filamentwikkeling, pasgemaakte veselplasing, veselglas-spuitoplegproses, tufting, lanxied-proses, z-penning.
Baie saamgestelde materiale bestaan uit twee fases, die matriks, wat aaneenlopend is en die ander fase omring; en die verspreide fase wat deur die matriks omring word.
Ons beveel aan dat jy hier klik omLaai ons skematiese illustrasies af van saamgestelde en saamgestelde materiale vervaardiging deur AGS-TECH Inc.
Dit sal jou help om die inligting wat ons hieronder verskaf, beter te verstaan. 

 

• PARTIKELVERSTERKTE KOMPOSIETE : Hierdie kategorie bestaan uit twee tipes: Grootdeeltjie-komposiete en dispersie-versterkte komposiete. In eersgenoemde tipe kan deeltjie-matriks-interaksies nie op atoom- of molekulêre vlak behandel word nie. In plaas daarvan is kontinuummeganika geldig. Aan die ander kant, in dispersie-versterkte komposiete is deeltjies oor die algemeen baie kleiner in die tientalle nanometerreekse. 'n Voorbeeld van groot deeltjies saamgestelde is polimere waarby vullers gevoeg is. Die vullers verbeter die eienskappe van die materiaal en kan van die polimeervolume vervang met 'n meer ekonomiese materiaal. Die volume breuke van die twee fases beïnvloed die gedrag van die saamgestelde. Groot deeltjies komposiete word gebruik met metale, polimere en keramiek. Die CERMETS is voorbeelde van keramiek/metaal-komposiete. Ons mees algemene sermet is gesementeerde karbied. Dit bestaan uit vuurvaste karbiedkeramiek soos wolframkarbieddeeltjies in 'n matriks van 'n metaal soos kobalt of nikkel. Hierdie karbiedsamestellings word wyd gebruik as snygereedskap vir geharde staal. Die harde karbieddeeltjies is verantwoordelik vir die snyaksie en hul taaiheid word versterk deur die rekbare metaalmatriks. Sodoende verkry ons die voordele van beide materiale in 'n enkele samestelling. Nog 'n algemene voorbeeld van 'n groot deeltjie-komposiet wat ons gebruik, is koolstofswart deeltjies gemeng met gevulkaniseerde rubber om 'n saamgestelde met hoë treksterkte, taaiheid, skeur- en skuurweerstand te verkry. 'n Voorbeeld van 'n dispersie-versterkte komposiet is metale en metaallegerings wat versterk en verhard word deur die eenvormige verspreiding van fyn deeltjies van 'n baie harde en inerte materiaal. Wanneer baie klein aluminiumoksiedvlokkies by aluminiummetaalmatriks gevoeg word, kry ons gesinterde aluminiumpoeier wat 'n verbeterde hoëtemperatuursterkte het. 

 

• VESELVERSTERKTE KOMPOSIETE : Hierdie kategorie komposiete is in werklikheid die belangrikste. Die doelwit om te bereik is hoë sterkte en styfheid per eenheid gewig. Die veselsamestelling, lengte, oriëntasie en konsentrasie in hierdie komposiete is krities in die bepaling van die eienskappe en bruikbaarheid van hierdie materiale. Daar is drie groepe vesels wat ons gebruik: snorbaarde, vesels en drade. WHISKERS is baie dun en lang enkelkristalle. Hulle is van die sterkste materiale. Enkele voorbeelde van snormateriale is grafiet, silikonnitried, aluminiumoksied.  FIBERS aan die ander kant is meestal polimere of keramiek en is in polikristallyne of amorfe toestand. Die derde groep is fyn DRADE wat relatief groot deursnee het en dikwels uit staal of wolfram bestaan. 'n Voorbeeld van draadversterkte komposiet is motorbande wat staaldraad in rubber insluit. Afhangende van die matriksmateriaal, het ons die volgende samestellings:
POLIMEER-MATRIKS-KOMPOSITEE: Dit word gemaak van 'n polimeerhars en vesels as die versterkingsbestanddeel. 'n Subgroep hiervan, genoem Glasvesel-versterkte polimeer (GFRP) Composites bevat kontinue of diskontinue glasvesels binne 'n polimeer matriks. Glas bied hoë sterkte, dit is ekonomies, maklik om tot vesel te vervaardig, en is chemies inert. Die nadele is hul beperkte styfheid en styfheid, dienstemperature is slegs tot 200 – 300 Celsius. Veselglas is geskik vir motor liggame en vervoertoerusting, mariene voertuig liggame, stoor houers. Hulle is nie geskik vir lugvaart of brug maak nie as gevolg van beperkte styfheid. Die ander subgroep word genoem Koolstofvesel-versterkte polimeer (CFRP) Saamgestelde. Hier is koolstof ons veselmateriaal in die polimeermatriks. Koolstof is bekend vir sy hoë spesifieke modulus en sterkte en sy vermoë om dit by hoë temperature te handhaaf. Koolstofvesels kan ons standaard-, intermediêre, hoë en ultrahoë trekmoduli bied. Verder bied koolstofvesels wel diverse fisiese en meganiese eienskappe en is dus geskik vir verskeie pasgemaakte ingenieurstoepassings. CFRP-komposiete kan oorweeg word om sport- en ontspanningstoerusting, drukvate en lugvaartstruktuurkomponente te vervaardig. Nog 'n ander subgroep, die Aramid-veselversterkte polimeersamestellings, is ook hoësterkte- en modulusmateriale. Hul krag-tot-gewig-verhoudings is buitengewoon hoog. Aramidvesels is ook bekend onder handelsname KEVLAR en NOMEX. Onder spanning presteer hulle beter as ander polimeriese veselmateriale, maar hulle is swak in kompressie. Aramidvesels is taai, impakbestand, kruip- en moegheidsbestand, stabiel by hoë temperature, chemies inert behalwe teen sterk sure en basisse. Aramidvesels word wyd gebruik in sportgoedere, koeëlvaste baadjies, bande, toue, optiese veselkabelsakke. Ander veselversterkingsmateriale bestaan maar word in 'n mindere mate gebruik. Dit is hoofsaaklik boor, silikonkarbied, aluminiumoksied. Die polimeermatriksmateriaal aan die ander kant is ook krities. Dit bepaal die maksimum dienstemperatuur van die samestelling omdat die polimeer oor die algemeen 'n laer smelt- en degradasietemperatuur het. Poliesters en vinielesters word wyd gebruik as die polimeermatriks. Harse word ook gebruik en dit het uitstekende vogweerstand en meganiese eienskappe. Poliimiedhars kan byvoorbeeld tot ongeveer 230 grade Celcius gebruik word. 
METAAL-MATRIKS-SAAMSTELLINGS: In hierdie materiale gebruik ons 'n rekbare metaalmatriks en die dienstemperature is oor die algemeen hoër as hul samestellende komponente. In vergelyking met polimeer-matriks-samestellings, kan dit hoër werkstemperature hê, nie-vlambaar wees en kan beter afbraakweerstand teen organiese vloeistowwe hê. Hulle is egter duurder. Versterkingsmateriale soos snorbaarde, deeltjies, aaneenlopende en diskontinue vesels; en matriksmateriale soos koper, aluminium, magnesium, titanium, superlegerings word algemeen gebruik. Voorbeeldtoepassings is enjinkomponente gemaak van aluminiumlegeringsmatriks wat met aluminiumoksied en koolstofvesels versterk is. 
KERAMIEK-MATRIKS-SAAMSTELLINGS: Keramiekmateriale is bekend vir hul uitstekende hoë temperatuurbetroubaarheid. Hulle is egter baie bros en het lae waardes vir breuktaaiheid. Deur deeltjies, vesels of snorbaarde van een keramiek in die matriks van 'n ander in te sluit, kan ons komposiete met hoër breuktaaihede bereik. Hierdie ingebedde materiale inhibeer basies kraakvoortplanting binne die matriks deur sommige meganismes soos om die kraakpunte af te buig of brûe oor kraakvlakke te vorm. As 'n voorbeeld, alumina wat met SiC-share versterk is, word gebruik as snygereedskap-insetsels vir die bewerking van harde metaallegerings. Dit kan beter werkverrigtings toon in vergelyking met gesementeerde karbiede.  
KOOLSTOF-KOOLSTOF KOMPOSIETE: Beide die versterking sowel as die matriks is koolstof. Hulle het hoë trekmoduli en sterktes by hoë temperature van meer as 2000 Celsius, kruipweerstand, hoë breuktaaihede, lae termiese uitsettingskoëffisiënte, hoë termiese geleidingsvermoë. Hierdie eienskappe maak hulle ideaal vir toepassings wat termiese skokweerstand vereis. Die swakheid van koolstof-koolstof-komposiete is egter die kwesbaarheid daarvan teen oksidasie by hoë temperature. Tipiese voorbeelde van gebruik is warmpersvorms, gevorderde vervaardiging van turbine-enjinkomponente. 
HIBRIEDE SAMESTELLINGS: Twee of meer verskillende tipes vesels word in 'n enkele matriks gemeng. 'n Mens kan dus 'n nuwe materiaal met 'n kombinasie van eienskappe pasmaak. 'n Voorbeeld is wanneer beide koolstof- en glasvesels in 'n polimeriese hars ingewerk word. Koolstofvesels bied lae digtheid styfheid en sterkte, maar is duur. Die glas aan die ander kant is goedkoop, maar het nie die styfheid van koolstofvesels nie. Die glas-koolstof-hibried-samestelling is sterker en taaier en kan teen 'n laer koste vervaardig word.
VERWERKING VAN VESELVERSTERKTE SAAMSTELLINGS: Vir deurlopende veselversterkte plastiek met eenvormig verspreide vesels wat in dieselfde rigting georiënteer is, gebruik ons die volgende tegnieke.
PULTRUSIE: Stawe, balke en buise van aaneenlopende lengtes en konstante deursnee word vervaardig. Deurlopende vesel rovings word geïmpregneer met 'n termohardende hars en word deur 'n staal matrys getrek om hulle voor te vorm tot 'n gewenste vorm. Vervolgens gaan hulle deur 'n presisie-gemasjineerde uithardingsmatrys om sy finale vorm te verkry. Aangesien die uithardingsmatrys verhit word, genees dit die harsmatriks. Trekkers trek die materiaal deur die matryse. Deur ingevoegde hol kerne te gebruik, is ons in staat om buise en hol geometrieë te verkry. Die pultrusie-metode is geoutomatiseer en bied ons hoë produksietempo's. Enige lengte van die produk is moontlik om te vervaardig. 
PREPREG PRODUKSIEPROSES: Prepreg is 'n aaneenlopende veselversterking voorafgeïmpregneer met 'n gedeeltelik uitgeharde polimeerhars. Dit word wyd gebruik vir strukturele toepassings. Die materiaal kom in bandvorm en word as 'n band gestuur. Die vervaardiger vorm dit direk en genees dit volledig sonder dat dit nodig is om enige hars by te voeg. Aangesien prepregs genesingsreaksies by kamertemperatuur ondergaan, word hulle by 0 Celsius of laer temperature gestoor. Na gebruik word die oorblywende bande by lae temperature teruggeberg. Termoplastiese en termohardende harse word gebruik en versterkingsvesels van koolstof, aramide en glas is algemeen. Om prepregs te gebruik, word die draer-rugpapier eers verwyder en dan word die vervaardiging uitgevoer deur die prepreg-band op 'n bewerkte oppervlak te lê (die oplêproses). Verskeie lae kan opgelê word om die verlangde diktes te verkry. Gereelde oefening is om die veseloriëntasie af te wissel om 'n kruislaag- of hoeklaaglaminaat te produseer. Laastens word hitte en druk toegepas vir uitharding. Beide handverwerking sowel as outomatiese prosesse word gebruik vir die sny van prepregs en oplê.
FILAMENT WINDING: Deurlopende versterkende vesels is akkuraat geposisioneer in 'n voorafbepaalde patroon om 'n hol   en gewoonlik silindiriese vorm te volg. Die vesels gaan eers deur 'n harsbad en word dan deur 'n geoutomatiseerde stelsel op 'n spil gewikkel. Na verskeie wikkelherhalings word verlangde diktes verkry en verharding word óf by kamertemperatuur óf binne 'n oond uitgevoer. Nou word die deurn verwyder en die produk word uit die vorm verwyder. Filamentwikkeling kan baie hoë sterkte-tot-gewig verhoudings bied deur die vesels in omtreks-, heliese en polêre patrone te wikkel. Pype, tenks, omhulsels word met hierdie tegniek vervaardig. 

 

• STRUKTURELE SAAMSTELLINGS: Oor die algemeen bestaan dit uit beide homogene en saamgestelde materiale. Daarom word die eienskappe daarvan bepaal deur die samestellende materiale en geometriese ontwerp van sy elemente. Hier is die belangrikste tipes:
LAMINÊRE SAMESTELLINGS: Hierdie strukturele materiale word gemaak van tweedimensionele velle of panele met voorkeur hoë-sterkte rigtings. Lae word gestapel en saamgesement. Deur die hoësterkterigtings in die twee loodregte asse af te wissel, verkry ons 'n samestelling wat hoë sterkte in beide rigtings in die tweedimensionele vlak het. Deur die hoeke van die lae aan te pas, kan 'n komposiet vervaardig word met sterkte in die voorkeurrigtings. Moderne ski word op hierdie manier vervaardig. 
TOORDBROODJIE PANELE: Hierdie strukturele samestellings is liggewig, maar het tog hoë styfheid en sterkte. Toebroodjiepanele bestaan uit twee buitenste velle gemaak van 'n stywe en sterk materiaal soos aluminiumlegerings, veselversterkte plastiek of staal en 'n kern tussen die buiteplate. Die kern moet liggewig wees en die meeste van die tyd 'n lae elastisiteitsmodulus hê. Gewilde kernmateriale is stywe polimeriese skuim, hout en heuningkoeke. Toebroodjiepanele word wyd gebruik in die konstruksiebedryf as dakmateriaal, vloer- of muurmateriaal, en ook in die lugvaartnywerhede.  

 

• NANOSAAMSTELLINGS: Hierdie nuwe materiale bestaan uit deeltjies van nanogrootte wat in 'n matriks ingebed is. Met behulp van nano-samestellings kan ons rubbermateriaal vervaardig wat baie goeie hindernisse vir lugpenetrasie is, terwyl hul rubbereienskappe onveranderd behou word.