Нийлмэл материал ба нийлмэл материалын үйлдвэрлэл

Энгийнээр тайлбарлавал НИЙСЛЭЛ буюу НИЙЛМЭЛ МАТЕРИАЛ гэдэг нь өөр өөр физик, химийн шинж чанартай хоёр буюу хэд хэдэн материалаас бүрдэх материалыг нэгтгэсэн тохиолдолд бүрдүүлэгч материалаас өөр материал болдог. Бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь бүтцийн хувьд тусдаа, ялгаатай хэвээр байгааг бид тэмдэглэх хэрэгтэй. Нийлмэл материал үйлдвэрлэх зорилго нь бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс илүү давуу талтай, бүрэлдэхүүн хэсэг бүрийн хүссэн шинж чанарыг хослуулсан бүтээгдэхүүнийг олж авах явдал юм. Жишээ болгон; хүч чадал, жин бага эсвэл хямд үнэ нь нийлмэл материалыг зохион бүтээх, үйлдвэрлэх сэдэл байж болох юм. Бидний санал болгож буй нийлмэл материалууд нь тоосонцороор бэхжүүлсэн нийлмэл материал, эслэгээр бэхжүүлсэн нийлмэл материалууд бөгөөд үүнд керамик матриц / полимер матриц / металл матриц / нүүрстөрөгч-нүүрстөрөгч / эрлийз нийлмэл материалууд, бүтцийн болон давхарласан, сэндвич бүтэцтэй нийлмэл материалууд болон нанокомпозитууд багтдаг.

 

Бидний нийлмэл материал үйлдвэрлэхэд ашигладаг үйлдвэрлэлийн техникүүд нь: Пултрузи, препрег үйлдвэрлэх процесс, дэвшилтэт шилэн байрлуулах, утас ороомог, тохируулсан шилэн байрлуулах, шилэн хөвөн шүрших процесс, туфтинг, ланксид процесс, z-pinning.
Олон тооны нийлмэл материалууд нь хоёр үе шатаас бүрддэг, матриц нь тасралтгүй бөгөөд нөгөө үеийг хүрээлдэг; болон матрицаар хүрээлэгдсэн тархсан фаз.
Энд дарж үзэхийг зөвлөж байнаAGS-TECH Inc-ийн нийлмэл материал ба нийлмэл материалын үйлдвэрлэлийн бүдүүвч зургийг ТАТАЖ АВНА УУ.
Энэ нь танд бидний доор өгч буй мэдээллийг илүү сайн ойлгоход тусална. 

 

• БӨӨМСӨӨР ХҮЧИРҮҮЛСЭН НИЙСЛЭЛ : Энэ ангилал нь том ширхэгтэй нийлмэл болон дисперсээр бэхжүүлсэн нийлмэл гэсэн хоёр төрлөөс бүрдэнэ. Эхний төрөлд бөөмс-матрицын харилцан үйлчлэлийг атомын болон молекулын түвшинд авч үзэх боломжгүй юм. Үүний оронд тасралтгүй механик хүчин төгөлдөр байна. Нөгөөтэйгүүр, дисперсээр бэхжүүлсэн нийлмэл хэсгүүдийн тоосонцор нь ерөнхийдөө хэдэн арван нанометрийн мужид хамаагүй бага байдаг. Том ширхэгтэй нийлмэл материалын жишээ бол дүүргэгч нэмсэн полимер юм. Дүүргэгчид нь материалын шинж чанарыг сайжруулж, зарим полимер эзэлхүүнийг илүү хэмнэлттэй материалаар сольж болно. Хоёр фазын эзлэхүүний фракц нь нийлмэл материалын төлөв байдалд нөлөөлдөг. Том ширхэгтэй нийлмэл материалыг металл, полимер, керамиктай хамт ашигладаг. CERMETS нь керамик / металл нийлмэл материалын жишээ юм. Бидний хамгийн түгээмэл кермет бол цементжүүлсэн карбид юм. Энэ нь кобальт эсвэл никель гэх мэт металлын матриц дахь вольфрамын карбидын тоосонцор зэрэг галд тэсвэртэй карбидын керамикаас бүрдэнэ. Эдгээр карбидын нийлмэл материалууд нь хатуурсан ган хайчлах хэрэгсэл болгон өргөн хэрэглэгддэг. Хатуу карбидын тоосонцор нь зүсэх үйлдлийг хариуцдаг бөгөөд уян хатан металл матрицаар бат бөх чанар нь нэмэгддэг. Тиймээс бид хоёр материалын давуу талыг нэг нийлмэл хэлбэрээр олж авдаг. Бидний ашигладаг том ширхэгтэй нийлмэл материалын өөр нэг нийтлэг жишээ бол нүүрстөрөгчийн хар тоосонцорыг вулканжуулсан резинтэй хольж, өндөр суналтын бат бэх, хатуулаг, урагдах, элэгдэлд тэсвэртэй нийлмэл материал авах явдал юм. Дисперсээр бэхжүүлсэн нийлмэл материалын жишээ бол маш хатуу, идэвхгүй материалын нарийн ширхэгтэй хэсгүүдийн жигд тархалтаар бэхжсэн, хатуурсан металл ба металл хайлш юм. Хөнгөн цагааны металлын матрицад маш жижиг хөнгөн цагаан ислийн үлдэгдэл нэмэхэд бид өндөр температурт тэсвэрлэх чадвар сайтай, шингэрүүлсэн хөнгөн цагаан нунтаг авдаг. 

 

• ШИЛТЭН ХҮЧИРҮҮЛСЭН НИЙСЛЭЛ: Нийлмэл материалын энэ ангилал нь үнэндээ хамгийн чухал нь юм. Хүрэх зорилго нь нэгж жинд ногдох өндөр хүч чадал, хөшүүн чанар юм. Эдгээр нийлмэл материал дахь шилэн найрлага, урт, чиг баримжаа, концентраци нь эдгээр материалын шинж чанар, ашиг тусыг тодорхойлоход чухал ач холбогдолтой юм. Бидний хэрэглэдэг гурван бүлэг утас байдаг: сахал, утас, утас. САХАЛ бол маш нимгэн, урт дан талст юм. Эдгээр нь хамгийн бат бөх материалуудын нэг юм. Зарим жишээ сахалтай материал бол бал чулуу, цахиурын нитрид, хөнгөн цагаан исэл юм.  FIBERS нь ихэвчлэн полимер эсвэл керамик бөгөөд поликристал эсвэл аморф төлөвт байдаг. Гурав дахь бүлэг нь харьцангуй том диаметртэй, ихэвчлэн ган эсвэл вольфрамаас бүрддэг нарийн утаснууд юм. Утсаар бэхэлсэн нийлмэл материалын жишээ бол резинэн дотор ган утсыг агуулсан автомашины дугуй юм. Матрицын материалаас хамааран бид дараахь нийлмэл материалуудтай.
ПОЛИМЕР-МАТРИКС НИЙСЛЭЛ: Эдгээр нь полимер давирхай болон арматурын бүрэлдэхүүн хэсэг болох утаснуудаас бүрддэг. Шилэн эслэгээр бэхжүүлсэн полимер (GFRP) гэж нэрлэгддэг эдгээрийн дэд бүлэг нь полимер матриц дотор тасралтгүй эсвэл тасалдсан шилэн утас агуулдаг. Шил нь өндөр бат бэх, хэмнэлттэй, утас хийхэд хялбар, химийн хувьд идэвхгүй байдаг. Сул тал нь тэдгээрийн хязгаарлагдмал хатуулаг, хөшүүн чанар, үйлчилгээний температур нь зөвхөн 200-300 C хүртэл байдаг. Шилэн утас нь автомашины бие, тээврийн хэрэгсэл, далайн тээврийн хэрэгслийн бие, хадгалах саванд тохиромжтой. Хязгаарлагдмал хатуулагтай тул тэдгээр нь сансар огторгуй, гүүр барихад тохиромжгүй. Нөгөө дэд бүлгийг нүүрстөрөгчийн эслэгээр бэхжүүлсэн полимер (CFRP) нийлмэл гэж нэрлэдэг. Энд нүүрстөрөгч нь полимер матриц дахь бидний шилэн материал юм. Нүүрстөрөгч нь өндөр өвөрмөц модуль, хүч чадлаараа алдартай бөгөөд тэдгээрийг өндөр температурт хадгалах чадвартай. Нүүрстөрөгчийн утас нь бидэнд стандарт, дунд, өндөр, хэт өндөр суналтын модулиудыг санал болгож чадна. Цаашилбал, нүүрстөрөгчийн утас нь янз бүрийн физик, механик шинж чанарыг санал болгодог тул янз бүрийн захиалгат инженерийн хэрэглээнд тохиромжтой. CFRP нийлмэл материалууд нь спорт, амралт зугаалгын тоног төхөөрөмж, даралтат сав, сансрын бүтцийн эд ангиудыг үйлдвэрлэдэг гэж үзэж болно. Гэсэн хэдий ч өөр нэг дэд бүлэг болох Арамидын эслэгээр бэхжүүлсэн полимер нийлмэл материалууд нь өндөр бат бэх, модультай материал юм. Тэдний хүч ба жингийн харьцаа нь гайхалтай өндөр юм. Арамидын утаснууд нь KEVLAR, NOMEX гэсэн худалдааны нэрээр алдартай. Хүчдэлийн үед тэдгээр нь бусад полимер шилэн материалаас илүү сайн ажилладаг боловч шахалтын хувьд сул байдаг. Арамидын утаснууд нь хатуу, цохилтод тэсвэртэй, мөлхөж, ядрахад тэсвэртэй, өндөр температурт тогтвортой, хүчтэй хүчил, суурийн эсрэг химийн хувьд идэвхгүй байдаг. Арамидын утаснууд нь спортын бараа, сум нэвтэрдэггүй хантааз, дугуй, олс, шилэн кабелийн бүрээс зэрэгт өргөн хэрэглэгддэг. Шилэн арматурын бусад материалууд байдаг боловч бага зэрэг ашиглагддаг. Эдгээр нь ихэвчлэн бор, цахиурын карбид, хөнгөн цагааны исэл юм. Нөгөө талаас полимер матрицын материал нь бас чухал юм. Полимер нь ерөнхийдөө хайлах, задрах температур багатай байдаг тул энэ нь нийлмэл материалын хамгийн их үйлчилгээний температурыг тодорхойлдог. Полиэстер ба винил эфирийг полимер матриц болгон өргөн ашигладаг. Мөн давирхайг ашигладаг бөгөөд тэдгээр нь чийгэнд тэсвэртэй, механик шинж чанартай байдаг. Жишээлбэл, полиимидын давирхайг 230 хэм хүртэл хэрэглэж болно. 
МЕТАЛ-МАТРИКС НИЙСЛЭЛ: Эдгээр материалд бид уян хатан металл матрицыг ашигладаг бөгөөд үйлчилгээний температур нь ерөнхийдөө тэдгээрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс өндөр байдаг. Полимер матрицын нийлмэл материалтай харьцуулахад эдгээр нь илүү өндөр температуртай, шатамхай бус, органик шингэний эсрэг эвдрэлд тэсвэртэй байдаг. Гэсэн хэдий ч тэд илүү үнэтэй байдаг. Сахал, тоосонцор, тасралтгүй ба тасархай утас зэрэг арматурын материал; зэс, хөнгөн цагаан, магни, титан, супер хайлш зэрэг матрицын материалыг ихэвчлэн ашиглаж байна. Хэрэглээний жишээ бол хөнгөн цагаан исэл ба нүүрстөрөгчийн утасаар бэхэлсэн хөнгөн цагаан хайлш матрицаар хийгдсэн хөдөлгүүрийн эд ангиуд юм. 
КЕРАМИК-МАТРИКС НИЙСЛЭЛ: Керамик материал нь өндөр температурт маш сайн найдвартай гэдгээрээ алдартай. Гэсэн хэдий ч тэдгээр нь маш хэврэг бөгөөд хугарлын бат бөх байдлын хувьд бага утгатай байдаг. Нэг керамикийн тоосонцор, утас эсвэл сахал зэргийг нөгөөгийн матрицад оруулснаар бид хугарахад илүү өндөр бат бөх чанар бүхий нийлмэл материалыг олж авах боломжтой. Эдгээр суулгагдсан материалууд нь хагарлын үзүүрийг хазайлгах эсвэл хагарлын гадаргуу дээр гүүр үүсгэх зэрэг зарим механизмаар матриц дотор хагарлын тархалтыг дарангуйлдаг. Жишээлбэл, SiC сахлаар бэхжүүлсэн хөнгөн цагааныг хатуу металл хайлшийг боловсруулахад зүсэх хэрэгсэл болгон ашигладаг. Эдгээр нь цементжүүлсэн карбидуудтай харьцуулахад илүү сайн гүйцэтгэлийг харуулж чадна.  
НҮҮрстөрөгч-Нүүрстөрөгчийн НИЙСЛЭЛ: Арматур болон матриц нь нүүрстөрөгч юм. Эдгээр нь 2000 хэмээс дээш өндөр температурт өндөр суналтын модуль, бат бөх чанар, мөлхөх эсэргүүцэл, хугарлын өндөр бат бөх чанар, бага дулаан тэлэлтийн коэффициент, өндөр дулаан дамжуулалттай байдаг. Эдгээр шинж чанарууд нь дулааны цочролыг тэсвэрлэх шаардлагатай програмуудад тохиромжтой болгодог. Нүүрстөрөгчийн нийлмэл материалын сул тал нь өндөр температурт исэлдэлтэнд өртөмтгий байдаг. Ашиглалтын ердийн жишээ бол халуун шахалтын хэв, дэвшилтэт турбины хөдөлгүүрийн эд ангиудын үйлдвэрлэл юм. 
ХИБРИД НИЙСЛЭЛ: Хоёр ба түүнээс дээш төрлийн утаснууд нэг матрицад холилдсон байдаг. Тиймээс хүн хосолсон шинж чанартай шинэ материалыг тохируулж болно. Жишээ нь, нүүрстөрөгч болон шилэн утас хоёулаа полимер давирхайд нэгдэх явдал юм. Нүүрстөрөгчийн утас нь бага нягтралтай хатуулаг, бат бөх чанарыг өгдөг боловч үнэтэй байдаг. Нөгөө талаас шил нь хямд боловч нүүрстөрөгчийн хатуулаггүй байдаг. Шилэн нүүрстөрөгчийн эрлийз нийлмэл нь илүү бат бөх, бат бөх бөгөөд бага зардлаар үйлдвэрлэх боломжтой.
Шилэн хүчитгэсэн НИЙСЛЭЛ БОЛОВСРУУЛАХ: Нэг чиглэлд жигд тархсан утас бүхий тасралтгүй шилэн хүчитгэсэн хуванцар материалын хувьд бид дараах аргуудыг ашигладаг.
ПУЛТРУС: Тасралтгүй урттай, тогтмол хөндлөн огтлолтой саваа, дам нуруу, хоолой үйлдвэрлэдэг. Тасралтгүй шилэн туузыг термостат давирхайгаар шингээж, хүссэн хэлбэрт оруулахын тулд ган хэвээр дамжуулан татдаг. Дараа нь тэдгээр нь эцсийн хэлбэрээ олж авахын тулд нарийн боловсруулсан хатууруулагчаар дамждаг. Хатаах зуурмагийг халаадаг тул давирхайн матрицыг хатууруулдаг. Татгагчид материалыг хэвээр дамжуулан татдаг. Оруулсан хөндий цөмийг ашиглан бид хоолой, хөндий геометрийг олж авах боломжтой. Цутгах арга нь автоматжуулсан бөгөөд үйлдвэрлэлийн өндөр хурдыг бидэнд санал болгодог. Ямар ч урттай бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх боломжтой. 
ПРЕПРЕГ ҮЙЛДВЭРЛЭХ ПРОЦЕСС: Препрег нь хэсэгчлэн хатуурсан полимер давирхайгаар урьдчилан шингээсэн тасралтгүй шилэн арматур юм. Энэ нь бүтцийн хэрэглээнд өргөн хэрэглэгддэг. Материал нь соронзон хальс хэлбэрээр ирдэг бөгөөд тууз хэлбэрээр тээвэрлэгддэг. Үйлдвэрлэгч нь үүнийг шууд хэвэнд оруулж, ямар ч давирхай нэмэх шаардлагагүйгээр бүрэн эдгээдэг. Препрегүүд тасалгааны температурт хатуурах урвалд ордог тул тэдгээрийг 0 хэм буюу түүнээс бага температурт хадгална. Хэрэглэсний дараа үлдсэн туузыг бага температурт хадгална. Термопластик болон термостат давирхайг ашигладаг бөгөөд нүүрстөрөгч, арамид, шилний арматурын утас түгээмэл байдаг. Урьдчилан бэлтгэсэн материалыг ашиглахын тулд эхлээд зөөгч арын цаасыг салгаж, дараа нь багажны гадаргуу дээр урьдчилан бэлтгэсэн туузыг наах замаар үйлдвэрлэх ажлыг гүйцэтгэнэ (тавих үйл явц). Хүссэн зузааныг авахын тулд хэд хэдэн давхаргыг тавьж болно. Байнгын дадлага нь хөндлөн давхарга эсвэл өнцөгт ламинатыг үйлдвэрлэхийн тулд шилэн чиглэлийг ээлжлэн солих явдал юм. Эцэст нь хатаахын тулд дулаан ба даралтыг хэрэглэнэ. Урьдчилан бэлтгэсэн материалыг огтлох, тавихад гар аргаар боловсруулалт, автоматжуулсан процессыг хоёуланг нь ашигладаг.
ФИЛАМЕНТ ОРОМОХ: Тасралтгүй арматурын утаснууд нь хөндий  болон ихэвчлэн циклиндир хэлбэртэй байхаар урьдчилан тодорхойлсон загвараар нарийн байрлалтай байдаг. Шилэн утаснууд нь эхлээд давирхайн баннаар дамждаг бөгөөд дараа нь автомат системээр ороомог дээр орооно. Хэд хэдэн удаа ороомгийн дараа хүссэн зузааныг олж авах ба хатууруулах ажлыг өрөөний температурт эсвэл зууханд хийнэ. Одоо мандрелыг салгаж, бүтээгдэхүүнийг буулгаж байна. Судасны ороомог нь утаснуудыг тойрог, мушгиа болон туйл хэлбэрээр ороох замаар маш өндөр бат бэх жингийн харьцааг санал болгодог. Хоолой, танк, бүрхүүлийг энэ техникээр үйлдвэрлэдэг. 

 

• БҮТЭЦИЙН НИЙСЛЭЛ: Ерөнхийдөө эдгээр нь нэгэн төрлийн болон нийлмэл материалаас бүрддэг. Тиймээс тэдгээрийн шинж чанарыг бүрдүүлэгч материал, түүний элементүүдийн геометрийн загвараар тодорхойлдог. Энд гол төрлүүд байна:
ЛАМИНАР НИЙСЛЭЛ: Эдгээр бүтцийн материалууд нь хоёр хэмжээст хуудас эсвэл хавтангаар хийгдсэн бөгөөд өндөр бат бэхийн чиглэлийг илүүд үздэг. Давхаргыг давхарлаж, цементээр бэхлэнэ. Хоёр перпендикуляр тэнхлэгт өндөр бат бэхийн чиглэлийг сольж өгснөөр бид хоёр хэмжээст хавтгайд хоёр чиглэлд өндөр бат бэхтэй нийлмэл материалыг олж авдаг. Давхаргын өнцгийг тохируулснаар хүссэн чиглэлдээ бат бөх нийлмэл материал үйлдвэрлэх боломжтой. Орчин үеийн цаныг ийм аргаар үйлдвэрлэдэг. 
СЭНДВИЧ ПАНЕЛ: Эдгээр бүтцийн нийлмэл материалууд нь хөнгөн жинтэй боловч өндөр хатуулаг, бат бөх чанартай байдаг. Сэндвич хавтан нь хөнгөн цагаан хайлш, шилэн хүчитгэсэн хуванцар эсвэл ган гэх мэт хатуу, бат бөх материалаар хийгдсэн хоёр гадна хуудас ба гадна хуудасны хоорондох гол хэсгээс бүрдэнэ. Цөм нь хөнгөн байх ёстой бөгөөд ихэнх тохиолдолд уян хатан чанар багатай байдаг. Алдартай үндсэн материалууд нь хатуу полимер хөөс, мод, зөгийн сархинагаас бүрддэг. Сэндвич хавтанг барилгын салбарт дээврийн материал, шал эсвэл ханын материал болгон өргөн ашигладаг, мөн түүнчлэн сансар огторгуйн үйлдвэрт.  

 

• НАНОНИЙЛЭЛ: Эдгээр шинэ материалууд нь матрицад суулгагдсан нано хэмжээтэй тоосонцороос бүрдэнэ. Нано нийлмэл материалыг ашигласнаар бид резинэн шинж чанараа өөрчлөхгүйгээр агаар нэвтрэхэд маш сайн саад болдог резинэн материалыг үйлдвэрлэж чадна.