Qisqa tolali termoplastikalar - Short fiber thermoplastics

Termoplastikalar o'z ichiga qisqa tolali armaturalar birinchi bo'lib 1960-yillarda tijorat uchun kiritilgan.[1] Ichida ishlatiladigan eng keng tarqalgan tolalar turi qisqa tolali termoplastikalar shisha tolasi va uglerod tolasi[2] . Qisqa tolalarni termoplastik qatronlarga qo'shib, engil dasturlar uchun kompozit ishlash yaxshilanadi.[1] Bundan tashqari, qisqa tolali termoplastik kompozitsiyalarni ishlab chiqarish uzluksiz tola bilan mustahkamlangan kompozitsiyalarga qaraganda osonroq va arzonroq.[1] Narxlar va ishlash ko'rsatkichlari o'rtasidagi murosaga kelish, qisqa muddatli tola bilan mustahkamlangan termoplastikalarni son-sanoqsiz dasturlarda ishlatishga imkon beradi.

Mexanik xususiyatlari

Qisqa tolali mustahkamlangan kompozitlarning mexanik xususiyatlari tolaning uzunligini taqsimlash (FLD) va tolaning yo'nalishini taqsimlash (FOD) ga bog'liq.[3] Xususan, kalta tolali dazmollangan kompozitlarning kuchi o'rtacha tolalar uzunligining oshishi va o'rtacha tolaning yo'nalish burchagi (tolalar o'qi va yuklash yo'nalishi orasidagi burchak) kamayishi bilan ortadi.[3][4]The elastik modul (E) noto'g'rilangan qisqa tolali polimerli kompozitsiyalar kompozit strukturadagi tolalar uzunliklari va yo'nalishlarining taqsimlanishiga bog'liq.[5] Umuman olganda, kompozit elastik modul tolaning o'rtacha yo'nalish burchagi pasayishi va tolaning yo'nalish koeffitsienti oshishi bilan ortadi; va elastik modul tolaning o'rtacha uzunligi kichik bo'lganida o'rtacha tolalar uzunligining oshishi bilan ortadi. O'rtacha tolaning uzunligi katta bo'lsa, u qisqa tolali mustahkamlangan kompozitlarning elastik moduliga deyarli ta'sir qilmaydi.[5]

Tomonlarning nisbati

Qisqa tolali kompozitlarni tavsiflovchi muhim parametr bu mustahkamlash sifatida ishlatiladigan tolalarning uzunligi (l) va diametri (d) o'rtasidagi nisbat sifatida aniqlangan tomonlar nisbati:

Taxminan 50 dan 500 gacha qiymatlarni nazarda tutgan holda, s ning qiymati tola turi va dizayniga qarab o'zgarishi mumkin.[6] Aspekt nisbati kabi xususiyatlarga ta'sir qilishi mumkin muvaffaqiyatsizlikka olib keladigan kuch va qattiqlik. Kattaroq tomon nisbati yorilish hosil bo'lishiga olib keladigan burchakli zarralar tufayli buzilish va qattiqlikdagi kuchlanishning past qiymatlarini keltirib chiqaradi.[7]

Bo'shliq shakllanishi

Qisqa tola bilan mustahkamlangan kompozitsiyalar tobora konstruktiv material sifatida ko'proq foydalanilmoqda, chunki ular yuqori mexanik xususiyatlarga ega va tez, arzon narxda quyish jarayonida, ekstruziya va purkagich texnika.[8] Qisqa tolali termoplastik kompozitsiyalar uchun muhim masala - bu bo'shliq hosil bo'lishi va ishlab chiqarish jarayonida o'sishi. Bo'shliqlar tolalar uchida nuklelanishga moyil ekanligi va ularning tarkibi ishlov berish sharoitlariga, tolaning kontsentratsiyasi va tolaning uzunligiga bog'liqligi ko'rsatilgan.[8] Masalan, qarshi quyish jarayonida pufakchaning o'sishi bosim ostida materialni sovutish bilan bostiriladi. Zichlik o'lchovlari ekstrudatlar bilan taqqoslaganda, in'ektsiya shaklida namunalarda bo'shliq miqdori ancha pastligini (-1%) tasdiqlaydi.[8] Bo'shliqni shakllantirishda muhim rol o'ynaydigan yana bir omil - bu sovutish tezligi. Eritma sovutilganda tashqi yuza qatlamlari avval qattiqlashadi. Ushbu qatlamlar eritma ichidagi materialning qisqarishini cheklaydi. Bu ichki bo'shliqqa olib keladi. Natijada, sekinroq sovutish tezligi tarkibidagi bo'shliqni kamaytiradi. Nihoyat, ekstrudirovka qilingan strukturada uzunroq tolalar bo'shliq tarkibini ko'payishiga olib keladi. Bu kutilmagan xatti-harakatlar[8] yopishqoqlik, ekstruziya bosimi va siljish tezligi kabi boshqa omillarni engib o'tish bilan bog'liq bo'lib, bu hodisani tahlil qilishni juda murakkablashtiradi.

Simulyatsiyalar va modellashtirish

Qisqa tolali termoplastikalarni tolalar qo'shilgan matritsa sifatida modellashtirish mumkin.[9] Inklyuzion modelga ko'ra, material ichidagi stress, inklyuziya hajmining fraktsiyasi va bitta inklyuziya ichidagi kuchlanish mahsulotiga mutanosibdir.[10] Boshqacha qilib aytganda, kompozitsiyadagi kuchlanish tolaning hajm fraktsiyasiga va bitta tolaga tushgan stressga mutanosibdir. Foydalanish O'rtacha dala nazariyasi va Mori-Tanaka modeli, qisqa tolali termoplastikadagi stresslarni hisoblashda modellashtirish mumkin.[9]Matritsani a deb faraz qilsak Nyuton materiali, qo'llaniladigan siljish stressidan hosil bo'lgan suzishni muvozanat termodinamikasidan taxmin qilish mumkin.[11] Bu kompozitsiyalar haqida ma'lumot beradi reologik javob.

Ilovalar va ishlov berish

Qisqa tolali duxovkali termoplastikalar tolalarni mustahkamlash xususiyatlari tufayli keng ko'lamdagi dasturlarga ega.[2] Qisqa tolali termoplastikalar 30000 psi gacha bo'lgan tortishish yukiga bardosh bera oladi va 2 x 10 tartibda elastik modulga ega.6 psi.[1] Ular qattiqlik muhim ahamiyatga ega bo'lgan dasturlar uchun juda mos keladi, katta hajmdagi ishlab chiqarish talab etiladi va uzoq umr ko'rish va chiqindilarni qayta ishlash muhim masalalardir.[1] Ushbu ishlash qobiliyatlarining barchasi bilan qisqa tolali dazmollangan termoplastikadan foydalanishning eng katta afzalliklaridan biri bu ularni qayta ishlash va qayta ishlash qulayligi.[1][12]Qayta ishlash qulayligi qisqa tolali temir-termoplastikani keng qo'llashning asosiy omili bo'ldi.[2] Samarali ishlov berish texnikasi va chiqindilarni qayta ishlash qobiliyati termoset birikmalari va metallarga nisbatan ancha arzonlashuvlarni keltirib chiqaradi. Shu sababli, elektrotexnika va elektrotexnika, avtomobilsozlik, neft konlari, kimyoviy jarayonlar va mudofaa sanoatida qisqa tolali temir-termoplastikalar talab qilinadi.[1] Qisqa tolali termoplastikalar yillar davomida sezilarli darajada rivojlanib, ulkan hajmdagi bozorda ishonchli mavqega ega bo'lishiga qaramay, aralashma va texnologiya texnologiyasini yanada takomillashtirish, shuningdek qismlarini loyihalashni takomillashtirish ushbu materiallarning ishlash oynasini sezilarli darajada kengayishiga imkon berishi mumkin. kelajakda ko'proq dasturlar uchun ishlatilishi mumkin.

Morfologiya

Injection kalıplama - bu qisqa tolali termoplastikalarni ishlab chiqarish uchun an'anaviy iqtisodiy usul. Mog'or harorati va bosimi, shuningdek to'ldirish vaqti, qism geometriyasi, in'ektsiya eshiklarining o'rni va soni kabi ishlov berish shartlari tolalarni tarqalishiga ta'sir qiluvchi asosiy omillardir.[12] Natijada, ishlab chiqarilgan qismlarning umumiy qalinligi, shuningdek, qolip devoridan masofaga qarab, tolaning turli yo'nalishdagi taqsimlanishi kuzatilishi mumkin. Yupqa qatlamda o'rta qalinlikdagi tola yo'nalishlari tarjixon qolip oqimi yo'nalishiga perpendikulyar, devor yaqinidagi ikkita qalinlikda esa tolalar qolip oqimi yo'nalishiga mos keladi.[4]

O'z-o'zidan isitish

Ularni metall materiallardan ajratib turadigan termoplastikaning bir jihati ularning vaqtga bog'liq xususiyatlari va nisbatan past erish haroratlaridir. Natijada, yukning chastotasi yoki qo'llaniladigan yukning tezligi bunday materiallarning mexanik xususiyatlarini belgilovchi omil hisoblanadi. Termoplastiklarning past issiqlik o'tkazuvchanligi tufayli, yukni qo'llashda energiya tarqalishi natijasida hosil bo'ladigan issiqlik o'z-o'zini isitish yoki issiqlik buzilishiga olib keladi. Qisqa tolali termoplastikalarda tolalar va matritsalar orasidagi ishqalanish isishi, shuningdek tolalar uchlari yaqinidagi stressning yuqori intensivligi o'z-o'zini isitish darajasini oshiradi.[13]

Adabiyotlar

  1. ^ a b v d e f g Strukturaviy tarkibiy qismlarda termoplastik kompozitsiyalar uchun joy. Texnik. N.p., nd Internet. 2014 yil 6-noyabr. [1]
  2. ^ a b v Unterweger, S .; Brüggemann, O .; Fürst, C. (2014). "Sintetik tolalar va termoplastik qisqa tolali polimerlar: xususiyatlari va tavsifi". Polimer aralashmalari. 35 (2): 227–236. doi:10.1002 / pc.22654.
  3. ^ a b Fu, S .; Lauke, B. (1996). "Qisqa tola bilan mustahkamlangan polimerlarning kuchlanish kuchiga tola uzunligi va tolaga yo'naltirish taqsimotining ta'siri". Ilmiy va texnologik kompozitsiyalar. 56 (10): 1179–1190. doi:10.1016 / S0266-3538 (96) 00072-3.
  4. ^ a b Mortazaviya, Seyidvohid; Fatemi, Ali (2015-04-01). "Qisqa tola bilan mustahkamlangan polimer kompozitsiyalarining tortishish kuchi va elastik moduliga tolaga yo'nalish va anizotropiyaning ta'siri". Kompozitsiyalar B qismi: muhandislik. 72: 116–129. doi:10.1016 / j.compositesb.2014.11.041.
  5. ^ a b Fu, S .; Lauke, B. (1998). "Noto'g'ri tekislangan qisqa tolali polimerlarning elastik moduli". Ilmiy va texnologik kompozitsiyalar. 58 (3–4): 389–400. doi:10.1016 / S0266-3538 (97) 00129-2.
  6. ^ D. Xull, TV. Klin. Kompozit materiallar bilan tanishish: Kembrij universiteti matbuoti, 1996 y. https://books.google.com/books/about/An_Introduction_to_Composite_Materials.html?id=BRcdDu4bUhMC
  7. ^ Oréfice, R. L .; Xench, L. L .; Brennan, A. B. (2001). "Zarrachalar morfologiyasining polimer kompozitlarining mexanik va termo-mexanik harakatiga ta'siri". Braziliya mexanika fanlari jamiyati jurnali. 23 (1): 1–8. doi:10.1590 / S0100-73862001000100001.
  8. ^ a b v d Vaksman, A .; Narkis, M.; Zigmann, A .; Kenig, S. (1989). "Qisqa tolali termoplastik kompozitsiyalarda bo'shliq hosil bo'lishi". Polym Compos. 10 (6): 449–453. doi:10.1002 / pc.750100609.
  9. ^ a b Kayzer, J .; Stommel, M. (2014). "Qisqa tolali mustahkamlangan termoplastikalarni takomillashtirilgan simulyatsiyasi uchun o'rtacha maydon formulalari". Ilmiy va texnologik kompozitsiyalar. 99: 75–81. doi:10.1016 / j.compscitech.2014.05.010.
  10. ^ Mori, T .; Tanaka, K. (1973). "Matritsadagi o'rtacha kuchlanish va mos kelmaydigan qo'shimchalar bilan materiallarning o'rtacha elastik energiyasi". Acta Metallurgica. 21 (5): 571–574. doi:10.1016/0001-6160(73)90064-3.
  11. ^ Ghosh T .; Grmela, M.; Carreau, P. J. (1995). "Qisqa tolali to'ldirilgan termoplastikalarning reologiyasi". Polimer aralashmalari. 16 (2): 144–153. doi:10.1002 / pc.750160206.
  12. ^ a b Mortazaviya, Seyidvohid; Fatemi, Ali (2015-01-01). "Qisqa tolali temir polimer kompozitsiyalarining charchoq xatti-harakatlari va modellashtirish: Adabiyot sharhi". Xalqaro charchoq jurnali. 70: 297–321. doi:10.1016 / j.ijfatigue.2014.10.005.
  13. ^ Mortazaviya, Seyidvohid; Fotemi, Ali; Mellott, Stiven R.; Xosrovane, Abolxasan (2015-10-01). "Velosiped chastotasi va o'z-o'zini isitishning mustahkamlangan va mustahkamlanmagan termoplastik polimerlarning charchoq xatti-harakatlariga ta'siri". Polimer muhandislik va fan. 55 (10): 2355–2367. doi:10.1002 / pen.24124. ISSN  1548-2634.