ماشین كاری كامپوزیت ها

 قطعات ساخته شده از مواد كامپوزیتی، ماشین كاری كمی نیاز دارند؛ تمام قطعات به درجه ای از ماشین كاری نیاز دارند و نمیتوان به طور كامل عملیات ماشین كاری را حذف كرد. عملیات ماشین كاری به طور گسترده ای در صنایع هوافضا به كار گرفته میشود. در یك هواپیمای جنگی حدود 400-250 هزار و در یك هواپیمای باری حدود 2-1 میلیون سوراخ وجود دارد. تنها بال هواپیما حدود 5000 سوراخ دارد. بنابراین هزینه ماشین كاری از عوامل مهم تولید در صنایع هوافضاست.

ماشین كاری كامپوزیت ها شبیه ماشین كاری فلزات است. انواع مختلف ماشین كاری از قبیل برش، سوراخ كاری، سنباده كاری، حكاكی، آسیاب كردن و غیره با اهداف زیر روی قطعات انجام میشود:

1- ایجاد سوراخ و درز و انجام عملیات دیگری كه در طی فرآیند شكل دهی قطعه قابل انجام نیست.

2- ایجاد تلرانس دلخواه در قطعه. برای مثال اگر در یك قطعه الیاف پیچی شده، تلرانس 5/0 میلی متر لازم باشد، از فرآیند سوراخ كاری برای رسیدن به آن استفاده میشود.

3- آماده سازی سطح برای چسباندن، روكش كردن و رنگ آمیزی و به طور كلی برای زدودن روغن، گریس و مواد مشابه از روی قطعه كار

4- صیقلی كردن سطح قطعه

5- ساخت نمونه از یك حجم یا ورق بزرگ ماده. به عنوان مثال اگر طراحی بخواهد امكان ساخت قطعه ای همچون بوش را از كامپوزیت الیاف كوتاه شیشه و نایلون بررسی كند، میتواند یك لوله یا میلۀ كامپوزیتی را به عنوان نمونه ماشین كاری كند؛ به جای اینكه یك قالب گران ساخته و قطعه را در آن ریخته گری تزریقی كند. به طور مشابه، نمونه های آزمایش كشش و خمش از ورقه های بزرگ كامپوزیتی ساخته میشوند.

ماشین كاری فلزات بسیار مرسوم است و به اسانی انجام می شود؛ در صورتی كه ماشین كاری كامپوزیت ها مشكلات و چالش هایی به همراه دارد. برخی از این چالش ها عبارتند از:

1- ماشین كاری كامپوزیت ها باعث گسستگی در الیاف شده و بنابراین بر عملكرد قطعه تأثیر می گذارد.

2- ماشین كاری، الیاف را در معرض مواد شیمیایی و رطوبت قرار می دهد.

3- برای اجتناب از هم پاشیدگی ماده، دمای قطعه ساخته شده از كامپوزیت های گرماسخت در هنگام برش نباید از دره حرارت انجماد رزین بیشتر شود. الیاف شیشه و كولار هدایت حرارتی كمی دارند و چنین دماهای بالایی ممكن است باعث گرم شدن موضعی و از هم پاشیدگی كامپوزیت شود. در مورد كامپوزیت های گرمانرم نیز اگر دما به نزدیكی نقطه ذوب رزین برسد، كند شدن ابزار را در پی دارد.

4- به دلیل اختلاف ضریب انبساط حرارتی زمینه (ضریب بسیار مثبت) و الیاف (در كربن و آرامید، اندكی منفی)، دستیابی به ابعاد دقیق در عملیات برش كامپوزیت ها بسیار مشكل است و در عمل سوراخ های ایجاد شده نسبتب ه مته مورد استفاده قطر كمتری دارند.

5- به دلیل ضریب هدایت حرارتی كم كامپوزیت ها، در منطقه برش حرارت زیادی ایجاد می شود، لذا به یك عامل سردكننده مناسب برای انتقال حرارت از قطعه و ابزار موردنیاز است. هنگام سوراخ كردن قطعات فلزی، 75 درصد كل گرما توسط براده ها جذب میشود، در حالی كه ابزار و قطعه به ترتیب 18 و 7 درصد گرما را جذب می كنند. در سوراخ كردن كامپوزیت كربن و اپوكسی، ابزار نصف گرما را جذب می كند و بقیه گرما به طور یكسان توسط قطعه و براده ها جذب میشود.

6- به دلیل طبیعت ساینده كامپوزیت ها، معمولاً طول عمر ابزار مورد استفاده كوتاه تر است. برای افزایش طول عمر ابزارهای فولادی تندبر (High-Speed steel tools)، آنها را با كاربید تنگستنیا نیترید تیتانیم پوشش می دهند.

7- دستیابی به یك لبه برش صاف در كامپوزیت ها، مخصوصاً كامپوزیت های آرامیدی مشكل است. الیاف آرامید چقرمه اند و انرژی برشی را جذب می كنند. در حین برش كامپوزیت های آرامیدی، پیچ خوردگی الیاف یا سطوح دندانه دار مشاهده میشود.

8- به دلیل نامشخص بودن تأثیر مواد سردكننده باید بادقت صورت گیرد.

9- ماشین كاری كامپوزیت ها باعث لایه لایه شدن لبه های برش كامپوزیت های پیوسته میشود. جهت گیری و ترتیب چینش الیاف، تاثیر مهمی بر میزان لایه لایه شدن دارد.

معمولاً كامپوزیت ها از الیاف شیشه، كربن، كولار و یا تركیبی از این مواد به عنوان تقویت كننده بهره می برند. الیاف شیشه و كربن دارای شكست ترد هستند و در الیاف آرامیدی، جدایش محوری الیاف بسیار معمول است؛ زیرا در راستای محور الیاف پیوندهای ضعیف ملكولی وجود دارد كه اجازه حركت جزئی زنجیره های ملكولی را روی صفحات لغزش می دهند. این موضوع باعث كمتر شدن استحكام فشاری الیاف آرامیدی نیز میشود. از این رو، برای ماشین كاری كامپوزیت های آرامیدی ابزار ویژه ای لازم است. در فرآیند برش كامپوزیت های آرامیدی، الیاف آرامید به علت طبیعت نرم و انعطاف پذیر خود مقدار زیادی از انرژی را جذب می كنند، درنتیجه سطح برش داده شده صاف نخواهد بود. با توجه به استحكام فشاری پایین الیاف آرامید، در عملیات ماشین كاری، این الیاف به جای تمایل به بریده شدن، گرایش به فرورفتن در زمینه دارند. لبه های ماشین كاری شده در كامپوزیت های آرامید دارای اعوجاج و الیاف پیچ خورده (گره خورده) است.

برای دستیابی به لبه هایی با كیفیت بالا و برای جلوگیری از زبر و ناصاف شدن سطح كامپوزیت های آرامید، ابتداب اید الیاف تحت تنش كششی قرار گیرند و سپس با حركت برشی بریده شوند. به عنوان مثال، برای ابزارهای چرخشی، الیاف باید از قطر خارجی به سمت مركز كشیده شوند. لبه صاف برش خورده و سرعت برش نسبتاً بالا، برای جلوگیری از فرو رفتن الیاف در زمینه مفید است.

ترتیب قرار گرفتن لایه ها، جنس مواد تقویت كننده و رزین، همه بر كیفیت لبه های بریده شده كامپوزیت مؤثرند. ماشین كاری صفحات ساخته شده از لایه های زاویه دار آسانتر از كامپوزیت های تك جهته است و بافت های ساده، آسان تر از بافت های ساتن (برق و جلادار) ماشین كاری می شوند. بافت های متراكم كیفیت برش بهتری نسبتب ه بافت های كم تراكم دارند. رزین های اپوكسی بهتر از رزین ها فنلیك ماشین كاری میشوند.

ابزار ماشین كاری

ابزار مورداستفاده در ماشین كاری كامپوزیت ها مشابه ابزار ماشین كاری فلزات است. برای جلوگیری از سایش ابزار فولادی تندبر (HSS)، آنها را با كاربید تنگستن، نیترید تیتانیوم و یا الماس پوشش می دهند. ابزار فولادی تندبر بدون پوشش، برای مدتی خوب كار می كنند، اما پس از مدتی لبه های آنها كند میشود و كیفیت برش پایین می آید.

از نظر طول عمر، ابزارهای كاربیدی (WC) عالی هستند؛ به ویژه اگر در ساخت آنها از كاربیدهای ریزدانه استفاده شود. با این وجود قیمت این ابزار به طور چشمگیری بالاست. به دلیل مقاومت بالای ابزار ساخته شده از الماس پلی كریستال (PCD) در برابر سایش، آنها برای ماشین كاری كامپوزیت های تقویت شده با شیشه یا كربن استفاده می شود. قیمت ابزار PCD در حدود 10 برابر قیمت ابزارهای WC است.

مته ها و تیغه فرزهای انگشتی مورداستفاده در ماشین كاری كامپوزیت ها و تیغه های مصرفی د رعملیات تراش كاری، سوراخ كاری و سنگ زنی در یك راكتور رسوب شیمیایی گاز (CVD) با الماس پوشانده میشوند. محصول نهایی CVDD (الماس CVD) نامیده شده و پوششی متشكل از الماس خالص بدون چسب فلزی است.ابزار پوشش داده شده با CVDD ارزان تر از ابزار PCD هستند. باتوجه به ویژگی روان كاری الماس، معمولاً هنگام استفاده از ابزارهای PCD به سردكننده نیازی نیست. این قابلیت برش خشك از آلودگی قطعه به وسیله مواد سردكننده جلوگیری می كند. گاهی اوقات سردكننده ها (از قبیل محلول 5 درصد آب و روغن) میتوانند برای بهبود سطح نهایی و یا برداشتن براده ها مورد استفاده قرار گیرند.

انتخاب صحیح ضخامت لایه الماسه روی ابزار، برای كاربرد موفق و مطلوب بسیار حیاتی است. به عنوان مثال برای ماشین كاری كامپوزیت های الیاف شیشه (فایبرگلاس تجاری G10)، پوششی با ضخامت 24-20 میكرون بسیار مطلوب است. در مقایسه با ابزار كاربیدی، لغزندگی این ابزار در عملیات سنگ زنی 65 بار بهتر است.برای ماشین كاری كامپوزیت های الیاف شیشه G10، پوشش الماس با ضخامت 14-10 میكرون كاركرد خوبی ندارد. آزمایش های انجام شده نشان داده اند كه ابزار كاربیدی قبل از استهلاك سه گوشه خود، حدود 88/4 متر به صورت خطی ماشین كاری می كند، در حالی كه ابزار CVD با پوشش الماس، توانایی ماشین كاری خطی حدود 314 متر ماده را قبل از اینكه یك گوشه آنها از بین برود دارند. ابزار CVD با پوششی به ضخامت 10 میكرون نیز قبل از ساییده شدن گوشه ها، حدود 2/12 متر به صورت خطی ماشین كاری می كند.

در عملیات برش یك طرفه، ابزار كاربیدی تا پایان عمر خود، حدود 5/58 متر به صورت خطی ماشین كاری میكند. طول عمر ابزار براساس 1778/0 میلی متر سایش از كنار محاسبه میشود. ابزار CVD با پوشش الماس، به صورت خطی 314 متر را ماشین كاری می كند و پس از مصرف همه مواد G10 آزمایش متوقف میشود. پس از توقف آزمایش، ابزار CVD فقط 0254/0 میلی متر سایش داشت. انجام آزمایش برای این ابزار تا رسیدن به پایان عمر آن، 7 روز طول كشید و طی آزمایش ده ها مترمربع مواد مصرف شد.

منبع: نشریه كامپوزیت

نويسنده: محمد رضا آباديان

مقاومت به خوردگي در ساختمان و اهميت ميلگرد هاي كامپوزيتي
بزرگترين سهم بازار مصرف مواد مركب (كامپوزيت) در اختيار صنعت ساختمان است. در اين ميان آرماتورهاي كامپوزيتي به ميزان وسيعي در ساختمان­سازي به­ويژه احداث بناهاي ساحلي و يا سازه­هاي مستقرشده در شرايط اقليمي خوردنده كاربرد يافته­اند. گسترش تكنولوژي ساخت اين آرماتورها مي­تواند علاوه بر مرتفع ساختن نياز صنعت ساختمان، راهگشاي توليد انواع محصولات در صنايع ديگر همچون وسايل ورزشي، خودرو و غيره باشد. در گفتگوي شبكة تحليل­گران تكنولوژي ايران (ايتان) با دكتر محمود مهرداد شكريه، رئيس موسسه كامپوزيت ايران به اين مهم پرداخته شده است:
سوال: ضمن تشكر از وقتي كه در اختيار شبكه قرار داديد، استفاده از آرماتورهاي كامپوزيتي چه مزايايي دارد؟ دكتر شكريه: دليل عمدة استفادة از ميلگردهاي FRP در داخل بتن، جلوگيري از پديدة خوردگي و افزايش ميرايي ارتعاشات ايجاد شده در سازه در برابر ارتعاش مي­باشد. هر چند كه استفاده از ميل­گردهاي FRP به جاي نمونه­هاي فلزي سبب كاهش وزن بنا نيز خواهد شد، اما در استفاده از اين ميل­گردها، مساله كاهش وزن اهميت ناچيزي نسبت به دو مورد بيان­شده دارد. دليل بالا بودن ضريب ميرايي كامپوزيت­ها، خواص غيركشسان آنهاست كه انرژي جذب شده را ميرا مي­كنند. در حالي كه مواد فلزي حالت كشسان داشته و انرژي جذب شده را ميرا نمي­نمايند. بنابراين مواد كامپوزيتي در برابر ارتعاشات زلزله عملكرد بهتري خواهند داشت و بهترين گزينه جهت مقاومت سازه در برابر لرزه­ها خواهند بود. بكارگيري ميل­گردهاي FRP به جاي فلزي، به­طور قابل ملاحظه­اي از زيان­هاي ناشي از بروز خوردگي جلوگيري مي­كند. ظهور تخريب ناشي از پديدة خوردگي در بتن مسلح­شده با ميل­گرد فلزي بدين گونه است كه نخست ميله­­هاي فلزي داخل بتن دچار زنگ­زدگي شده و اكسيد مي­شوند. سپس اين اكسيد­ها به سمت سطح بيروني بتن شروع به مهاجرت كرده و با انتشار در داخل بتن باعث از بين رفتن آن مي­شوند. بدين ترتيب با خورده­شدن دو جزء فلزي و بتني سازه، زمينة تخريب كامل سازة بتني فراهم مي­گردد. روش­هاي سنتي گذشته مانند چسباندن صفحات فلزي بر روي سازه يا اضافه كردن ضخامت بتن جهت مقابله با پديدة خوردگي ضمن آنكه مشكل خوردگي فلز را مرتفع نخواهد نمود، سبب افزايش وزن سازه و آسيب­پذيرترشدن آن در برابر زلزله نيز خواهد شد. جهت جلوگيري از اين امر مي­توان با تقويت سطح خارجي سازة بتني توسط مواد مركب و استفاده از ميل­گردهاي FRP در داخل بتن، هم مشكل خوردگي فلز داخل سازه را حل نمود و هم جلوي مختل شدن كارايي سازه در صورت خورده شدن بتن را گرفت كه اين بهترين روش مقابله با پديدة خوردگي در يك سازة بتني مي­باشد. كشور ما نياز بسيار گسترده­اي به استفاده از كامپوزيت­ها در قالب آرماتورهاي كامپوزيتي دارد. هم­اكنون بسياري از سازه­هاي بنا شده در محيط­هاي خورندة مناطق مختلف كشور همچون پل­هاي درياچة اروميه و يا ساختمان­هاي جنوب كشور دچار معضل خوردگي هستند كه استفاده از كامپوزيت­ها مي­تواند پاسخگوي مشكل اين قبيل سازه­ها باشد. سوال: تكنولوژي توليد آرماتورهاي كامپوزيتي چيست و لزوم توجه به آن را چگونه ارزيابي مي­كنيد؟ دكتر شكريه: ميل­گردهاي FRP به روش پالتروژن ساخته مي­شوند. در اين روش دسته­اي از الياف پس از آغشته­شدن با رزين پس از عبور از يك قالب در كنار هم قرار گرفته و يك پروفيل داراي مقطع ثابت را به­وجود مي­آورند. از عمده­ترين مزاياي روش پالتروژن چندمنظوره بودن آن و كاربردهاي گوناگون آن در صنايع مختلف است. به عبارتي صرفاً با تغيير قالب دستگاه مي­توان علاوه بر محصولاتي كه در صنعت ساختمان كاربرد دارد، همانند انواع آرماتورها، محصولات گوناگون ديگري در حوزه­هاي مختلف از جمله تسمه­هاي ماشين نساجي، ريل­ها، محافظ اتوبان­ها، چارچوب پنجره­ها و درها، تيرهاي با مقطع I شكل، نبشي­ها و غيره توليد نمود. عمر محصولات پالتروژني بسيار بالاست و سرعت توليد يك محصول پالتروژني نيز نسبتاً زياد است. از نظر قيمت نيز با وجود اينكه يك تير پالتروژني قيمت ظاهري بيشتري نسبت به نمونة مشابه آهني دارد ليكن مقاومت خوب آن در مصارف خاص ضدخوردگي و زلزله و عمر بالاي آن مي­تواند توجيه­گر قيمت اولية بالاي آن باشد. در مصارف عمومي مانند ساخت سازه­ها اگر نياز به مقاومت در برابر خوردگي و زلزله وجود داشته باشد، استفاده از تيرهاي پالتروژني مي­تواند توجيه اقتصادي نيز داشته باشد. متأسفانه در كشور ما به دليل عدم شناخت اين تكنولوژي، تقريباً هيچ­گونه حركت قابل توجهي به سمت بهره­گيري و انتقال آن صورت نپذيرفته است. در گوشه­وكنار تلاش­هايي از سوي بعضي از كارخانجات و صنايع علاقه­مند جهت ساخت دستگاه پالتروژن در كشور انجام گرفته است، اما هنوز تا رسيدن به يك محصول قابل قبول از نظر خواص مناسب و ساختار مكانيكي همگن فاصلة زيادي وجود دارد. اين دستگاه ساختار بسيار پيچيده­اي ندارد و مي­توان در صورت نياز از طريق ارتباط با كشورهاي خارجي اقدام به انتقال تكنولوژي آن به كشور نمود. نوع غربي آن حدود 350 تا 400 هزار دلار قيمت دارد و نوع روسي و چيني آن با قيمت ارزان­تر، تقريباً با نصف اين هزينه قابل تهيه مي­باشند. عدم توجه به اين تكنولوژي مي­تواند موجب عقب­افتادگي صنايع كشور در بهره­گيري از عرصة گستردة كامپوزيت­ها گردد.

منبع سایت تحلیل تکنولوژی ایران

مقالهای در مورد لوله های پلیمری تقویت شده با الیاف دانلود پیدی اف از لینک زیر

http://rapidshare.com/files/304827122/camposit.pdf.html

مطالب مربوط به سمینار خوردگی

خوردگی
دیدگاه کلی
بطور کلی ، فلزات سه دسته‌اند. یک دسته ، آنهایی که ، در مجاورت هوا اکسید نمی‌شوند و نیازی به محافظت ندارند, مانند طلاو پلاتیندسته دوم ، آنهایی که وقتی در مجاورت هوا قرار می‌گیرند، اتمهای سطحشان اکسید می‌شوند، ولی اکسید آنها مقاوم است و چسبیده به فلز باقی می‌ماند و خود لایه محافظی برای فلز می‌شود. این گونه فلزات هم نیازی به محافظت ندارند. مثل Zn ، Al ، CO ، Ni ، Sn ، Cr و نظیر آنها.دسته سوم فلزاتی که وقتی سطح آنها در مجاورت هوا اکسید می‌گردد، اکسید آنها متخلخل است و به فلز نمی‌چسبد و از بدنه فلز کنده می‌شود که فلز به تدریج فاسد شده ، از بین می‌رود؛ مثل آهن. اینگونه فلزات را به روشهای متفاوت از زنگ زدن محافظت می‌نمایند، روشهایی مثل رنگ زدن ، زدن ضد زنگ ، چرب کردن سطح فلز بوسیله یک ماده روغنی مانند گریس ، لعاب دادن ، آب فلز کاری و حفاظت کاتدی.....

لینک دانلود فایل pdf سمنار خوردگیhttp://rapidshare.com/files/304412464/corrosion.pdf.html