Paggawa ng Composite at Composite Materials

Sa madaling kahulugan, ang COMPOSITES o COMPOSITE MATERIALS ay mga materyales na binubuo ng dalawa o maramihang mga materyales na may iba't ibang pisikal o kemikal na katangian, ngunit kapag pinagsama sila ay nagiging isang materyal na naiiba kaysa sa mga sangkap na bumubuo. Kailangan nating ituro na ang mga sangkap na bumubuo ay nananatiling hiwalay at naiiba sa istraktura. Ang layunin sa paggawa ng isang pinagsama-samang materyal ay upang makakuha ng isang produkto na mas mataas kaysa sa mga nasasakupan nito at pinagsasama ang mga nais na katangian ng bawat nasasakupan. Bilang halimbawa; lakas, mababang timbang o mas mababang presyo ay maaaring ang motivator sa likod ng pagdidisenyo at paggawa ng composite. Ang uri ng mga composite na inaalok namin ay particle-reinforced composites, fiber-reinforced composites kabilang ang ceramic-matrix / polymer-matrix / metal-matrix / carbon-carbon / hybrid composites, structural & laminated & sandwich-structured composites at nanocomposites.

 

Ang mga pamamaraan ng fabrication na idini-deploy namin sa composite material manufacturing ay: Pultrusion, prepreg production process, advanced fiber placement, filament winding, tailored fiber placement, fiberglass spray lay-up process, tufting, lanxide process, z-pinning.
Maraming mga pinagsama-samang materyales ang binubuo ng dalawang yugto, ang matris, na tuluy-tuloy at pumapalibot sa kabilang yugto; at ang dispersed phase na napapalibutan ng matrix.
Inirerekomenda namin na mag-click ka dito upangI-DOWNLOAD ang aming Schematic Illustrations ng Composites at Composite Materials Manufacturing ng AGS-TECH Inc.
Makakatulong ito sa iyo na mas maunawaan ang impormasyong ibinibigay namin sa iyo sa ibaba. 

 

• PARTICLE-REINFORCED COMPOSITES : Ang kategoryang ito ay binubuo ng dalawang uri: Malaking particle composites at dispersion-strengthened composites. Sa dating uri, ang mga pakikipag-ugnayan ng particle-matrix ay hindi maaaring ituring sa atomic o molekular na antas. Sa halip ay may bisa ang continuum mechanics. Sa kabilang banda, sa dispersion-strengthened composites particle ay karaniwang mas maliit sa sampu-sampung mga hanay ng nanometer. Ang isang halimbawa ng malaking particle composite ay polymers kung saan ang mga filler ay idinagdag. Pinapabuti ng mga tagapuno ang mga katangian ng materyal at maaaring palitan ang ilan sa dami ng polimer ng mas matipid na materyal. Ang mga fraction ng volume ng dalawang phase ay nakakaimpluwensya sa pag-uugali ng composite. Ang malalaking particle composites ay ginagamit sa mga metal, polimer at keramika. Ang CERMETS ay mga halimbawa ng ceramic / metal composites. Ang aming pinakakaraniwang cermet ay cemented carbide. Binubuo ito ng refractory carbide ceramic tulad ng mga particle ng tungsten carbide sa isang matrix ng isang metal tulad ng cobalt o nickel. Ang mga carbide composite na ito ay malawakang ginagamit bilang mga tool sa pagputol para sa tumigas na bakal. Ang mga hard carbide particle ay may pananagutan para sa pagkilos ng pagputol at ang kanilang katigasan ay pinahusay ng ductile metal matrix. Kaya nakuha namin ang mga pakinabang ng parehong mga materyales sa isang solong composite. Ang isa pang karaniwang halimbawa ng malaking particle composite na ginagamit namin ay ang carbon black particulates na hinaluan ng vulcanized rubber upang makakuha ng composite na may mataas na tensile strength, toughness, luha at abrasion resistance. Ang isang halimbawa ng isang dispersion-strengthened composite ay ang mga metal at metal na haluang metal na pinalakas at pinatigas ng pare-parehong pagpapakalat ng mga pinong particle ng isang napakatigas at hindi gumagalaw na materyal. Kapag ang napakaliit na aluminum oxide flakes ay idinagdag sa aluminum metal matrix nakakakuha tayo ng sintered aluminum powder na may pinahusay na lakas ng mataas na temperatura. 

 

• FIBER-REINFORCED COMPOSITES : Ang kategoryang ito ng mga composite ay sa katunayan ang pinakamahalaga. Ang layunin na makamit ay ang mataas na lakas at higpit sa bawat yunit ng timbang. Ang komposisyon ng hibla, haba, oryentasyon at konsentrasyon sa mga composite na ito ay kritikal sa pagtukoy ng mga katangian at pagiging kapaki-pakinabang ng mga materyales na ito. May tatlong grupo ng mga hibla na ginagamit namin: whisker, fibers at wires. WHISKERS ay napakanipis at mahahabang solong kristal. Kabilang sila sa pinakamatibay na materyales. Ang ilang halimbawa ng mga materyales ng whisker ay grapayt, silikon nitride, aluminyo oksido.  FIBERS sa kabilang banda ay karamihan sa mga polymer o ceramics at nasa polycrystalline o amorphous na estado. Ang pangatlong grupo ay pinong mga WIRES na may medyo malalaking diameters at kadalasang binubuo ng bakal o tungsten. Ang isang halimbawa ng wire reinforced composite ay ang mga gulong ng kotse na may kasamang steel wire sa loob ng goma. Depende sa materyal ng matrix, mayroon kaming mga sumusunod na composite:
POLYMER-MATRIX COMPOSITES : Ang mga ito ay gawa sa polymer resin at fibers bilang reinforcement ingredient. Ang isang subgroup ng mga ito na tinatawag na Glass Fiber-Reinforced Polymer (GFRP) Composites ay naglalaman ng tuluy-tuloy o discontinuous glass fibers sa loob ng isang polymer matrix. Ang salamin ay nag-aalok ng mataas na lakas, ito ay matipid, madaling gawan ng mga hibla, at hindi chemically inert. Ang mga disadvantages ay ang kanilang limitadong higpit at higpit, ang mga temperatura ng serbisyo ay hanggang 200 – 300 Centigrade lamang. Ang Fiberglass ay angkop para sa mga automotive body at mga kagamitan sa transportasyon, marine vehicle body, storage container. Ang mga ito ay hindi angkop para sa aerospace o paggawa ng tulay dahil sa limitadong tigas. Ang ibang subgroup ay tinatawag na Carbon Fiber-Reinforced Polymer (CFRP) Composite. Dito, ang carbon ang aming fiber material sa polymer matrix. Ang Carbon ay kilala sa mataas na tiyak na modulus at lakas nito at ang kakayahan nitong mapanatili ang mga ito sa mataas na temperatura. Ang mga carbon fiber ay maaaring mag-alok sa amin ng standard, intermediate, high at ultrahigh tensile moduli. Higit pa rito, ang mga carbon fiber ay nag-aalok ng magkakaibang pisikal at mekanikal na katangian at samakatuwid ay angkop para sa iba't ibang custom na iniayon sa mga aplikasyon ng engineering. Maaaring isaalang-alang ang mga composite ng CFRP upang gumawa ng mga kagamitang pang-sports at recreational, mga pressure vessel at mga bahagi ng istruktura ng aerospace. Gayunpaman, ang isa pang subgroup, ang Aramid Fiber-Reinforced Polymer Composites ay mga high-strength at modulus na materyales din. Ang kanilang mga ratio ng lakas sa timbang ay napakataas. Ang Aramid fibers ay kilala rin sa mga trade name na KEVLAR at NOMEX. Sa ilalim ng pag-igting sila ay gumaganap ng mas mahusay kaysa sa iba pang mga polymeric fiber na materyales, ngunit sila ay mahina sa compression. Ang mga hibla ng Aramid ay matigas, lumalaban sa epekto, lumalaban sa kilabot at nakakapagod, matatag sa mataas na temperatura, hindi gumagalaw sa kemikal maliban sa mga malakas na acid at base. Ang mga hibla ng Aramid ay malawakang ginagamit sa mga gamit pang-sports, bulletproof vests, gulong, lubid, fiber optic cable sheat. Ang iba pang mga fiber reinforcement materials ay umiiral ngunit ginagamit sa mas mababang antas. Ang mga ito ay boron, silikon karbid, aluminyo oksido pangunahin. Ang materyal na polymer matrix sa kabilang banda ay kritikal din. Tinutukoy nito ang pinakamataas na temperatura ng serbisyo ng composite dahil ang polimer ay karaniwang may mas mababang temperatura ng pagkatunaw at pagkasira. Ang mga polyester at vinyl ester ay malawakang ginagamit bilang polymer matrix. Ginagamit din ang mga resin at mayroon silang mahusay na moisture resistance at mekanikal na mga katangian. Halimbawa polyimide resin ay maaaring gamitin hanggang sa humigit-kumulang 230 Degrees Celcius. 
METAL-MATRIX COMPOSITES : Sa mga materyales na ito ay gumagamit kami ng ductile metal matrix at ang mga temperatura ng serbisyo ay karaniwang mas mataas kaysa sa kanilang mga bumubuong bahagi. Kung ihahambing sa polymer-matrix composites, ang mga ito ay maaaring magkaroon ng mas mataas na operating temperature, maging nonflammable, at maaaring magkaroon ng mas mahusay na degradation resitance laban sa mga organic na likido. Gayunpaman, mas mahal ang mga ito. Mga materyales na pampalakas tulad ng whisker, particulates, tuluy-tuloy at hindi tuloy-tuloy na mga hibla; at mga materyales sa matrix tulad ng tanso, aluminyo, magnesiyo, titanium, superalloys ay karaniwang ginagamit. Ang mga halimbawang aplikasyon ay ang mga bahagi ng makina na gawa sa aluminum alloy matrix na pinalakas ng aluminum oxide at carbon fibers. 
CERAMIC-MATRIX COMPOSITES : Ang mga ceramic na materyales ay kilala sa kanilang napakahusay na pagiging maaasahan sa mataas na temperatura. Gayunpaman ang mga ito ay masyadong malutong at may mababang halaga para sa pagiging matigas ng bali. Sa pamamagitan ng pag-embed ng mga particulate, fibers o whisker ng isang ceramic sa matrix ng isa pa, nakakamit natin ang mga composite na may mas mataas na tibay ng bali. Ang mga naka-embed na materyales na ito ay karaniwang humahadlang sa pagpapalaganap ng crack sa loob ng matrix sa pamamagitan ng ilang mga mekanismo tulad ng pagpapalihis sa mga tip ng crack o pagbuo ng mga tulay sa mga mukha ng crack. Bilang halimbawa, ang mga alumina na pinalalakas ng mga whisker ng SiC ay ginagamit bilang mga pagsingit ng tool sa paggupit para sa paggawa ng mga hard metal na haluang metal. Ang mga ito ay maaaring magpakita ng mas mahusay na pagganap kumpara sa mga sementadong karbida.  
CARBON-CARBON COMPOSITES : Parehong carbon ang reinforcement pati na rin ang matrix. Mayroon silang mataas na tensile moduli at mga lakas sa mataas na temperatura na higit sa 2000 Centigrade, creep resistance, mataas na fracture toughnesses, mababang thermal expansion coefficients, mataas na thermal conductivity. Ginagawang perpekto ng mga katangiang ito para sa mga application na nangangailangan ng thermal shock resistance. Ang kahinaan ng carbon-carbon composites ay gayunpaman ang kahinaan nito laban sa oksihenasyon sa mataas na temperatura. Ang mga karaniwang halimbawa ng paggamit ay ang mga hot-pressing molds, advanced na paggawa ng mga bahagi ng turbine engine. 
HYBRID COMPOSITES : Dalawa o higit pang iba't ibang uri ng fibers ang pinaghalo sa iisang matrix. Kaya ang isa ay maaaring maiangkop ang isang bagong materyal na may kumbinasyon ng mga katangian. Ang isang halimbawa ay kapag ang parehong carbon at glass fibers ay isinama sa isang polymeric resin. Ang mga carbon fiber ay nagbibigay ng mababang densidad na higpit at lakas ngunit mahal. Ang salamin sa kabilang banda ay mura ngunit kulang sa higpit ng carbon fibers. Ang glass-carbon hybrid composite ay mas malakas at mas matigas at maaaring gawin sa mas mababang halaga.
PAGPROSESO NG FIBER-REINFORCED COMPOSITES : Para sa tuluy-tuloy na fiber-reinforced na plastik na may pantay na distributed fibers na nakatuon sa parehong direksyon ginagamit namin ang mga sumusunod na pamamaraan.
PULTRUSION: Ang mga rod, beam at tube na may tuluy-tuloy na haba at pare-pareho ang mga cross-section ay ginawa. Ang tuluy-tuloy na fiber roving ay pinapagbinhi ng isang thermosetting resin at hinihila sa isang bakal na die upang maporma ang mga ito sa nais na hugis. Susunod, dumaan sila sa isang precision machined curing die upang makuha ang huling hugis nito. Dahil pinainit ang curing die, pinapagaling nito ang resin matrix. Ang mga pullers ay gumuhit ng materyal sa pamamagitan ng mga dies. Gamit ang mga nakapasok na hollow core, nakakakuha kami ng mga tubo at hollow geometries. Ang paraan ng pultrusion ay awtomatiko at nag-aalok sa amin ng mataas na rate ng produksyon. Anumang haba ng produkto ay posibleng gawin. 
PREPREG PROCESSION PROCESS : Ang Prepreg ay isang tuluy-tuloy na fiber reinforcement na preimpregnated na may partially cured polymer resin. Ito ay malawakang ginagamit para sa mga istrukturang aplikasyon. Ang materyal ay dumating sa tape form at ipinadala bilang isang tape. Direkta itong hinuhubog ng tagagawa at ganap na nilulunasan ito nang hindi na kailangang magdagdag ng anumang dagta. Dahil ang mga prepreg ay sumasailalim sa mga reaksyon sa pagpapagaling sa temperatura ng silid, sila ay nakaimbak sa 0 Centigrade o mas mababang temperatura. Pagkatapos gamitin ang natitirang mga teyp ay iniimbak pabalik sa mababang temperatura. Ang mga thermoplastic at thermosetting resin ay ginagamit at ang mga reinforcement fibers ng carbon, aramid at salamin ay karaniwan. Upang gumamit ng prepreg, ang carrier backing paper ay unang aalisin at pagkatapos ay ang paggawa ay isinasagawa sa pamamagitan ng paglalagay ng prepreg tape sa isang tool na ibabaw (ang proseso ng lay-up). Ang ilang mga plies ay maaaring ilagay upang makuha ang nais na kapal. Ang madalas na pagsasanay ay ang paghalili ng hibla na oryentasyon upang makabuo ng cross-ply o angle-ply laminate. Sa wakas, inilapat ang init at presyon para sa paggamot. Ang parehong pagproseso ng kamay at pati na rin ang mga awtomatikong proseso ay ginagamit para sa pagputol ng mga prepregs at lay-up.
FILAMENT WINDING : Ang tuluy-tuloy na reinforcing fibers ay tumpak na nakaposisyon sa isang paunang natukoy na pattern upang sundin ang isang guwang na  at karaniwang cyclindirical na hugis. Ang mga hibla ay unang dumaan sa isang resin bath at pagkatapos ay nasugatan sa isang mandrel ng isang automated system. Pagkatapos ng ilang paikot-ikot na pag-uulit ay nakuha ang ninanais na mga kapal at ang paggamot ay isinasagawa alinman sa temperatura ng silid o sa loob ng oven. Ngayon ang mandrel ay tinanggal at ang produkto ay demolded. Ang filament winding ay maaaring mag-alok ng napakataas na strength-to-weight ratios sa pamamagitan ng winding ng fibers sa circumferential, helical at polar patterns. Ang mga tubo, tangke, casing ay ginawa gamit ang pamamaraang ito. 

 

• STRUCTURAL COMPOSITES : Kadalasan ang mga ito ay binubuo ng parehong homogenous at composite na mga materyales. Samakatuwid ang mga katangian ng mga ito ay natutukoy sa pamamagitan ng mga constituent na materyales at geometrical na disenyo ng mga elemento nito. Narito ang mga pangunahing uri:
LAMINAR COMPOSITES : Ang mga istrukturang materyales na ito ay gawa sa dalawang dimensyong sheet o panel na may gustong mga direksyon na may mataas na lakas. Ang mga layer ay nakasalansan at pinagsasama-sama. Sa pamamagitan ng pagpapalit ng mga direksyon na may mataas na lakas sa dalawang perpendicular axes, nakakakuha kami ng isang composite na may mataas na lakas sa parehong direksyon sa two-dimensional na eroplano. Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng mga anggulo ng mga layer ay maaaring gumawa ng isang composite na may lakas sa mga gustong direksyon. Ginagawa ang modernong ski sa ganitong paraan. 
MGA SANDWICH PANELS : Ang mga structural composite na ito ay magaan ngunit may mataas na higpit at lakas. Ang mga sandwich panel ay binubuo ng dalawang panlabas na sheet na gawa sa isang matigas at matibay na materyal tulad ng mga aluminyo na haluang metal, fiber reinforced plastic o bakal at isang core sa pagitan ng mga panlabas na sheet. Kailangang magaan ang core at kadalasan ay may mababang modulus of elasticity. Ang mga sikat na pangunahing materyales ay matibay na polymeric foams, kahoy at pulot-pukyutan. Ang mga sandwich panel ay malawakang ginagamit sa industriya ng konstruksiyon bilang materyales sa bubong, materyal sa sahig o dingding, at gayundin sa mga industriya ng aerospace.  

 

• NANOCOMPOSITES : Ang mga bagong materyales na ito ay binubuo ng mga nanosized na particle na mga particle na naka-embed sa isang matrix. Gamit ang mga nanocomposite maaari tayong gumawa ng mga materyales ng goma na napakahusay na hadlang sa pagtagos ng hangin habang pinapanatili ang kanilang mga katangian ng goma na hindi nagbabago.