Utengenezaji wa Michanganyiko & Nyenzo Mchanganyiko

Ikifafanuliwa kwa urahisi, MBOLEO au NYENZO AMBAZO ni nyenzo zinazojumuisha nyenzo mbili au nyingi zenye sifa tofauti za kimaumbile au kemikali, lakini zikiunganishwa huwa nyenzo ambayo ni tofauti na nyenzo kuu. Tunahitaji kusema kwamba vifaa vya kawaida vinabaki tofauti na tofauti katika muundo. Lengo la kutengeneza nyenzo ya mchanganyiko ni kupata bidhaa ambayo ni bora kuliko viambajengo vyake na kuchanganya vipengele vinavyohitajika vya kila kipengele. Kwa mfano; nguvu, uzito wa chini au bei ya chini inaweza kuwa motisha nyuma ya kubuni na kuzalisha Composite. Aina za viunzi tunazotoa ni viunzi vilivyoimarishwa kwa chembe, viunzi vilivyoimarishwa nyuzinyuzi ikiwa ni pamoja na kauri-tumbo / polima-tumbo / chuma-tumbo / kaboni-kaboni / mchanganyiko wa mchanganyiko, miundo & laminated & sandwich-muundo composites na nanocomposites.

 

Mbinu za uwongo tunazotumia katika utengenezaji wa nyenzo zenye mchanganyiko ni: Pultrusion, michakato ya utengenezaji wa prepreg, uwekaji wa nyuzi za hali ya juu, vilima vya nyuzi, uwekaji wa nyuzi kulingana na uwekaji wa nyuzi, mchakato wa kuweka dawa ya fiberglass, kuweka tufting, mchakato wa lanxide, z-pinning.
Nyenzo nyingi za mchanganyiko huundwa na awamu mbili, matrix, ambayo ni ya kuendelea na inazunguka awamu nyingine; na awamu iliyotawanywa ambayo imezungukwa na tumbo.
Tunapendekeza ubofye hapa iliPAKUA Vielelezo vyetu vya Kiratibu vya Utengenezaji wa Miundo na Nyenzo Mchanganyiko na AGS-TECH Inc.
Hii itakusaidia kuelewa vyema maelezo tunayokupa hapa chini. 

 

• MIUNDO ILIYOIMARISHWA NA KIFUNGU : Kategoria hii ina aina mbili: Viunzi vya chembe kubwa na viunzi vilivyoimarishwa mtawanyiko. Katika aina ya awali, mwingiliano wa chembe-tumbo hauwezi kutibiwa kwa kiwango cha atomiki au molekuli. Badala yake mechanics ya kuendelea ni halali. Kwa upande mwingine, katika michanganyiko iliyoimarishwa mtawanyiko, chembe kwa ujumla ni ndogo zaidi katika makumi ya safu za nanomita. Mfano wa mchanganyiko wa chembe kubwa ni polima ambazo vichungi vimeongezwa. Vichungi huboresha mali ya nyenzo na vinaweza kuchukua nafasi ya kiasi cha polima na nyenzo za kiuchumi zaidi. Sehemu za kiasi cha awamu hizi mbili huathiri tabia ya mchanganyiko. Mchanganyiko wa chembe kubwa hutumiwa na metali, polima na keramik. CERMETS ni mifano ya composites kauri / chuma. Cermet yetu ya kawaida ni carbudi ya saruji. Inajumuisha kauri ya CARBIDE kinzani kama vile chembe za CARbudi ya tungsten kwenye tumbo la chuma kama vile kobalti au nikeli. Mchanganyiko huu wa carbudi hutumiwa sana kama zana za kukata kwa chuma ngumu. Chembe za carbudi ngumu zinahusika na hatua ya kukata na ugumu wao unaimarishwa na tumbo la chuma la ductile. Kwa hivyo tunapata faida za nyenzo zote mbili katika mchanganyiko mmoja. Mfano mwingine wa kawaida wa mchanganyiko wa chembe kubwa tunayotumia ni chembechembe nyeusi za kaboni zilizochanganywa na mpira uliovuliwa ili kupata mchanganyiko wenye nguvu nyingi za kustahimili mkazo, ushupavu, msukosuko na msukosuko. Mfano wa mchanganyiko ulioimarishwa kwa utawanyiko ni metali na aloi za chuma zilizoimarishwa na kuimarishwa na utawanyiko wa sare wa chembe nzuri za nyenzo ngumu sana na isiyo na nguvu. Wakati flakes ndogo sana za oksidi za alumini zinaongezwa kwenye matrix ya chuma ya alumini tunapata poda ya alumini iliyotiwa sintered ambayo ina nguvu iliyoimarishwa ya halijoto ya juu. 

 

• MBOLEO ZILIZOWEZA KUIZWA NA FIBER : Aina hii ya viunzi kwa kweli ndiyo muhimu zaidi. Lengo la kufikia ni nguvu ya juu na ugumu kwa kila kitengo cha uzito. Muundo wa nyuzi, urefu, mwelekeo na mkusanyiko katika composites hizi ni muhimu katika kuamua mali na manufaa ya nyenzo hizi. Kuna makundi matatu ya nyuzi tunazotumia: whiskers, nyuzi na waya. WHISKERS ni fuwele nyembamba sana na ndefu. Wao ni kati ya nyenzo zenye nguvu. Baadhi ya vifaa vya whisker ni grafiti, nitridi ya silicon, oksidi ya alumini.  FIBERS kwa upande mwingine ni polima au kauri na ziko katika hali ya polycrystalline au amofasi. Kundi la tatu ni WAYA nzuri ambazo zina kipenyo kikubwa na hujumuisha mara kwa mara chuma au tungsten. Mfano wa mchanganyiko wa waya ulioimarishwa ni matairi ya gari ambayo yanajumuisha waya wa chuma ndani ya mpira. Kulingana na nyenzo za matrix, tunayo composites zifuatazo:
COMPOSITE ZA POLYMER-MATRIX : Hizi zimetengenezwa kwa resini ya polima na nyuzi kama kiungo cha kuimarisha. Kikundi kidogo cha hizi kiitwacho Glass Fiber-Reinforced Polymer (GFRP) Composites huwa na nyuzi za glasi zinazoendelea au zisizoendelea ndani ya matrix ya polima. Kioo hutoa nguvu ya juu, ni ya kiuchumi, ni rahisi kutengeneza nyuzi, na haipitishi kemikali. Hasara ni ugumu wao mdogo na ugumu, joto la huduma ni hadi 200 - 300 Centigrade tu. Fiberglass inafaa kwa miili ya magari na vifaa vya usafiri, miili ya gari la baharini, vyombo vya kuhifadhi. Hazifai kwa angani wala kutengeneza madaraja kwa sababu ya ugumu mdogo. Kikundi kingine kidogo kinaitwa Carbon Fiber-Reinforced Polymer (CFRP) Composite. Hapa, kaboni ni nyenzo yetu ya nyuzi kwenye tumbo la polima. Carbon inajulikana kwa moduli na nguvu zake mahususi za hali ya juu na uwezo wake wa kutunza hizi kwenye joto la juu. Nyuzi za kaboni zinaweza kutupa moduli ya kawaida, ya kati, ya juu na ya juu sana. Zaidi ya hayo, nyuzi za kaboni hutoa sifa tofauti za kimaumbile na za kiufundi na kwa hivyo zinafaa kwa matumizi anuwai ya uhandisi iliyoundwa maalum. Mchanganyiko wa CFRP unaweza kuzingatiwa kutengeneza vifaa vya michezo na burudani, vyombo vya shinikizo na vipengele vya miundo ya anga. Bado, kikundi kingine kidogo, Miundo ya Aramid Fiber-Reinforced Polymer pia ni nyenzo za nguvu na moduli. Nguvu zao kwa uwiano wa uzito ni wa juu sana. Nyuzi za Aramid pia zinajulikana kwa majina ya biashara KEVLAR na NOMEX. Chini ya mvutano wao hufanya vizuri zaidi kuliko vifaa vingine vya nyuzi za polymeric, lakini ni dhaifu katika ukandamizaji. Nyuzi za Aramid ni ngumu, zinastahimili athari, hutambaa na hustahimili uchovu, ni thabiti kwenye joto la juu, hazifyonzi kwa kemikali isipokuwa dhidi ya asidi kali na besi. Nyuzi za Aramid hutumiwa sana katika bidhaa za michezo, vests za kuzuia risasi, matairi, kamba, sheti za kebo za fiber optic. Nyenzo zingine za uimarishaji wa nyuzi zipo lakini hutumiwa kwa kiwango kidogo. Hizi ni boroni, carbudi ya silicon, oksidi ya alumini hasa. Nyenzo ya matrix ya polima kwa upande mwingine pia ni muhimu. Huamua kiwango cha juu cha joto cha huduma ya mchanganyiko kwa sababu polima kwa ujumla ina kiwango cha chini cha kuyeyuka na kuharibika. Polyesta na esta za vinyl hutumiwa sana kama matrix ya polima. Resini pia hutumiwa na wana upinzani bora wa unyevu na mali ya mitambo. Kwa mfano resini ya polyimide inaweza kutumika hadi takriban Digrii 230 Celcius. 
COMPOSITE ZA METALI-MATRIX : Katika nyenzo hizi tunatumia matrix ya chuma yenye ductile na halijoto ya huduma kwa ujumla ni ya juu zaidi kuliko viambajengo vyake. Ikilinganishwa na composites za polima-tumbo, hizi zinaweza kuwa na halijoto ya juu zaidi ya uendeshaji, zisizoweza kuwaka, na zinaweza kuwa na ustahimilivu bora wa uharibifu dhidi ya vimiminika vya kikaboni. Hata hivyo ni ghali zaidi. Vifaa vya kuimarisha kama vile whiskers, chembe, nyuzi zinazoendelea na zisizoendelea; na vifaa vya matrix kama vile shaba, alumini, magnesiamu, titanium, superalloys hutumiwa kwa kawaida. Utumizi wa mfano ni vipengele vya injini vilivyotengenezwa kwa matrix ya aloi ya alumini iliyoimarishwa kwa oksidi ya alumini na nyuzi za kaboni. 
COMPOSITE ZA CERAMIC-MATRIX : Nyenzo za kauri zinajulikana kwa kutegemewa kwao kwa halijoto ya juu. Walakini wao ni dhaifu sana na wana maadili ya chini kwa ugumu wa kuvunjika. Kwa kupachika chembe, nyuzi au sharubu za kauri moja kwenye tumbo la nyingine tunaweza kufikia composites zenye ugumu wa juu wa mivunjiko. Nyenzo hizi zilizopachikwa kimsingi huzuia uenezi wa nyufa ndani ya tumbo kwa njia fulani kama vile kugeuza vidokezo vya ufa au kutengeneza madaraja kwenye nyuso za ufa. Kwa mfano, aluminiumoxid ambazo zimeimarishwa kwa whiskers za SiC hutumiwa kama viingilio vya zana za kutengeneza aloi za chuma ngumu. Hizi zinaweza kufichua utendakazi bora zaidi ikilinganishwa na carbides zilizowekwa saruji.  
COMPOSITE ZA CARBON-CARBON : Viimarisho na vile vile tumbo ni kaboni. Wana moduli ya juu ya mvutano na nguvu kwa joto la juu zaidi ya 2000 Centigrade, upinzani wa kutambaa, ugumu wa juu wa fracture, coefficients ya chini ya upanuzi wa mafuta, conductivities ya juu ya mafuta. Sifa hizi huwafanya kuwa bora kwa programu zinazohitaji upinzani wa mshtuko wa joto. Udhaifu wa michanganyiko ya kaboni-kaboni ni hata hivyo kuathirika kwake dhidi ya oksidi katika joto la juu. Mifano ya kawaida ya matumizi ni molds zinazobonyeza moto, utengenezaji wa vipengee vya juu vya injini ya turbine. 
composites za HYBRID : Aina mbili au zaidi tofauti za nyuzi huchanganywa kwenye tumbo moja. Kwa hivyo mtu anaweza kurekebisha nyenzo mpya na mchanganyiko wa mali. Mfano ni wakati nyuzi zote za kaboni na kioo zinaingizwa kwenye resin ya polymeric. Nyuzi za kaboni hutoa ugumu wa chini wa msongamano na nguvu lakini ni ghali. Kioo kwa upande mwingine ni cha bei nafuu lakini hakina ugumu wa nyuzi za kaboni. Mchanganyiko wa mseto wa glasi-kaboni ni nguvu na ngumu zaidi na inaweza kutengenezwa kwa gharama ya chini.
USINDIKAJI WA MBOLEO ZILIZOIMARISHWA NA FIBER : Kwa plastiki zinazoendelea kuimarishwa na nyuzi zenye nyuzi zinazosambazwa sawasawa zinazoelekezwa katika mwelekeo huo tunatumia mbinu zifuatazo.
PULTRUSION: Fimbo, mihimili na zilizopo za urefu unaoendelea na sehemu za msalaba za mara kwa mara zinatengenezwa. Mizunguko ya nyuzinyuzi inayoendelea hupachikwa na resini ya kuweka halijoto na huvutwa kupitia chuma cha chuma ili kufanyiza mapema umbo unalotaka. Kisha, wao hupita kwa usahihi mashine ya kuponya kufa kufikia umbo lake la mwisho. Kwa kuwa kifo cha kuponya kinapokanzwa, huponya matrix ya resin. Wavutaji huchota nyenzo kwa njia ya kufa. Kwa kutumia cores zilizoingizwa, tunaweza kupata mirija na jiometri mashimo. Njia ya pultrusion ni ya kiotomatiki na inatupa viwango vya juu vya uzalishaji. Urefu wowote wa bidhaa unawezekana kuzalisha. 
MCHAKATO WA UZALISHAJI PREPREG : Prepreg ni kiimarisho-nyuzi-endelezi kilichopachikwa mimba kwa utomvu wa polima uliotibiwa kiasi. Inatumika sana kwa matumizi ya kimuundo. Nyenzo huja kwa fomu ya mkanda na husafirishwa kama mkanda. Mtengenezaji hutengeneza moja kwa moja na huponya kikamilifu bila ya haja ya kuongeza resin yoyote. Kwa kuwa prepregs hupitia athari za kuponya kwenye joto la kawaida, huhifadhiwa kwa 0 Centigrade au joto la chini. Baada ya kutumia tepi zilizobaki zimehifadhiwa nyuma kwa joto la chini. Resini za thermoplastic na thermosetting hutumiwa na nyuzi za kuimarisha za kaboni, aramid na kioo ni za kawaida. Ili kutumia prepreg, karatasi ya kuunga mkono carrier kwanza hutolewa na kisha utengenezaji unafanywa kwa kuwekewa mkanda wa prepreg kwenye uso ulio na zana (mchakato wa kuweka). Vipande kadhaa vinaweza kuwekwa ili kupata unene unaohitajika. Mazoezi ya mara kwa mara ni kubadilisha mwelekeo wa nyuzi ili kutoa laminate ya kuvuka au ya pembe. Hatimaye joto na shinikizo hutumiwa kwa kuponya. Usindikaji wa mikono pamoja na michakato ya kiotomatiki hutumiwa kwa kukata prepregs na kuweka-up.
FILAMENT WINDING : Nyuzi zinazoendelea kuimarisha zimewekwa kwa usahihi katika muundo ulioamuliwa mapema ili kufuata mashimo  na kwa kawaida umbo la mzunguko. Nyuzi kwanza hupitia umwagaji wa resin na kisha hujeruhiwa kwenye mandrel na mfumo wa automatiska. Baada ya marudio kadhaa ya vilima, unene unaohitajika hupatikana na uponyaji hufanywa kwa joto la kawaida au ndani ya oveni. Sasa mandrel ni kuondolewa na bidhaa ni demolded. Upindaji wa nyuzi unaweza kutoa uwiano wa juu sana wa nguvu-kwa-uzito kwa kukunja nyuzi katika mifumo ya mduara, ya helical na polar. Mabomba, tanki, casings hutengenezwa kwa kutumia mbinu hii. 

 

• MIUNDO YA MIUNDO : Kwa ujumla hizi zinaundwa na nyenzo zenye homogeneous na zenye mchanganyiko. Kwa hivyo mali ya hizi imedhamiriwa na vifaa vya kawaida na muundo wa kijiometri wa vitu vyake. Hapa kuna aina kuu:
COMPOSITE ZA LAMINAR : Nyenzo hizi za kimuundo zimeundwa kwa karatasi mbili za dimensional au paneli na maelekezo yanayopendekezwa ya juu-nguvu. Tabaka zimefungwa na kuunganishwa pamoja. Kwa kubadilisha maelekezo ya juu-nguvu katika axes mbili perpendicular, tunapata composite ambayo ina nguvu ya juu katika pande zote mbili katika ndege mbili-dimensional. Kwa kurekebisha pembe za tabaka mtu anaweza kutengeneza composite na nguvu katika maelekezo yaliyopendekezwa. Skii za kisasa zimetengenezwa kwa njia hii. 
PANEL ZA SANDWICH : Mchanganyiko huu wa miundo ni wepesi lakini bado una ukakamavu na nguvu ya juu. Paneli za sandwich zinajumuisha karatasi mbili za nje zilizoundwa kwa nyenzo ngumu na kali kama vile aloi za alumini, plastiki iliyoimarishwa kwa nyuzi au chuma na msingi katikati ya laha za nje. Msingi unahitaji kuwa nyepesi na mara nyingi una moduli ya chini ya elasticity. Nyenzo maarufu za msingi ni povu ngumu za polymeric, mbao na asali. Paneli za Sandwich hutumiwa sana katika tasnia ya ujenzi kama nyenzo za kuezekea, sakafu au ukuta, na pia katika tasnia ya anga.  

 

• NANOCOMPOSITES : Nyenzo hizi mpya zinajumuisha chembe chembe za nanosized zilizopachikwa kwenye tumbo. Kwa kutumia nanocomposites tunaweza kutengeneza vifaa vya mpira ambavyo ni vizuizi vyema vya kupenya hewa huku tukidumisha sifa zao za mpira bila kubadilika.