Կոմպոզիտային նյութեր Արտադրություն

Պարզ ասած՝ ԿՈՄՊՈԶԻՏՆԵՐԸ կամ ԿԱԶՄԱԴՐԱԿԱՆ ՆՅՈՒԹԵՐԸ այն նյութերն են, որոնք բաղկացած են երկու կամ մի քանի նյութերից՝ տարբեր ֆիզիկական կամ քիմիական հատկություններով, բայց երբ դրանք միավորվում են, դառնում են նյութ, որը տարբերվում է բաղկացուցիչ նյութերից: Պետք է նշել, որ բաղկացուցիչ նյութերը կառուցվածքում մնում են առանձին և հստակ։ Կոմպոզիտային նյութի արտադրության նպատակն է ստանալ արտադրանք, որը գերազանցում է իր բաղադրիչները և համատեղում է յուրաքանչյուր բաղադրիչի ցանկալի հատկանիշները: Որպես օրինակ; ուժը, ցածր քաշը կամ ավելի ցածր գինը կարող են լինել կոմպոզիտային նյութերի նախագծման և արտադրության դրդապատճառը: Կոմպոզիտների տեսակը, որը մենք առաջարկում ենք, մասնիկներով ամրացված կոմպոզիտներ են, մանրաթելերով ամրացված կոմպոզիտներ, ներառյալ կերամիկական մատրիցային / պոլիմերային մատրիցային / մետաղական մատրիցով / ածխածնային-ածխածնային / հիբրիդային կոմպոզիտներ, կառուցվածքային և լամինացված և սենդվիչ կառուցվածքով կոմպոզիտներ և նանոկոմպոզիտներ:

 

Կոմպոզիտային նյութերի արտադրության մեջ մենք կիրառում ենք պատրաստման տեխնիկան՝ ցանքածածկ, նախապատման արտադրության գործընթացներ, մանրաթելերի առաջադեմ տեղադրում, թելերի փաթաթում, հարմարեցված մանրաթելերի տեղադրում, ապակեպլաստե լակի տեղադրման գործընթաց, տուֆտավորում, լանքսիդային գործընթաց, z-փակում:
Շատ կոմպոզիտային նյութեր կազմված են երկու փուլից՝ մատրիցից, որը շարունակական է և շրջապատում է մյուս փուլը. և ցրված փուլը, որը շրջապատված է մատրիցով:
Մենք խորհուրդ ենք տալիս սեղմել այստեղ, որպեսզիՆԵՐԲԵՌՆԵԼ AGS-TECH Inc.-ի կողմից արտադրվող կոմպոզիտների և կոմպոզիտային նյութերի մեր սխեմատիկ նկարազարդումները:
Սա կօգնի ձեզ ավելի լավ հասկանալ այն տեղեկատվությունը, որը մենք տրամադրում ենք ստորև: 

 

• ՄԱՍՆԻԿՆԵՐՈՎ ԱՌԱԺԱՆԱՑՎԱԾ ԿՈՊՈԶԻՏՆԵՐ. Այս կատեգորիան բաղկացած է երկու տեսակից՝ խոշոր մասնիկներով կոմպոզիտներ և դիսպերսիայով ուժեղացված կոմպոզիտներ: Նախկին տեսակի դեպքում մասնիկ-մատրիցան փոխազդեցությունները չեն կարող դիտարկվել ատոմային կամ մոլեկուլային մակարդակում: Փոխարենը վավեր է շարունակական մեխանիկան: Մյուս կողմից, դիսպերսիայով ուժեղացված կոմպոզիտներում մասնիկներն ընդհանուր առմամբ շատ ավելի փոքր են տասնյակ նանոմետրերի միջակայքում: Խոշոր մասնիկների կոմպոզիտի օրինակ են պոլիմերները, որոնց ավելացվել են լցոնիչներ: Լցանյութերը բարելավում են նյութի հատկությունները և կարող են փոխարինել պոլիմերային ծավալի մի մասը ավելի խնայող նյութով: Երկու փուլերի ծավալային մասնաբաժինները ազդում են կոմպոզիտների վարքագծի վրա: Խոշոր մասնիկների կոմպոզիտները օգտագործվում են մետաղների, պոլիմերների և կերամիկայի հետ: CERMETS-ը կերամիկական/մետաղական կոմպոզիտների օրինակներ են: Մեր ամենատարածված սերմետը ցեմենտացված կարբիդն է: Այն բաղկացած է հրակայուն կարբիդ կերամիկայից, ինչպիսիք են վոլֆրամի կարբիդի մասնիկները մետաղի մատրիցայում, ինչպիսիք են կոբալտը կամ նիկելը: Այս կարբիդային կոմպոզիտները լայնորեն օգտագործվում են որպես կարծրացած պողպատի կտրող գործիքներ: Կոշտ կարբիդի մասնիկները պատասխանատու են կտրման գործողության համար, և դրանց ամրությունը մեծանում է ճկուն մետաղական մատրիցով: Այսպիսով, մենք ստանում ենք երկու նյութերի առավելությունները մեկ կոմպոզիտում: Մեծ մասնիկների կոմպոզիտի մեկ այլ սովորական օրինակ, որը մենք օգտագործում ենք, ածխածնի սև մասնիկներն են, որոնք խառնվում են վուլկանացված կաուչուկի հետ՝ բարձր առաձգական ուժով, ամրությամբ, պատռվածքի և քայքայման դիմադրությամբ կոմպոզիտ ստանալու համար: Դիսպերսիայով ամրացված կոմպոզիտի օրինակ են մետաղները և մետաղական համաձուլվածքները, որոնք ամրացել և կարծրացել են շատ կոշտ և իներտ նյութի նուրբ մասնիկների միատեսակ ցրման արդյունքում: Երբ ալյումինի մետաղի մատրիցին ավելացվում են շատ փոքր ալյումինի օքսիդի փաթիլներ, մենք ստանում ենք սինթրած ալյումինի փոշի, որն ունի ուժեղացված բարձր ջերմաստիճանի ուժ: 

 

• Օպտիկամանրաթելով ԱՄՐԱՑՎԱԾ ԿՈՄՊՈԶԻՏՆԵՐ. կոմպոզիտների այս կատեգորիան իրականում ամենակարևորն է: Նպատակը, որին պետք է հասնել, բարձր ուժ և կոշտություն է մեկ միավորի քաշի համար: Այս կոմպոզիտներում մանրաթելերի բաղադրությունը, երկարությունը, կողմնորոշումը և կոնցենտրացիան կարևոր նշանակություն ունեն այս նյութերի հատկությունների և օգտակարության որոշման համար: Մենք օգտագործում ենք մանրաթելերի երեք խումբ՝ բեղեր, մանրաթելեր և մետաղալարեր: ԲԵՂԵՐ-ը շատ բարակ և երկար միայնակ բյուրեղներ են: Դրանք ամենաամուր նյութերից են։ Բեղի որոշ օրինակներ են գրաֆիտը, սիլիցիումի նիտրիդը, ալյումինի օքսիդը:  FIBERS-ը, մյուս կողմից, հիմնականում պոլիմերներ կամ կերամիկա են և գտնվում են բազմաբյուրեղ կամ ամորֆ վիճակում: Երրորդ խումբը նուրբ մետաղալարերն են, որոնք ունեն համեմատաբար մեծ տրամագծեր և հաճախ բաղկացած են պողպատից կամ վոլֆրամից: Լարով ամրացված կոմպոզիտային օրինակ է մեքենայի անվադողերը, որոնք ռետինե ներսում ներառում են պողպատե մետաղալարեր: Կախված մատրիցային նյութից, մենք ունենք հետևյալ կոմպոզիտները.
ՊՈԼԻՄԵՐ-ՄԱՏՐԻՑԱՅԻՆ ԿՈՄՊՈԶԻՏՆԵՐ. Դրանք պատրաստված են պոլիմերային խեժից և մանրաթելից՝ որպես ամրապնդող բաղադրիչ: Դրանց ենթախումբը, որը կոչվում է ապակե մանրաթելով ամրացված պոլիմերային (GFRP) կոմպոզիտներ, պարունակում են շարունակական կամ ընդհատվող ապակե մանրաթելեր պոլիմերային մատրիցում: Ապակին ապահովում է բարձր ամրություն, այն տնտեսական է, հեշտ է մանրաթելերի վերածվել և քիմիապես իներտ է: Թերությունները նրանց սահմանափակ կոշտությունն ու կոշտությունն են, սպասարկման ջերմաստիճանը մինչև 200-300 C է: Fiberglass-ը հարմար է ավտոմոբիլային մարմինների և տրանսպորտային սարքավորումների, ծովային տրանսպորտային միջոցների թափքերի, պահեստավորման տարաների համար: Սահմանափակ կոշտության պատճառով դրանք հարմար չեն ավիատիեզերական կամ կամուրջների համար: Մյուս ենթախումբը կոչվում է ածխածնային մանրաթելերով ամրացված պոլիմերային կոմպոզիտ (CFRP): Այստեղ ածխածինը մեր մանրաթելային նյութն է պոլիմերային մատրիցայում: Ածխածինը հայտնի է իր բարձր հատուկ մոդուլով և ուժով, ինչպես նաև դրանք բարձր ջերմաստիճաններում պահպանելու ունակությամբ: Ածխածնային մանրաթելերը կարող են մեզ առաջարկել ստանդարտ, միջանկյալ, բարձր և գերբարձր առաձգական մոդուլներ: Ավելին, ածխածնային մանրաթելերն առաջարկում են տարբեր ֆիզիկական և մեխանիկական բնութագրեր և, հետևաբար, հարմար են տարբեր հատուկ հարմարեցված ինժեներական կիրառությունների համար: CFRP կոմպոզիտները կարելի է համարել սպորտային և հանգստի սարքավորումներ, ճնշման անոթներ և օդատիեզերական կառուցվածքային բաղադրիչներ արտադրելու համար: Այնուամենայնիվ, մեկ այլ ենթախումբ՝ Արամիդ մանրաթելային ամրացված պոլիմերային կոմպոզիտները նույնպես բարձր ամրության և մոդուլային նյութեր են: Նրանց ուժի և քաշի հարաբերակցությունը չափազանց բարձր է: Արամիդ մանրաթելերը հայտնի են նաև KEVLAR և NOMEX ֆիրմային անուններով: Լարվածության պայմաններում նրանք ավելի լավ են գործում, քան մյուս պոլիմերային մանրաթելային նյութերը, բայց դրանք թույլ են սեղմման մեջ: Արամիդ մանրաթելերը կոշտ են, հարվածների դիմացկուն, սողացող և հոգնածության դիմացկուն, կայուն բարձր ջերմաստիճանի դեպքում, քիմիապես իներտ, բացառությամբ ուժեղ թթուների և հիմքերի: Արամիդ մանրաթելերը լայնորեն օգտագործվում են սպորտային ապրանքների, զրահաբաճկոնների, անվադողերի, պարանների, օպտիկամանրաթելային մալուխի պատյանների մեջ: Օպտիկամանրաթելային ամրապնդման այլ նյութեր կան, բայց օգտագործվում են ավելի փոքր չափով: Դրանք հիմնականում բոր, սիլիցիումի կարբիդ, ալյումինի օքսիդ են։ Մյուս կողմից, պոլիմերային մատրիցային նյութը նույնպես կարևոր է: Այն որոշում է կոմպոզիտային նյութի առավելագույն սպասարկման ջերմաստիճանը, քանի որ պոլիմերը սովորաբար ունի ավելի ցածր հալման և քայքայման ջերմաստիճան: Պոլիեսթերները և վինիլային եթերները լայնորեն օգտագործվում են որպես պոլիմերային մատրիցա։ Օգտագործվում են նաև խեժեր, որոնք ունեն գերազանց խոնավության դիմադրություն և մեխանիկական հատկություններ: Օրինակ, պոլիիմիդային խեժը կարող է օգտագործվել մինչև մոտ 230 աստիճան Ցելսիուս: 
ՄԵՏԱՂ-ՄԱՏՐԻՑԻ ԿՈՄՊՈԶԻՏՆԵՐ. Այս նյութերում մենք օգտագործում ենք ճկուն մետաղական մատրիցա, և սպասարկման ջերմաստիճանը հիմնականում ավելի բարձր է, քան դրանց բաղկացուցիչ բաղադրիչները: Պոլիմերային մատրիցային կոմպոզիտների հետ համեմատած, դրանք կարող են ունենալ ավելի բարձր աշխատանքային ջերմաստիճան, լինել ոչ դյուրավառ և ավելի լավ քայքայման դիմադրություն ունենալ օրգանական հեղուկների նկատմամբ: Այնուամենայնիվ, դրանք ավելի թանկ են: Ամրապնդող նյութեր, ինչպիսիք են բեղերը, մասնիկները, շարունակական և ընդհատվող մանրաթելերը; Սովորաբար օգտագործվում են մատրիցային նյութեր, ինչպիսիք են պղինձը, ալյումինը, մագնեզիումը, տիտանը, գերհամաձուլվածքները: Կիրառումների օրինակներ են շարժիչի բաղադրիչները՝ պատրաստված ալյումինե խառնուրդի մատրիցից՝ ամրացված ալյումինի օքսիդով և ածխածնի մանրաթելերով: 
ԿԵՐԱՄԻԿԱ-ՄԱՏՐԻՑԱՅԻՆ ԿՈՄՊՈԶԻՏՆԵՐ. Կերամիկական նյութերը հայտնի են իրենց ակնառու բարձր ջերմաստիճանի հուսալիությամբ: Այնուամենայնիվ, դրանք շատ փխրուն են և ունեն կոտրվածքի դիմացկունության ցածր արժեքներ: Մի կերամիկայի մասնիկներ, մանրաթելեր կամ բեղեր ներդնելով մյուսի մատրիցայի մեջ՝ մենք կարող ենք ստանալ ավելի բարձր ճեղքվածքային ամրություն ունեցող կոմպոզիտներ: Այս ներկառուցված նյութերը հիմնականում արգելակում են ճաքերի տարածումը մատրիցայի ներսում որոշ մեխանիզմներով, ինչպիսիք են ճաքերի ծայրերը շեղելը կամ ճեղքերի երեսների վրայով կամուրջներ ստեղծելը: Որպես օրինակ՝ կավահողերը, որոնք ամրացված են SiC բեղերով, օգտագործվում են որպես կտրող գործիքների ներդիրներ՝ կոշտ մետաղների համաձուլվածքների մշակման համար: Դրանք կարող են ավելի լավ արդյունքներ ցույց տալ՝ համեմատած ցեմենտացված կարբիդների հետ:  
Ածխածին-ածխածնային կոմպոզիտներ. և՛ ամրացումը, և՛ մատրիցը ածխածնային են: Նրանք ունեն բարձր առաձգական մոդուլներ և ամրություն 2000 C-ից բարձր ջերմաստիճանի դեպքում, սողացող դիմադրություն, բարձր ճեղքվածքային ամրություն, ցածր ջերմային ընդարձակման գործակիցներ, բարձր ջերմային հաղորդունակություն: Այս հատկությունները դրանք դարձնում են իդեալական ջերմային ցնցումների դիմադրություն պահանջող ծրագրերի համար: Ածխածին-ածխածնային կոմպոզիտների թույլ կողմը, այնուամենայնիվ, նրա խոցելիությունն է բարձր ջերմաստիճաններում օքսիդացման դեմ: Օգտագործման բնորոշ օրինակներն են տաք սեղմման կաղապարները, առաջադեմ տուրբինային շարժիչի բաղադրիչների արտադրությունը: 
ՀԻԲՐԻԴԱՅԻՆ ԿՈՄՊՈԶԻՏՆԵՐ. Երկու կամ ավելի տարբեր տեսակի մանրաթելեր խառնվում են մեկ մատրիցով: Այսպիսով, կարելի է հարմարեցնել նոր նյութ՝ հատկությունների համակցությամբ: Օրինակ է այն, երբ և՛ ածխածնի, և՛ ապակե մանրաթելերը ներառված են պոլիմերային խեժի մեջ: Ածխածնային մանրաթելերն ապահովում են ցածր խտության կոշտություն և ամրություն, բայց թանկ են: Մյուս կողմից, ապակին էժան է, բայց չունի ածխածնային մանրաթելերի կոշտություն: Ապակի-ածխածնային հիբրիդային կոմպոզիտը ավելի ամուր և կոշտ է և կարող է արտադրվել ավելի ցածր գնով:
Մանրաթելերով ամրացված Կոմպոզիտների ՄՇԱԿՈՒՄԸ. Միևնույն ուղղությամբ միատեսակ բաշխված մանրաթելերով շարունակական մանրաթելերով ամրացված պլաստիկների համար մենք օգտագործում ենք հետևյալ տեխնիկան:
PULTRUSION. Արտադրվում են շարունակական երկարությունների և հաստատուն խաչմերուկների ձողեր, ճառագայթներ և խողովակներ: Շարունակական մանրաթելային պտույտները ներծծվում են ջերմակայուն խեժով և ձգվում են պողպատե թաղանթի միջով, որպեսզի նախապես ստացվեն ցանկալի ձև: Այնուհետև նրանք անցնում են ճշգրտությամբ մշակված բուժիչ թաղանթով, որպեսզի ստանան դրա վերջնական ձևը: Քանի որ բուժիչ մածիկը տաքացվում է, այն բուժում է խեժի մատրիցը: Քաշողները նյութը քաշում են ձուլակտորների միջով: Ներդրված խոռոչ միջուկների միջոցով մենք կարողանում ենք ստանալ խողովակներ և խոռոչ երկրաչափություններ: Պուլտրուզիայի մեթոդը ավտոմատացված է և մեզ առաջարկում է արտադրության բարձր տեմպեր: Հնարավոր է արտադրել ցանկացած երկարության արտադրանք: 
ՊՐԵՊՐԵԳ ԱՐՏԱԴՐԱԿԱՆ ԳՈՐԾԸՆԹԱՑ. Prepreg-ը շարունակական մանրաթելային ամրացում է, որը նախապես ներծծված է մասամբ պինդ պոլիմերային խեժով: Այն լայնորեն օգտագործվում է կառուցվածքային ծրագրերի համար: Նյութը գալիս է ժապավենի տեսքով և առաքվում է ժապավենի տեսքով: Արտադրողն այն ուղղակիորեն ձուլում է և ամբողջությամբ ամրացնում՝ առանց որևէ խեժ ավելացնելու անհրաժեշտության: Քանի որ նախածանցները ենթարկվում են ամրացման ռեակցիաներ սենյակային ջերմաստիճանում, դրանք պահվում են 0 C կամ ավելի ցածր ջերմաստիճանում: Օգտագործելուց հետո մնացած ժապավենները հետ են պահվում ցածր ջերմաստիճանում: Օգտագործվում են ջերմապլաստիկ և ջերմակայուն խեժեր, և տարածված են ածխածնի, արամիդի և ապակու ամրացնող մանրաթելերը: Նախածանցներ օգտագործելու համար սկզբում հանվում է կրիչի երեսպատման թուղթը, այնուհետև պատրաստումն իրականացվում է նախապատման ժապավենը գործիքավորված մակերևույթի վրա դնելով (փակման գործընթացը): Ցանկալի հաստությունը ստանալու համար կարելի է մի քանի շերտ դնել: Հաճախակի պրակտիկան այն է, որ մանրաթելերի կողմնորոշումը փոխարինվի՝ խաչաձեւ կամ անկյունային շերտավոր լամինատ արտադրելու համար: Ի վերջո, ամրացման համար կիրառվում են ջերմություն և ճնշում: Ինչպես ձեռքի մշակումը, այնպես էլ ավտոմատացված պրոցեսները օգտագործվում են նախածանցները կտրելու և շերտավորելու համար:
ԹԵԼԻ ՓՈԼՈՐՈՒՄ. Շարունակական ամրապնդող մանրաթելերը ճշգրտորեն տեղադրվում են նախապես որոշված օրինակով, որպեսզի հետևեն խոռոչի  և սովորաբար ցիկլըդրաձև ձևին: Մանրաթելերը սկզբում անցնում են խեժի բաղնիքով, այնուհետև ավտոմատացված համակարգով փաթաթվում են մանդրելի վրա: Մի քանի ոլորուն կրկնություններից հետո ձեռք են բերվում ցանկալի հաստություններ և ամրացումը կատարվում է սենյակային ջերմաստիճանում կամ ջեռոցի ներսում: Այժմ մանդրելը հանվում է, և արտադրանքը քանդվում է: Թելերի ոլորումը կարող է առաջարկել ուժի և քաշի շատ բարձր հարաբերակցություններ՝ ոլորելով մանրաթելերը շրջագծային, պտուտակաձև և բևեռային նախշերով: Խողովակները, տանկերը, պատյանները արտադրվում են այս տեխնիկայով: 

 

• ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԱՅԻՆ ԿՈՄՊՈԶԻՏՆԵՐ. Սովորաբար դրանք կազմված են և՛ միատարր, և՛ կոմպոզիտային նյութերից: Հետևաբար դրանց հատկությունները որոշվում են բաղկացուցիչ նյութերով և դրա տարրերի երկրաչափական ձևավորումով: Ահա հիմնական տեսակները.
ԼԱՄԻՆԱՐ ԿՈՄՊՈԶԻՏՆԵՐ. Այս կառուցվածքային նյութերը պատրաստված են երկչափ թիթեղներից կամ վահանակներից՝ նախընտրելի բարձր ամրության ուղղություններով: Շերտերը ցցվում և ցեմենտացվում են միասին: Բարձր ամրության ուղղությունները երկու ուղղահայաց առանցքներում փոխարինելով՝ մենք ստանում ենք կոմպոզիտ, որը երկչափ հարթության երկու ուղղություններով էլ ունի բարձր ամրություն։ Շերտերի անկյունները կարգավորելու միջոցով կարելի է պատրաստել նախընտրելի ուղղություններով ամրացված կոմպոզիտ: Ժամանակակից դահուկներն արտադրվում են այսպես. 
Սենդվիչ Վահանակներ. Այս կառուցվածքային կոմպոզիտները թեթև են, բայց ունեն բարձր կոշտություն և ամրություն: Սենդվիչ վահանակները բաղկացած են երկու արտաքին թիթեղներից, որոնք պատրաստված են կոշտ և ամուր նյութից, ինչպիսիք են ալյումինե համաձուլվածքները, մանրաթելերով ամրացված պլաստմասսա կամ պողպատ, և միջուկը արտաքին թիթեղների միջև: Միջուկը պետք է լինի թեթև և շատ ժամանակ ունենա առաձգականության ցածր մոդուլ: Հանրաճանաչ հիմնական նյութերն են կոշտ պոլիմերային փրփուրները, փայտը և մեղրախորիսխները: Սենդվիչ պանելները լայնորեն օգտագործվում են շինարարության ոլորտում՝ որպես տանիքի նյութ, հատակի կամ պատի նյութ, ինչպես նաև օդատիեզերական արդյունաբերության մեջ:  

 

• NANOCOMPOSITES. Այս նոր նյութերը բաղկացած են նանո չափի մասնիկներից, որոնք ներկառուցված են մատրիցայի մեջ: Օգտագործելով նանոկոմպոզիտներ, մենք կարող ենք արտադրել ռետինե նյութեր, որոնք շատ լավ խոչընդոտներ են օդի ներթափանցման համար՝ միաժամանակ պահպանելով դրանց ռետինե հատկությունները անփոփոխ: