مقاله کامپوزيت ها

 nx دارای 69 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است فایل ورد nx  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد. این پروژه توسط مرکز nx2 آماده و تنظیم شده است توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي nx،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد بخشی از متن nx : کامپوزیت ها با نام و یاد اوکه یار‌ی‌گر مطلق استطراحان و مهندسان مواد کامپوزیتی را در جهت تولید موادی با قیمت ارزان و با استحکام بیشتر و وزن کمتر نسبت به سایر سازه‌ها بهتر ومناسبتر ی‌ندارند .در زندگی روزمره محصولات فراوانی که ما از آنها بهره می‌جوییم همچون قایقها و چوبهای اسکی و گلف و حتی آن چیزهایی که زیاد در موردشان اطلاعات نداریم همچون صنعت هوا و فضا و صنایع نظامی از کامپوزیتها بهره فراوان می برند. کامپوزیتها به مواد چند سازه ترجمه شده است.در حدود 90% كامپوزیتهای تولید شده از الیاف شیشه و رزین پلی‌استر و وینیل استر استفاده می شود. 65% كامپوزیتها با استفاده از روش قالبگیری باز ساخته می‌شوند و35% باقیمانده با استفاده از روشهای قالبگیری بسته یا پیوسته تولید می‌شوند. كامپوزیتها به طور گسترده‌ای به عنوان پلاستیك‌های تقویت شده (Reinforced Plastics) شناخته می شوند. به طور ویژه، كامپوزیتها، الیاف تقویت كننده‌ای در ماتریس پلیمری هستند.غالبا، الیاف تقویت كننده، فایبر گلاس (Fiber Glass) می باشند گرچه الیافی با استحكام بالا نظیر آرامید (Aramid) و كربن (Carbon) در كاربردهای پیشرفته به كار برده می شوند. ماتریس پلیمری (Ppolymer Matrix) رزین ترموستی (Thermoset Resin) نظیر پلی استر، مینیل استر و رزینهای اپاكسی به عنوان ماتریس انتخابی می‌باشند. رزینهای خاصی نظیر فنولیك، پلی اوره تان و سیلیكون برای كاربردهای ویژه استفاده می شوند. اغلب پلاستیك خانگی، نظیر پلی اتیلن، اكریلیك، نایلون و پلی استیرن به عنوان ترموپلاستیك‌ها شناخته می‌شوند. این ماده می‌توانند حرارت دیده و شكل بگیرند و یا دوباره حرارت دیدن مجدداَ به حالت مایع برگردند. كامپوزیتها معمولا از رزینهای ترموستی كه ابتدا به صورت پلیمرهای مایع می باشند استفاده می كنند ودر حین فرایند قالبگیری به شكل جامد تبدیل می شوند . این فرایند به عنوان اتصال مقاطع كه غیر قابل بازگشت می باشد شناخته می شود .به این دلیل، در مواد كامپوزیت، مقاومت شیمیایی وحرارتی وخاص فیزیكی دوام سازه ای شان نسبت به ترموپلاستیكها افزایش یافته است به دلیل فواید مواد كامپوزیت، رشد كاربردهای جدید در بازارهای نظیر حمل و نقل، ساختمان، مقاومت به خوردگی، سازه های در یایی، سازه های خیلی قوی ،محصولات مصرفی، وسایل برقی ،هواپیما وهوافضا، وسایل وتجهیزات تجاری در حال تقویت است. مزایای استفاده از مواد كامپوزیت عبارتند از:   استحكام بالامواد كامپوزیت برای نیازهای استحكامی خاص در یك كار برد می توانند طراحی شوند . مزیت بارز كامپوزیتها نسبت به سایر مواد ، توانایی استفاده كردن از تعداد زیادی از تركیبهای رزینها و تقویت كننده‌ها وبنا بر این رسیدن به خواست مشتری از نظرخواص مكانیكی وفیزیكی سازه می باشد.سبكی كامپوزیتها، موادی را ارائه می دهند كه می توانند برای هم استحكام بالا وهم وزن كم طراحی شوند. در حقیقت كامپوزیتها جهت تولید سازه هایی با بالاترین نسبت استحكام به وزن شناخته شده برای بشر به كار برده می‌شوند. مقاومت به خوردگی كامپوزیتها، مقاومت طولانی مدتی را در كار در محیطهای شیمیایی و دمایی ارائه می دهند .كامپوزیتها موادی منتخب برای قطعاتی كه در معرض محیطهای باز، كاربردهای شیمیایی ودیگر شرایط محیطی می باشند هستند.   انعطاف پذیری طراحیكامپوزیتها نسبت به دیگر مواد این مزیت را دارند كه می توانند با شكلهای پیچیده نسبت به هزینه كم، قالبگیری شوند. انعطاف پذیری در ایجاد شكلهای پیچیده ، به طراحان آزادی عمل می دهد كه نشانی از موفقیت كامپوزیتهاست. بادوام بودنسازه های كامپوزیتی عمری با دوام طولانی را دارا هستند. این خصوصیت با حداقل نیازمندی های تعمیر ونگهداری توام گشته است . طول عمر كامپوزیتها در كاربردهای حساس مزیت به شمار می رود. در نیم قرن توسعه كامپوزیتها ، سازه های كامپوزیتی به گونه ای خوب طراحی شده اند كه هنوز كاملا فرسوده نشده اند . امروزه توسعه صنعت كامپوزیت ها به عنوان یك ارائه دهنده اصلی مواد به رشد خود ادامه می دهد به صورتی كه بیشتر طراحان ، مهندسین وسازندگان ، از مزایای این مواد همه كاره مطلع شده اند.   تاریچه صنعت كامپوزیتها استفاده از مواد كامپوزیت طبیعی ،بخشی از تكنولوژی بشر از زمانی كه اولین بناهای باستانی ، كاه برای تقویت كردن آجرهای گلی به كار بردند بوده است .مغولهای قرن دوازدهم ، سلاحهای پیشرفته ای را نسبت به زمان خودشان با تیر و كمانهایی كه كوچكترین وقوی تر از دیگر وسایل مشابه بودند ساختند. این كمانها سازه‌های كامپوزیتی ای كه به وسیله تركیب زردپی احشام (تاندون)، شاخ، خیزران(بامبو) و ابریشم ساخته شده بودند كه باد فلوكون طبیعی(Rosin) پیچیده می‌شد. این طراحان سلاحهای قرن دوازدهم، دقیقا اصول طراحی كامپوزیت را می‌فهمیدند. اخیرا بعضی از این قطعات موزه ای 700 ساله كشیده وتست شدند. آنها از نظرقدرت حدود 80% كمانهای كامپوزیتی مدرن بودند. در اواخر دهه 1800 ، سازندگان كانو قایقهای باریك و بدون بادبان و سکان تجربه می کردندکه با چسباندن لایه های کاغذ محکم کرافت “kraft”با نوعی لاک به نام شلاک””shellلایه گذاری کاغذی راتشکیل میدهند. درحالیکه ایده کلی موفق بود ولی مواد به خوبی کار نمی کردند. چون مواد در دسترس ترقی نکرد این ایده محو شد. در سالهای بین 1870 تا1890 انقلابی در شیمی به وفوع پیوست.اولین رزینهای مصنوعی ساخت بشر توسعه یافت به طوری که میتوانست بوسیله پلیمریزاسیون از حالت مایع به جامدتبدیل شود. این رزینهای پلیمری ازحالت مایع به حالت جامد توسط پیوند متقاطع مولکولی تبدیل می شوند. رزینهای مصنوعی اولیه شامل سلولویید و ملا مین و باکلیت( Bakelite) بودند. دراوایل دهه1930 دو شرکت شیمیا یی که روی توسعه رزینهای پلیمری فعالیت میکردندعبارت بودنداز”American Cyanamid”و “Dupont”. درمسیر ازمایشاتشان هر دو شرکت به طور مستقل و در یک زمان به فرمول ساخت رزین پلی استر دست یافتند . هم زمان شرکت شیشه”Owens-lllinois” شروع به ساخت الیاف شیشه به همان صورت بنیادی بافت پارچه های نساجی نموند. در طی سالهای 1934و1936محققی به نام”RayGreen”دراوهایواین دومحصول جدید را ترکیب کرد وشروع به قالبگیری قایقهای کوچک نمود.این زمان را شروع کامپوزیتهای مدرن می شناسند.درحین جنگ جهانی دوم توسعه رادار به محفظه های غیرفلزی نیاز پیدا کرد و ارتش امریکا با تعدادزیادی پروژه های تحقیقاتی تکنولوژی نوپای کامپوزیتها را توسعه بخشید. فورا به دنبال جنگ جهانی دوم کامپوزیت به عنوان یک ماده مهندسی اصلی پدیدارشد.صنعت کامپوزیت دراواخردهه 1940 باعلاقه شدید به آن شروع شد و به سرعت دردهه 1950 توسعه یافت. بیشترروشهای امروزی قالبگیری و فرآیند انجام کارروی کامپوزیتهادرسال 1955 گسترش یافت. قالبگیری باز(لایه گذاری دستی) قالبگیری فشاری استفاده ازپاشش الیاف سوزنی قالبگیری به روش انتقال رزین روش فیلامنت وایدینگ استفاده ازکیسه خلاء وروش پاشش درخلاء همگی بین سالهای 1946 و1955 توسعه یافتند ودرتولیداستفاده شدند.محصولات ساخته شده ازکامپوزیتها درطی این دوره شامل این موارد بودند: قایقها بدنه اتومبیلها “Corvette” قطعات کامیونها قطعات هواپیماها مخازن ذخیره زیرزمینی ساختمانها وبسیاری دیگرازمحصولات مشابه.امروزه صنعت کامپوزیت به رشدخودادامه میدهد چراکه به دنبال افزایش قدرت سبکی دوام وزیبایی محصولات می باشیم. فصل اول فرایندهای ساخت کامپوزیتهادوتقسیم بندی عمومی در فرایندهای ساخت کامپوزیت وجوددارد: قالبگیری باز(که گاهی قالب گیری تماسی نامیده می شود) و قالبگیری بسته. در قالبگیری باز، ژل‌کت و لایه ها در حین فرایند ساخت در معرض اتمسفر محیط می باشند . در قالبگیری بسته، کامپوزیت در یک قالب دو تکه یا درون یک کیسه خلاء ساخته می شود . روشهای ساخت متنوعی در هر یک از این دو شاخه قالبگیری بازو بسته وجود دارد. قالبگیری باز• لایه گذاری دستی کاربرد دستی رزینکار برد مکانیکی رزین• فرایند لایه گذاری با الیاف سوزنی روش پاشش با اسپری به صورت اتمیزهبه کار گیری غیر اتمیزه• روش فلامنت ویندینگقالبگیری بسته • قالبگیری فشاریSheet Molding Compound (SMC)Bulk Molding Compound(BMC)Thick Molding Compound (TMC) قالبگیری فشاری به صورت لایه گذاری خیس • کششی Pultrusion Processing(RRIM)• Resin Transfer Molding (RTM)• قالبگیری تحت کیسه خلاءلایه گذاری خیسپری پرگ Prepreg • فرایند تزریق در خلاء • ریختگری گریز از مرکز • لایه گذاری پیوستهتقسیمات دیگری از فرایندهای قالبگیری می توانند برای مشخص کردن بیشتر تکنیکهای ساخت کامپوزیتها انجام شوند. روش دیگر از تقسیم بندی فرایندها بر اساس حجمی است که آنها تولید می شوند.تولید در حجم کم • قالبگیری باز • قالبگیری تزریق در خلاء• قالبگیری با کیسه خلاء • قالبگیری با پری پرگتولید در حجم متوسط• فیلامنت وایندینگ • RTM• قالبگیری فشاری با لایه گذاری خیس • ریخته گری گریز از مرکز تولید در حجم بالا• قالبگیری فشاری SMC/BMC/TMC • قالبگیری تزریقی عکس العملی تقویت کننده(RRIM) • کششی• لایه گذاری پیوسته کاربردهای قالبگیری بازفرایند قالبگیری باز، اغشته سازی الیاف تقویت کننده با رزین است، از تکنیکهای دستی با کمک غلتک زدن روی لایه ها وخارج سازی هوای حبس شده نیز استفاده می‌شود. فاکتور اصلی در این عملیات انتقال رزین از یک مخزن ذخیره به قالب است. روشهای انتقال رزین در برخی حالت ها ، فرایند ویژه‌ای را مشخص می کنند . برای مثال اگر رزینی ، با استفاده یک ظرف و قلم ومو به صورت دستی به کار برده شود ، این فرایند به عنوان لایه گذاری دستی شناخته می شود. اگر رزین با استفاده از ابزارهای پاشش الیاف سوزنی که مرسوم است به کار برده شود ، این فرایند به عنوان پاشش توسط اسپری اطلاق می شود . در سالهای پیش ، استفاده از اسپری در دو لایه گذاری دستی و روش پاشش الیاف توسط اسپری ، تمایز این دو روش را کمی مغشوش کرده بود. اگر کسی عمل خیس کردن مواد موجود را توسط غلتک انجام دهد (مثلا الیاف سوزنی یا پارچه های کوک زده شده ) حتی با استفاده از پیستوله (برای پاشش متوازن ) باز هم این روش به روش لایه گذاری دستی اطلاق می شود . بنابر این در صورتی که به کار بردن تقویت کننده توسط دست انجام گیرد فرایند قالبگیری روش لایه گذاری دستی می باشد، در عین حالی که به کار بردن رزین به صورت اتمیزه شدن ویا اسپری باشد. به منظور مشخص نمودن دقیق روشهایی که استفاده می شود ، تعاریف دقیقتری از فرایندها در صنعت توسعه یافته است . فرایند قالبگیری روش قرار دادن الیاف تعریف می شود (به صورت دستی یا به صورت پاششی). روش کاربرد رزین، روشهای به کار برده شده برای انتقال رزین به قالب تعریف می شود. تعاریف رسمی برای فرایند قالبگیری باز وروشهای کاربرد آن به صورت زیر هستند: تعاریف فرایند قالبگیری بازفرایند لایه گذاری دستی: استفاده از تقویت کننده ها به صورت خام، نظیر پارچه‌های سوزنی ، پارچه های بافته شده یا به هم کوک زده شده، به صورتیکه به وسیله دست در محل خود قرار داده می شوند وسپس با رزین آغشته می گردند . رزین می تواند یا توسط دست یا دیگر وسایل مکانیکی به کار برده شود.فرایند لایه گذاری پاششی: استفاده از یک وسیله پاشش الیاف سوزنی که الیاف پیوسته را که به صورت دم اسبی هستند بریده وبه تکه های سوزنی و با طول کوتاه در آورده وبا مخلوط کردن رزین والیاف که به عنوان Chop شناخته شده ، آن را روی قالب قرار می دهد. این فرایند شامل روش پاشش توسط اسپری اتمیزه شده وشبیه به کاربردن الیاف سوزنی با جریان غیر اتمیزه می باشد .تعاریف به کار بردن رزین کاربرد دستی رزین: انتقال دستی یک رزین ترموست از یک ظرف نگهداری به روی الیاف تقویت کننده . مخلوط کردن رزین درون ظرف به صورت دستی انجام شده واستفاده رزین روی لایه ها توسط قلم ومو، غلتک،لیسه یا امثال هم انجام می‌پذیرد. کاربرد رزین به صورت مکانیکی: کاربرد رزین ترموست روی الیاف تقویت کننده با استفاده از یک ابزار مکانیکی.• اسپری کردن کنترل نشده: بدون کالیبراسیون فشار پیستوله، بدون فلنجهای محدود کننده قالب ، بدون آموزشهای ویژه به اپراتور.• اسپری کردن کنترل شده: با کالیبراسیون تایید شده فشار پیستوله، دارای فلنجهای محدود کننده قالب، با آموزشهای ویژه به اپراتور به صورت مستند ومطابق با هندبوک پاشش توسط اسپری کنترل شده CFA هر سه عامل فوق باید به صورت کاربرد کنترل شده اسپری جهت بالا بردن کیفیت موجود باشند.• کاربرد به صورت غیر اتمیزه : شامل جریان پوشاننده ها ، جریان الیاف سوزنی آغشته شده به رزین، غلتکهای تحت فشار یا دیگر کاربردها به غیر از اسپری . توجه کنید که جریان پوشاننده ها وجریان الیاف سوزنی آغشته شده به رزین به عنوان روشهای کاربردی غیر اتمیزه شده اطلاق می شوند. به کار بردن ژل کت: به کار بردن محصولات ژل کت با استفاده از پاشش توسط اسپری به صورت اتمیزه شده توسط روش کاربردی کنترل شده یا کنترل نشده.• اسپری کردن کنترل نشده : بدون کالیبراسیون فشار پیستوله، بدون فلنجهای محدود کننده قالب ، بدون آموزشهای ویژه به اپراتور.• اسپری کردن کنترل شده : با کالیبراسیون تایید شده فشار پیستوله ، دارای فلنجهای محدود کننده قالب وآموزش مستند اپراتور مطابق با هندبوک اسپری کردن کنترل شده CFA . هر سه عامل فوق باید برای بالا بردن کیفیت به عنوان کاربرد کنترل شده روش اسپری کردن موجود باشند. روش لایه گذاری دستی روش لایه گذاری دستی،یک روش قالبگیری باز است که برای ساخت محصولات متنوعی از کامپوزیتها ،که شامل قایقها ،مخازن ،پوشش حمامها، بوشها ،قطعات کامیونها واتومبیلها، سازه های معماری وبسیاری دیگر از محصولات در محدوده قطعات خیلی کوچک یا خیلی بزرگ است، مناسب می باشند. گرچه حجم تولید هر قالب کم است ، با افزایش قالبها می توان تعداد تولید را بالا برد.تشریح فرایند ژل کت ابتدا روی قالب با استفاده از پیستوله برای ایجاد سطحی با کیفیت بالا به کار برده می شود. وقتی ژل کت به اندازه کافی عمل آوری شده باشد ، تقویت کننده های فایبر گلاس را به صورت دستی روی قالب قرار می دهند. رزین لایه‌گذاری ،توسط ریختن و قلم و موزدن وغلتک زدن یا به کمک لیسه یا پاشش به وسیله اسپری استفاده می شود. غلتکهایFRP یا لیسه ها جهت توزیع رزین وآغشته‌سازی کامل الیاف تقویت کننده ونهایتا جهت خروج حبابهای حبس شده هوا استفاده می شوند. سپس لایه های مراحل بعدی جهت رساندن به ضخامت مورد نیاز به لایه های قبلی تقویت کننده اضافه می شوند. مواد ماهیچه‌ای Core با دانسیته کم ، نظیر چوب ، بالسا،فوم وهانیکوم اغلب برای بالا بردن سفتی لایه گذاری به کار برده می شوند. قالبهاقالبهای ساده یک تکه با ساختار کامپوزیتی از جنس فایبر گلاس به طور عمومی استفاده می شوند. این قالبها در اندازه های کوچک تا بزرگ می‌توانند باشند ودر رده قالبهای کامپوزیتی ارزان قیمت می باشند.مزیتهای اصلی ساده ترین روش قالب سازی ، دارای هزینه کم ، فرایند ساخت ساده وپوشش دامنه وسیعی از اندازه های قطعات است . تغییرات طراحی به سادگی انجام می‌شود. حداقل سرمایه گذاری تجهیزات را می خواهد. با اپراتورهای ماهر سرعتهای خوبی از تولید را با کیفیتی خوب می توان به دست آورد. شكل 1-1: روش لایه گذاری دستی روش پاشش توسط پیستولهروش پاشش توسط پیستوله یاChopping یک روش قالبگیری باز شبیه به روش لایه گذاری دستی است که برای ساخت قایقها ، مخازن ، قطعات وسایل حمل ونقل، وان حمام وامثال هم در اندازه ها وشکلهای متنوع ، مناسب می باشد. یک لایه‌گذاری ساخته شده از این روش انطباقی خوبی با روش دستی داشته وگاهی اوقات در قالبگیری شکلهای پیچیده از روش دستی سریعتر است . در فرایند اسپری کردن اپراتور است که ضخامت وغلظت را کنترل می کند ، بنابراین غلظت در این روش بیشتر از روش دستی به اپراتور بستگی دارد . اگر چه حجم تولید در هر قالب کم است ، تولید بیشتر ، با افزایش تعداد قالبها میسر است. تشریح فرایندمثل روش لایه گذاری دستی ، ژل کت ابتدا روی قالب قبل از پاشش لایه‌گذاری اصلی به کار برده می شود. الیاف ورشته های باریک وپیوسته گلاس و رزین آماده شده(مخلوط شده با هارد نر) با یکدیگر مخلوط شده وبه شکل سوزنی در آمده و از طریق پیستوله روی قالب اسپری می شوند. سپس لایه های بعدی برای رسیدن به ضخامت مورد نیاز اضافه می شوند. به همراه الیاف سوزنی ، تقویت کننده هایی به شکلهای دیگر نظیر پارچه های بافته شده یا کوک زده شده می توانند به کار برده شوند . ماهیچه نیز همچون روش دستی ، می تواند در این روش به کار برده شود. شكل 1-2: روش باشش توسط بیستولهقالبهاقالبها در اینجا هم مشابه روش دستی به کار برده می شوند. قالبهایی با ساختار کامپوزیتی از جنس فایبر گلاس به صورت یک تکه وساده عموما به کار برده می‌شوند. قالبها می توانند در محدوده خیلی کوچک تا خیلی بزرگ وبا هزینه کم از جنس قالبهای کامپوزیتی باشند.مزیت اصلیسادگی ، هزینه کم، فرایند ساده، تجهیزات قابل جابجایی در کارگاه ساخت، نداشتن محدودیت اندازه قطعات . این فرایند می تواند اتوماتیک بشود. فیلامنت وایند ینگروش پیچاندن الیاف یک روش قالبگیری باز اتوماتیک است که از یک مدل دوار به عنوان قالب استفاده می کند. شکل قالب ، یک سطح داخلی پرداخت شده و یک سطح لایه گذاری روی قطر خارجی محصول را تولید می کند.این روش درجه بالایی از بارگذاری روی الیاف را نتیجه می دهد كه استحكامهای بالای كششی در ساخت قطعات تو خالی را ایجاد می كند و عموما در ساخت قطعات استوانه ای شكل نظیر مخازن نگهداری سوخت و مواد شیمیایی، لوله‌ها، دودكشها، مخازن تحت فشار وپوسته های موتور راكت به كار می رود. تشریح فرایندالیاف پیوسته از درون یك حمام رزین تغذیه شده وبه دور مدل دوار پیچانده می شوند. تغذیه الیاف از روی یك غلتك كه به صورت عرضی درطول مدل حركت می كند انجام می پذیرد . الیاف روی مدل هندسی از پیش تعیین شده در جهات مورد نیاز خوابانده می شوند. زمانی كه لایه‌ها به اندازه كافی به كار برده شوند ، لایه گذاری روی مدل عمل آوری (Cure) می شود . قطعه قالبگیری شده سپس از مدل جدا می‌شود. این روش می تواند با روش پاشش توسط اسپری توام گردد كه به عنوان فرایند Hoop Chop معروف است.قالبهامدلها با اندازه وشكل مناسب از الومینیم یا فولاد ساخته شده كه سطح داخلی قطعات تو خالی را تشكیل می دهند . برخی مدلها قابل مچاله شدن هستند تا جا سازی قطعه به سادگی انجام شود. مزیتهای اصلیاین فرایند، لایه گذاری هایی با نسبت بالای استحكام به وزن را نتیجه داده و درجه بالایی از كنترل روی یكنواختی وجهت الیاف را ارائه می دهد. سازه های ساخته شده با این روش می توانند به دقت ماشینكاری شوند . چون این فرایند به صورت اتوماتیك انجام می شود، فاكتور كارگر برای این روش (F.W) كمتر از روشهای دیگر قالبگیری باز نقش دارد . شكل 1-3: فیلامنت وایند ینگ قالبگیری فشاریقالبگیری فشاری یك روش تحت فشار وبا حجم بالای تولید است كه برای قالبگیری شكلهای پیچیده قطعات پلاستیك تقویت شده با فایبر گلاس در یك سیكل عمل آوری سریع مناسب می باشد. چندین نوع قالبگیری فشاری وجود دارند كه عبارتند از:TMC,BMC,SMC وقالبگیری تحت فشار با لایه گذاری خیس. قالبگیری فشاری از قالبهای فلزی با دمای بالا، كه درون پرسهای بزرگ نصب شده اند استفاده میكند.تشریح فرایندمجموعه قالب در یك پرس قالبگیری مكانیكی یا هیدرولیكی نصب می‌شود. قالبها بین 250تا400 درجه فارنهایت گرم می شوند. هزینه سنگینی نسبت به روش قالبگیری باز در این روش باید در نظر گرفته شود. دو تكه قالب بسته شده و فشاری بین 250psi تا3000psi به كار برده می شود. بسته به ضخامت، اندازه و شكل قطعه ، سیكلهای عمل آوری از كمتر از یك دقیقه تا پنج دقیقه تغییر می كند . قالب باز شده و قطعه نهایی برداشته می شود. قطعاتی از این نوع شامل قطعات اتومبیل، بدنه وسایل و قطعات سازه‌ای، وسایل خانگی، قطعات برقی، قطعات و پوسته ماشینهای اداری می باشند.قالبهاقالب معمولا به صورت قالب فلزی فولادی یا چدنی ماشینكاری شده است كه می تواند یك یا چند تكه باشد. قالبهای فولادی سخت كاری می‌شوند وگاهی جهت بالا بردن دوامشان با كرم روكش داده می شوند. ماهیچه های كناری ، محلهایی برای ورود و دیگر چیزهای مورد نیاز اغلب به كار برده می شوند. مواد قالبها شامل فولاد ریختگی فورج شده ، چدن و الومینیم ریختگی می باشند . قالبهای فلزی دو تكه ، می توانند 50 برابر قالبهای باز FRP هزینه بردارند وهزینه قالب سازی بین 50 هزار دلار تا 500 هزار دلار غیر عادی نیست.مزیتهای اصلی قالبگیری فشاری سیكلهای قالبگیری سریع و یكنواخت بالایی در قطعات را تولید می كند . فرایند می تواند اتوماتیك شود. انعطاف پذیری خوب طراحی قطعه و مشخصه هایی نظیر زبانه، پره ها، برجستگیها ودیگر ملحقات می توانند در قالبگیری ایجاد شوند. سطوح خوب قطعات تمام شده بدست آمده وهزینه قطعه تمام شده پایین می باشد . عملیات برشهای نهایی وماشینكاری در قالبگیری فشاری به حداقل می رسد. هزینه كارگری بسیار پایین می باشند. شكل 1-4 روش كششیروش كششی كه یك فرایند پیوسته است برای ساخت قطعاتی كه دارای سطح مقطع ثابت هستند نظیر میلگرد ،شكلهای سازه ای ، تیرها، كانالها، لوله، تیوپ، چوبهای ماهی گیری وچوبهای گلف ، مناسب است. روش كششی، پروفیلهایی با تحمل بار گذاریهای بسیار زیاد روی الیاف را تولید می كند بنابر این قطعات ساخته شده از این روش دارای خواص سازه ای بالایی هستند. شكل 1-5: روش كششیتشریح فرایندالیاف رشته ای فایبر گلاسی به صورت پیوسته،پارچه های حصیری یا به صورت پرده ای در حمام رزین اغشته می شوند وسپس از درون قالبی فولادی توسط یك مكانیزم قوی كششی به بیرون كشیده می شوند. قالب فولادی به تقویت كننده ها آغشته شده به رزین شكل داده ونسبت رزین به الیاف را كنترل می كند . این قالب جهت سرعت دادن به عمل آوری رزین ، گرم می شوند. تعدادی قلاب از سر رشته ها بر روی یك چنگك متصل شده اند وسری پیچیده ای از وسایل كششی و هدایت كننده به رشته ها ،جهت وارد شدن به قالب ،جهت می دهد .قالبهاقالبهای فولادی سخت شده ،ماشینكاری می شوند وشامل محفظه ای جهت شكل دادن اولیه به الیاف آغشته شده به رزین می باشند. قالبها شامل بخشهای گرمایشی هستند كه می توانند به صورت الكتریكی یا با روغن داغ شوند. آخرین تكنولوژی كششی در قالبهای رزین مستقیم به كار رفته است كه در آن به جای اینكه الیاف از حمام رزین در خارج از قالب عبور كنند رزین به داخل قالب تزریق می‌شود.مزیتهای اصلی این فرایند عملیات پیوسته ای است كه می تواند به سادگی اتوماتیك شود . با این روش می توان هم شكلهای ساده وهم شكلهایی با سطح مقطع پیچیده را تولید نمود . به دلیل بار گذاری روی الیاف. استحكام‌های خیلی زیاد،قابل دستیابی بوده و هزینه های كارگری نیز پایین می باشد. قالبگیری با كیسه خلاءخواص مكانیكی قطعات ایجاد شده در قالب باز با استفاده از كیسه خلاء می‌تواند بهبود یابد . با كاهش فشار درون كیسه خلاء ،فشار اتمسفری خارج آن ،نیرویی را روی كیسه اعمال می كند . فشار روی لایه‌ها، هوای حبس شده ورزین اضافی را بیرون رانده ولایه ها را متراكم میكند .از این رو درصد بیشتری از لایه ها تقویت كننده نسبت به رزین در قطعه حاصل می شود . به علاوه، استفاده از این روش ، انتشار گازهای استیرن را كاهش می دهد. كیسه خلاء می تواند در روشهای لایه‌گذاری خیس وكامپوزیتهای پیشرفته با پری پرگ استفاده شود . در روش لایه‌گذاری با كیسه خلاء ،لایه های تقویت كننده با استفاده از روش لایه گذاری دستی آغشته می شوند. سپس كیسه خلاء روی قالب نصب می‌شود تالایه ها را متراكم نموده وحفره های هوایی را خارج سازد .در كامپوزیتهای قالبگیری شده باپری پرگ روی قالب خوابانده می‌شود. سپس كیسه خلاءروی آن نصب شده وقالبگرم می شود یا قالب را درون اتوكلاوی كه درون آن هم حرارت وهم فشاری بیش از فشار اتمسفر به كار می رود قرار می‌دهند. روش اتوكلاو – كیسه خلاء – پری پرگ بیشتر برای ساخت محصولات نظامی وهواپیمایی كامپوزیتی پیشرفته استفاده می شود .تشریح فراینددر ساده ترین شكل استفاده از كیسه خلاء، یك فیلم انعطاف پذیر (PVA، نایلون، مایلاریا پلی اتیلن ) روی لایه های خیس قرار داده میشود و سپس لبه ها آب بندی شده وخلاء ایجاد می شود. در شكل پیشرفته تر استفاده از این روش، فیلم جدا كننده ای روی لایه ها قرار داده می شود و سپس لایه ای به نام بلیدر (Bleeder) از جنس پارچه فایبر گلاس، نایلون ساده ،پارچه پلی استر یا دیگر موادی كه رزین اضافی را از لایه ها به خود جذب می كنند روی ان قرار داده می شود. سپس یك لایه بریدر (Breeder) روی لایه بلیدر قرار می گیرد وكیسه خلاء روی كل مجموعه نصب می شود . ایجاد خلاء درون كیسه ، باعث اعمال فشار اتمسفری روی لایه گذاری وخروج هوای محبوس ورزین اضافی از لایه می شود. فشار اضافی فشردگی بیشتر الیاف وچسبندگی بهتر وبیشتر بین لایه‌ها را در ساختار های ساندویچی ، ایجاد می كند . وقتی خواباندن صفحات فومPVC یا چوب بالسا به داخل یك قالب مادگی انجام می شود، استفاده از كیسه خلاء ، تكنیك انتخابی جهت مطمئن شدن از اتصال ثانویه ماهیچه به لایه گذاری خارجی می باشد. شكل 1-6: روش استفاده از كیسه خلاءقالبهاقالبها نظیر انچه در فرایندهای مرسوم قالبگیری باز به كار میروند می باشند.مزیتهای خاص فرایند قالبگیری با استفاده از كیسه خلاء می تواند یك لایه گذاری با درجه یكنواختی قطعه ایجاد كند در حالی كه ،همزمان هوای حبس شده خارج وبنابراین درصد حجمی حفره های موجود در قطعه تمام شده كاهش می یابد. سازه های ساخته شده با تكنیك مرسوم لایه گذاری دستی می تواند رزین زیادی در قطعه ایجاد كند كه با كمك كیسه خلاء این مشكل مرتفع می گردد .علاوه بر این خشك شدن كامل الیاف می‌تواند در صورتی كه فرایند به طور صحیح انجام شود تكمیل گردد . بهبود اتصال لا یه ها به ماهیچه در استفاده از كیسه خلاء ممكن می شود . فرایند تزریق در خلاءاین روش ،نوع دیگری از به كار گیری كیسه خلاء است كه بعد از این كه خلاء ایجاد شد والیاف متراكم شدند رزین به داخل الیاف تزریق می‌شود . تقویت كننده و ماهیچه به صورت خشك درقالب خوابانده می‌شوند. این كار دستی انجام می‌شود و فرصتی را ایجاد می كند تادقیقا تقویت كننده در جای مناسب قرار گیرد . آنگاه رزین به داخل قالب ولایه‌ها كه قبلا فشرده شده اند كشیده می شود ، بنابراین جایی برای رزین اضافی وجود نخواهد داشت . نسبتهای خیلی بالای گلاس به رزین با این روش امكان پذیر بوده وخواص مكانیكی لایه گذاری بسیار عالی می‌باشند. این روش برای قالبگیری سازه های خیلی بزرگ مناسب بوده و به عنوان یك فرایند قالبگیری با حجم كم در نظر گرفته می شود . تشریح فرایند قالب می تواند به طریقه مرسوم با ژل كت پوشانده شود. بعد از اینكه ژل كت خشك شد ،الیاف تقویت كننده به صورت خشك در قالب قرار می گیرد . این شامل همه لایه ها وماهیچه ها ، در صورت نیاز، می‌شود. یك فیلم جدا كننده سوراخ دار روی تقویت كننده خشك قرار داده می شود. بعدا یك لایه متخلخل با دانه بندی درشت روی آن قرار گرفته وتیوب سوراخ داری به عنوان مجرای توزیع رزین روی لایه ها قرار داده می شود . آنگاه كیسه خلاء قرار داده شده و دور تا دور قالب آب بندی می شود . یك تیوب بین كیسه خلاء وظرف رزین متصل می‌شود . خلاء برای انجام كار روی لایه گذاری ایجاد شده ورزین به داخل قالب كشیده می شود.قالبهاقالبها، مشابه فرایندهای مرسوم قالبگیری باز می باشند.مزیتهای اصلی این روش می تواند لایه گذاری ایجاد كند كه درجه یكنواختی خوبی داشته و سازه هائی با استحكام بالا وسبكی را ایجاد كند. این فرایند از هزینه پایین قالبگیری باز بر خوردار بوده وبه حداقل تجهیزات نیاز دارد. سازه های خیلی بزرگ با این روش می توانند ساخته شوند. روش تزریق در خلاء كاهش انتشار گازها رادر مقایسه با دیگر روشهای قالبگیری باز، در بردارد. شكل 1-7: فرایند تزریق در خلاءقالبگیری به روش انتقال رزین ( RTM) روش قالبگیری با انتقال رزین یك فرایند قالبگیری با حجم متوسط برای تولید قطعات كامپوزیتی است فرایند RTM به وسیله رزین تزریقی تحت فشار به داخل محفظه قالب انجام می شود . RTM می تواند تنوع وسیعی از قالبگیری در محدوده قالبهای كامپوزیتی كم هزینه تا قالبهای فلزی كنترل كننده دما را شامل باشد . این فرایند میتواند اتوماتیك شود وقادر به تولید سیكلهای سریع زمانی می‌باشد . توام نمودن وكیوم می‌تواند در جهت بالا بردن میزان دبی جریان رزین به داخل قالب به كار برده شود.• اگر فشار در قالب بیش از فشار اتمسفر باشد، قالبگیری با انتقال رزین بكار می‌رود.• اگر فشار در قالب كمتر از فشار اتمسفر باشد،‌ فرآیند تزریق در خلاء بكار برده می‌شود.تشریح فرایندروی قالب در صورت نیاز طبق روشهای مرسوم ، ژل كت زده می‌شود. تقویت كننده (وماهیچه) در محل خود در درون قالب قرار داده می شود و قالب بسته شده و محكم می شود . رزین تحت قشار با استفاده از كنترل میزان تزریق به داخل قالب تزریق شده و قطعه در داخل قالب عمل آوری می شود . تقویت كننده می‌تواند یا به صورت شكل گفته شده از قبل ویا به صورت برش از روی الگو باشد . آنهایی كه به صورت شكل گرفته شده از پیش هستند در یك فرایند جداگانه شكل مورد نظر را به خود گرفته ومی توانند خیلی سریع در قالب جای گیرند . RTM می تواند در دمای اتاق انجام شود . هر چند قالبهای حرارت داده شده برای اجرا سیكلهای سریع واستحكام بالا مورد نیاز می باشد بستن دو قالب می تواند با بستن دور تا دور قالب یا بستن توسط پرس صورت گیرد.قالبهادر RTM هم قالبهای سخت وهم قالبهای نرم را می توان به كار برد كه به انتظار ما از میزان استفاده آن بستگی دارد . قالب نرم می تواند قالبهای اپاكسی یا پلی استر باشد در حالی كه قالب سخت می تواند شامل قالبهای فولادی ماشین كاری شده یا قالبهای آلومینیم ماشین كاری شده یا پوسته نیكلی تولید شده از الكتروفورمینگ باشد. RTM این مزیت را نسبت به هر فرایند تولید كامپوزیتی دارد كه وسیعترین دامنه قالب را به خود اختصاص می دهد.مزیتهای اصلی ادامه خواندن مقاله کامپوزيت ها

نوشته مقاله کامپوزيت ها اولین بار در دانلود رایگان پدیدار شد.