Композиттер жана композиттик материалдар өндүрүшү

Жөнөкөй сөз менен айтканда, КОМПОЗИТТЕР же КОМПОЗИТТИК МАТЕРИАЛДАР – ар кандай физикалык же химиялык касиеттерге ээ болгон эки же бир нече материалдардан турган материалдар, бирок алар бириккенде түзүүчү материалдардан айырмаланган материалга айланат. Биз түзүүчү материалдар структурасында өзүнчө жана так бойдон калаарын белгилей кетүү керек. Композиттик материалды өндүрүүнүн максаты - анын курамынан жогору турган жана ар бир курамдык элементтин каалаган өзгөчөлүктөрүн айкалыштырган продуктуну алуу. Мисал катары; күч, аз салмак же төмөн баа композицияны иштеп чыгууга жана чыгарууга түрткү болушу мүмкүн. Биз сунуштаган композиттердин түрү бөлүкчөлөр менен бекемделген композиттер, була менен бекемделген композиттер, анын ичинде керамикалык-матрица / полимер-матрица / металл-матрица / көмүртек-көмүртек / гибриддик композиттер, структуралык жана ламинатталган жана сэндвич-структуралуу композиттер жана нанокомпозиттер.

 

Композиттик материалдарды өндүрүүдө биз колдоно турган даярдоо ыкмалары төмөнкүлөр: Pultrusion, prepreg өндүрүш процесстери, өнүккөн буланы жайгаштыруу, жипти ороп коюу, ылайыкташтырылган буланы жайгаштыруу, стекловолокно спрей коюу процесси, туфтинг, ланксид процесси, z-pinning.
Көптөгөн курама материалдар эки фазадан турат, матрица үзгүлтүксүз жана башка фазаны курчап турат; жана матрица менен курчалган дисперстүү фаза.
Бул жерди басууну сунуштайбызAGS-TECH Inc тарабынан композиттер жана композиттик материалдар өндүрүшүнүн схемалык иллюстрацияларыбызды ЖҮКТӨП АЛЫҢЫЗ.
Бул төмөндө биз сизге берип жаткан маалыматты жакшыраак түшүнүүгө жардам берет. 

 

• БӨЛҮКЧӨЛӨР АРМАРТАГАН КОМПОЗИТТЕР : Бул категория эки түрдөн турат: Чоң бөлүкчөлүү композиттер жана дисперсия менен бекемделген композиттер. Мурунку типте бөлүкчөлөр менен матрицалардын өз ара аракеттенүүсүн атомдук же молекулярдык деңгээлде кароого болбойт. Анын ордуна континуум механикасы жарактуу. Башка жагынан алганда, дисперсия менен бекемделген композиттерде бөлүкчөлөр ондогон нанометрдик диапазондо бир топ кичине. Чоң бөлүкчөлөрдүн курамасынын мисалы катары толтургучтар кошулган полимерлер саналат. Толтургучтар материалдын касиеттерин жакшыртат жана полимер көлөмүнүн бир бөлүгүн үнөмдүү материал менен алмаштыра алат. Эки фазанын көлөмдүк үлүшү композиттин жүрүм-турумуна таасир этет. Чоң бөлүкчөлүү композиттер металлдар, полимерлер жана керамика менен колдонулат. CERMETS керамикалык / металл композиттеринин мисалдары болуп саналат. Биздин эң кеңири тараган керметибиз цементтелген карбид. Ал кобальт же никель сыяктуу металлдын матрицасында вольфрам карбидинин бөлүкчөлөрү сыяктуу отко чыдамдуу карбид керамикасынан турат. Бул карбиддик композиттер катууланган болот үчүн кесүүчү шаймандар катары кеңири колдонулат. Катуу карбид бөлүкчөлөрү кесүү аракети үчүн жооптуу жана алардын катуулугу ийкемдүү металл матрицасы менен жогорулайт. Ошентип, биз бир композитте эки материалдын тең артыкчылыктарын алабыз. Биз колдонгон чоң бөлүкчөлөрдүн композиттеринин дагы бир кеңири таралган мисалы - бул жогорку чыңалууга, катуулугуна, жыртылууга жана сүрүлүүгө туруктуулугу бар композит алуу үчүн вулканизацияланган резина менен аралаштырылган кара көмүртек бөлүкчөлөрү. Дисперсия менен бекемделген композиттин мисалы - өтө катуу жана инерттүү материалдын майда бөлүкчөлөрүнүн бирдей дисперстүүлүгү менен бекемделген жана катууланган металлдар жана металл эритмелери. Алюминий металл матрицасына өтө кичинекей алюминий оксидинин үлүштөрү кошулганда, биз агломерацияланган алюминий порошокту алабыз, анын жогорку температурага туруктуулугу бар. 

 

• БУЛЧА АРМАНТАЛГАН КОМПОЗИТТЕР : Композиттердин бул категориясы чындыгында эң маанилүү болуп саналат. Жетүү максаты - бирдик салмагына жогорку күч жана катуулугу. Бул композиттердеги була курамы, узундугу, багыты жана концентрациясы бул материалдардын касиеттерин жана пайдалуулугун аныктоодо абдан маанилүү. Биз колдонгон булалардын үч тобу бар: мурутчалар, жиптер жана зымдар. МУРУТТАР – өтө ичке жана узун монокристаллдар. Алар эң күчтүү материалдардын катарына кирет. Кээ бир мисал мурут материалдары графит, кремний нитриди, алюминий оксиди болуп саналат.  FIBERS, экинчи жагынан, көбүнчө полимерлер же керамика жана поликристаллдуу же аморфтук абалда. Үчүнчү топ - бул салыштырмалуу чоң диаметрге ээ жана көбүнчө болоттон же вольфрамдан турган жакшы Зымдар. Зым менен бекемделген композиттин мисалы - резинанын ичинде болот зымды камтыган унаа шиналары. Матрицанын материалына жараша бизде төмөнкү композиттер бар:
ПОЛИМЕР-МАТРИКС КОМПОЗИТТЕРИ: Булар полимер чайырынан жана бекемдөөчү ингредиент катары булалардан жасалган. Айнек була менен бекемделген полимер (GFRP) деп аталган булардын чакан тобу полимердик матрицанын ичинде үзгүлтүксүз же үзгүлтүксүз айнек булаларын камтыйт. Айнек жогорку бекемдикти сунуштайт, ал үнөмдүү, жипчелерди жасоо оңой жана химиялык жактан инерттүү. Кемчиликтери алардын чектелген катуулугу жана катуулугу, тейлөө температурасы 200 – 300 C гана чейин. Fiberglass унаа органдарына жана транспорттук жабдууларга, деңиз унааларынын кузовуна, сактоо контейнерлерине ылайыктуу. Катуулугу чектелгендиктен, алар аэрокосмостук же көпүрө курууга ылайыктуу эмес. Башка подгруппа көмүртек буласы менен бекемделген полимер (CFRP) композит деп аталат. Бул жерде көмүртек полимердик матрицадагы була материалыбыз. Көмүртек өзүнүн жогорку спецификалык модулу жана күчү жана аларды жогорку температурада кармап туруу жөндөмдүүлүгү менен белгилүү. Көмүртек жипчелери бизге стандарттык, орто, жогорку жана өтө жогорку чыңалуу модулдарын сунуштай алат. Мындан тышкары, көмүртек жипчелери ар кандай физикалык жана механикалык мүнөздөмөлөрдү сунуштайт, ошондуктан ар кандай атайын ылайыкташтырылган инженердик колдонмолор үчүн ылайыктуу. CFRP композиттери спорттук жана эс алуу жабдууларын, басым идиштерди жана аэрокосмостук структуралык компоненттерди өндүрүү үчүн каралышы мүмкүн. Ошентсе да, дагы бир подгруппа, Арамиддик була менен бекемделген полимердик композиттер да жогорку бекем жана модулдуу материалдар болуп саналат. Алардын күч-салмактык катышы абдан жогору. Aramid жипчелери, ошондой эле KEVLAR жана NOMEX соода аталыштары менен белгилүү. Чыңалуусу астында алар башка полимердик була материалдарга караганда жакшыраак иштешет, бирок кысуу жагынан алсыз. Арамид жипчелери катуу, соккуга туруктуу, сойлоо жана чарчоого туруктуу, жогорку температурада туруктуу, күчтүү кислоталар менен негиздерден башка химиялык жактан инерттүү. Aramid жипчелери спорттук буюмдарда, ок өтпөс жилеттерде, шиналарда, аркандарда, була-оптикалык кабель кабыктарында кеңири колдонулат. Башка була бекемдөөчү материалдар бар, бирок азыраак колдонулат. Булар негизинен бор, кремний карбиди, алюминий оксиди. Полимердик матрицанын материалы дагы маанилүү. Бул композиттин максималдуу тейлөө температурасын аныктайт, анткени полимерде көбүнчө эрүү жана бузулуу температурасы төмөн. Полимердик матрица катары полиэстер жана винил эфирлери кеңири колдонулат. Чайырлар да колдонулат жана алар мыкты нымдуулукка жана механикалык касиеттерге ээ. Мисалы, полиимиддик чайырды 230 градус Цельсийге чейин колдонсо болот. 
МЕТАЛЛ-МАТРИКС КОМПОЗИТТЕРИ: Бул материалдарда биз ийкемдүү металл матрицасын колдонобуз жана тейлөө температуралары жалпысынан алардын курамдык компоненттеринен жогору. Полимердик-матрицалык композиттерге салыштырганда, алар жогорку иштөө температурасына ээ болушу мүмкүн, күйбөйт жана органикалык суюктуктарга жакшыраак деградацияга туруштук бериши мүмкүн. Бирок алар кымбатыраак. Мурут, бөлүкчөлөр, үзгүлтүксүз жана үзгүлтүксүз жипчелер сыяктуу бекемдөөчү материалдар; жана жез, алюминий, магний, титан, суперэритмелер сыяктуу матрицалык материалдар кеңири колдонулууда. Алюминий кычкылы жана көмүртек жипчелери менен бекемделген алюминий эритмеси матрицасынан жасалган кыймылдаткыч компоненттери колдонулат. 
КЕРАМИКАЛЫК-МАТРИКС КОМПОЗИТТЕРИ: Керамикалык материалдар жогорку температурадагы эң жакшы ишенимдүүлүгү менен белгилүү. Бирок, алар абдан морт жана сынганга катуулугу үчүн төмөн мааниге ээ. Бир керамикалык бөлүкчөлөрдү, жипчелерди же мурутун башкасынын матрицасына киргизүү менен биз сынууга катуулугу жогору болгон композиттерге жетише алабыз. Бул камтылган материалдар, негизинен, жаракалардын учтарын буруп же жарака беттери аркылуу көпүрөлөрдү түзүү сыяктуу кээ бир механизмдер аркылуу матрицанын ичинде жаракалардын таралышына тоскоол болот. Мисал катары, SiC муруттары менен бекемделген алюминий оксиддери катуу металл эритмелерин иштетүү үчүн кесүүчү аспап катары колдонулат. Булар цементтелген карбиддерге салыштырмалуу жакшы көрсөткүчтөрдү көрсөтө алат.  
КӨМҮРГӨН КОМПОЗИТТЕРИ: Арматура да, матрица да көмүртек. Алар 2000 Centigrade жогорку температурада жогорку чыңалуу модулдары жана күчтүү, сойлоп каршылык, жогорку сынуу toughnesses, төмөнкү жылуулук кеңейүү коэффициенттери, жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк бар. Бул касиеттери аларды термикалык соккуга туруштук берүүнү талап кылган колдонмолор үчүн идеалдуу кылат. Көмүртек-көмүртек композиттеринин алсыздыгы, бирок анын жогорку температурада кычкылданууга каршы алсыздыгы. Колдонуунун типтүү мисалдары ысык пресстөөчү калыптар, өркүндөтүлгөн турбиналык кыймылдаткыч компоненттерин өндүрүү. 
ГИБРИД КОМПОЗИТТЕР: Бир матрицада эки же андан көп түрдүү жипчелер аралашат. Ошентип, касиеттердин айкалышы менен жаңы материалды ылайыкташтырууга болот. Мисалы, көмүртек жана айнек жипчелери полимердик чайырга киргизилген. Көмүртек жипчелери төмөн тыгыздыктагы катуулукту жана күчтү камсыз кылат, бирок кымбат. Башка жагынан алганда, айнек арзан, бирок көмүртек булаларынын катуулугу жок. Айнек-көмүртек гибриддик композит күчтүүрөөк жана катаал жана азыраак баада өндүрүлүшү мүмкүн.
БУЛАЛЫК АРМАЛТАЛГАН КОМПОЗИТТЕРДИН ИШТӨӨ : Була менен бекемделген үзгүлтүксүз пластмассалар үчүн бир багытка багытталган бир калыпта таралган жипчелер үчүн биз төмөнкү ыкмаларды колдонобуз.
ПУЛЬТРУСИЯ: узундуктагы жана кесилиштүү кесилиштери үзгүлтүксүз болгон таякчалар, устундар жана түтүктөр даярдалат. Үзгүлтүксүз була ровингдери термосфералуу чайыр менен сиңирилип, аларды каалаган формага келтирүү үчүн болот колонка аркылуу тартылат. Андан кийин, алар акыркы формага жетүү үчүн тактык менен иштетилген айыктыруучу штамптан өтүшөт. Айыктыруучу өлчөм ысытылгандыктан, чайыр матрицасын айыктырат. Тарткычтар материалды штамптар аркылуу тартат. Киргизилген көңдөй өзөктөрдү колдонуу менен биз түтүктөрдү жана көңдөй геометрияларды ала алабыз. Pultrusion ыкмасы автоматташтырылган жана бизге өндүрүштүн жогорку темптерин сунуш кылат. Продукциянын каалаган узундугун чыгарууга болот. 
ПРЕПРЕГ ӨНДҮРҮҮ ПРОЦЕССИ: Prepreg жарым-жартылай айыктырылган полимердик чайыр менен алдын ала импрегнирленген үзгүлтүксүз буладан жасалган арматура. Ал структуралык колдонмолор үчүн кеңири колдонулат. Материал лента түрүндө келет жана лента катары жөнөтүлөт. Өндүрүүчү аны түздөн-түз калыпка салат жана эч кандай чайыр кошпостон толук айыктырат. Препрегтер бөлмө температурасында айыктыруу реакцияларынан өткөндүктөн, алар 0 C же андан төмөн температурада сакталат. Колдонгондон кийин калган ленталар кайра төмөн температурада сакталат. Термопластикалык жана термопластикалык чайырлар колдонулат жана көмүртек, арамид жана айнектин арматуралуу булалары кеңири таралган. Препрегдерди колдонуу үчүн адегенде ташыгычтын таяныч кагазы алынып салынат, андан кийин препрег лентаны инструменталдык бетке төшөө жолу менен даярдоо жүргүзүлөт (каптоо процесси). Каалаган калыңдыгын алуу үчүн бир нече кабаттарды коюуга болот. Көбүнчө практика була багытын алмаштырып, кайчылаш же бурчтуу ламинат чыгаруу болуп саналат. Акырында айыктыруу үчүн жылуулук жана басым колдонулат. Кол менен иштетүү, ошондой эле автоматташтырылган процесстер препреглерди кесүү жана төшөө үчүн колдонулат.
ФИЛАМЕНТ ОРОО: Үзгүлтүксүз бекемдөөчү жипчелер көңдөй  жана адатта циклиндик форманы ээрчүү үчүн алдын ала аныкталган үлгүдө так жайгаштырылат. Булалар адегенде чайыр ваннасынан өтүп, андан кийин автоматташтырылган система аркылуу мандрелге оролот. Бир нече ирет ороп кайталагандан кийин керектүү калыңдыктар алынат жана айыктыруу бөлмө температурасында же мештин ичинде жүргүзүлөт. Азыр мандренанын жана продуктысын түшүрүлгөн. Филаменттин ороосу жипчелерди айланма, спиралдык жана полярдык формаларда ороп, өтө жогорку күч-салмак катышын сунуштай алат. Түтүктөр, цистерналар, каптамалар ушул ыкма менен жасалат. 

 

• ССТРУКТУРАЛДЫК КОМПОЗИТТЕР: Негизинен булар бир тектүү жана композиттик материалдардан турат. Ошондуктан булардын касиеттери анын элементтеринин түзүүчү материалдары жана геометриялык дизайны менен аныкталат. Бул жерде негизги түрлөрү болуп саналат:
ЛАМИНАРЛЫК КОМПОЗИТТЕР : Бул структуралык материалдар эки өлчөмдүү барактардан же артыкчылыктуу жогорку күч багыттары менен панелдерден жасалган. Катмарлар тизилип, цементтелет. Эки перпендикуляр октордо жогорку күч багыттарын алмаштыруу менен эки өлчөмдүү тегиздикте эки багытта тең жогорку бекемдикке ээ болгон композитти алабыз. катмарлардын бурчтарын жөнгө салуу менен артыкчылыктуу багыттар боюнча күч менен курама өндүрүүгө болот. Заманбап лыжа ушундай жол менен жасалган. 
СЕНДВИЧ ПАНЕЛЛЕРИ: Бул структуралык композиттер жеңил, бирок ошол эле учурда катуулугу жана күчү жогору. Сэндвич панелдер алюминий эритмелери, була менен бекемделген пластмасса же болот сыяктуу катуу жана күчтүү материалдан жасалган эки сырткы барактан жана сырткы барактардын ортосундагы өзөктөн турат. Өзөк жеңил болушу керек жана көбүнчө ийкемдүүлүктүн модулу төмөн болушу керек. Популярдуу негизги материалдар катуу полимердик көбүктөр, жыгач жана бал уялары болуп саналат. Сэндвич-панельдер курулуш индустриясында чатыр, пол же дубал материалы катары, ошондой эле аэрокосмостук тармактарда кеңири колдонулат.  

 

• НАНОКОМПОЗИТТЕР: Бул жаңы материалдар матрицага камтылган наноөлчөмдүү бөлүкчөлөрдөн турат. Нанокомпозиттерди колдонуу менен биз резиналардын касиеттерин өзгөрүүсүз сактап, абанын өтүшүнө абдан жакшы тоскоол болгон резина материалдарды чыгара алабыз.