Click here to load reader

Materiale compozite

  • View
    41

  • Download
    5

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Generalitati despre materiale compozite

Text of Materiale compozite

  • 1C 6 Curs FPMPC 1

    Materiale compozite

  • 2Curs FPMPC 2C 6

    Compozit - adj.= Corp alctuit din elemente disparate, felurite.(Dicionarul explicativ al limbii romne)

    Materialele compozite reprezint aranjamente de fibre -continue sau nu - din materiale rezistente (elemente de armare)

    care sunt acoperite cu o matrice a crei rezisten mecanic este cumult mai mic. Matricea menine dispunerea geometric dorit afibrelor i le transmite solicitrile la care este supus piesa. (DanielGAY - Matriaux composites)

    Materiale compozite - Materiale formate din mai multe elemente

    componente distincte, a cror asociere confer ansambluluiproprieti pe care nici unul dintre elementele componente luateseparat nu le posed. (Le Petit Larousse Illustr)

    Definitii

  • 3Curs FPMPC 3C 6

    Materialele compozite (MC) se compun n principal din:

    a) Material de baz (matrice - M) - materiale organice, metalice sauminerale,

    b) Material de armare (MA),

    c) Materiale auxiliare (MAUX).

    Matricea nglobeaz materialul de armare iar fiecare component confernoului material mbuntirea unor caracteristici. Materialul de armareinflueneaz rezistena la traciune iar matricea influeneaz rezistena lacompresiune i pstreaz constant poziia materialului de armare,transmindu-i solicitrile la care este supus piesa.

    Matricea leag ntre ele materialele de armare, repartizeaz eforturile,preia de asemenea i solicitrile la compresiune, ndoire i protejeazstructura mpotriva agenilor fizico-chimici.

    Materialele de armare sunt cele care realizeaz rezistena mecanic (nparticular preiau solicitrile la traciune) i constituie scheletul structurii realizate.Intre materialele de armare i matrice exist o interfa ce influeneazfoarte mult comportamentul termomecanic al MC.

    Structura materialelor compozite

  • 4Curs FPMPC 4C 6

    MATERIALE COMPOZITE

    MATERIALE DE ARMARE

    Sticl, Azbest, Siliciu, Cuar,

    Carbon-Grafit, Bor, Carburi de

    siliciu, Oel, Iut, Bumbac,

    Celuloz, Aramid, Aliaje

    metalice, Safir etc.

    MATRICE (LIANT)

    -Organic: Polimeri (Fenoli, Poliesteri,

    Poliamide, Epoxizi, etc.)

    -Mineral: Carbon, SiC, ceramice

    -Metalic: Al, Ni, Ti.

    MATERIALE AUXILIARE (NCRCTURI, ADITIVI)

    -Materiale de umplutura: Cret, Siliciu, Caolin, Oxid de titan, Sticl

    (bile), Pudr metalic, Cuar, Mic

    -Materiale ajutatoare: Colorani, Ageni de finisare (Gel-coat),

    Ageni de cuplare, Catalizatori, Inhibitori, Antioxidani, Diluani,

    Acceleratori,

    -Materiale cu scop special: Ageni antistatici, Ageni de demulare,

    Ageni ignifugani, Ageni antiradiani, Ageni fungicizi

    Structura unui material compozit

  • 5Curs FPMPC 5C 6

    Compozit in sectiune

  • 6Curs FPMPC 6C 6

    Clasificarea materialelor compozite (MC) se face de regul dup oserie de criterii dintre care cele mai importante sunt:

    a) Dup natura matricei: compozite cu matrice metalic (Al, Cu, Ni, Mg, superaliaje, aliaje de Al,

    Cu),

    compozite cu matrice organic (polimeri), compozite cu matrice ceramic (carbur de siliciu, nitrur de siliciu).

    b) Dup configuraia geometric a materialului de armare: compozite cu fibre discontinue (fibre scurte, mono sau multifilamente),

    compozite cu fibre continue,

    compozite cu particule mari (grafit, oxizi, nitruri, carburi, aliaje), cudimensiuni mai mari de 1 m i diferite forme: sferic, plat, elipsoidal,neregulat,

    compozite cu microparticule (materialul de armare reprezint 115 ,iar diametrul mediu al particulelor nu depete 0,1 m),

    compozite lamelare, stratificate.

    Clasificari

  • 7Curs FPMPC 7C 6

    c) Dup structur i mod de fabricaie

    Proiectarea structurilor din materiale compozite este foarte diferit fade aceea a produselor din materiale de sintez clasice. Deoarecematerialele compozite sunt eterogene trebuie s construim structura lacerere, rezultatul constituind un sistem care include:

    natura i forma geometric a materialului de armare,

    natura matricii i a materialelor auxiliare,

    geometria piesei de realizat,

    procedeul de fabricaie folosit,

    factorii de solicitare a structurii n timpul funcionrii.

  • 8Curs FPMPC 8C 6

    Materiale pentru matrici

    a) RINI POLIESTERICE

    Acestea sunt pe departe, rinile cele mai utilizate. Se disting 4 clase de rini poliesterice:

    Ortoftalice

    Isoftalice

    Pe baza de clor

    Pe baza de bisfenol A

    Livrarea se face sub trei forme:

    Rini lichide,

    Amestecuri premix

    Preimpregnate

  • 9Curs FPMPC 9C 6

    AVANTAJELE I DEZAVANTAJELE RINILOR POLIESTERICE

    AVANTAJE LIMITE ALE UTILIZRII

    * Aderen bun la suprafaa fibrelor de sticl* Posibilitate de transluciditate

    * Formarea facil a pieselor* Rezistena chimic destul de bun* Pre redus

    * Contracie important la revenire (615%) n afar de reetele speciale

    * Inflamabilitate

    * Rezisten redus la caldur umed (vapori i cea)* Durat de conservare limitat

  • 10Curs FPMPC 10C 6

    b) RINI EPOXIDICE

    Termenul epoxi descrie o familie de polimeri care au la baz n structuramolecular grupri epoxid. n funcie de numrul de grupri epoxi se pot obinerini: bifuncionale,

    trifuncionale

    polifuncionale.

    In funcie de structura chimic se pot obine rini epoxidice aromatice,cicloalifatice, alifatice sau cu rezisten ridicat la flacr.

    Rinile epoxidice se obin prin reacia epiclorhidrinei cu compui ce coninatomi de hidrogen mobili (fenoli sau amine), n mediu bazic. Acestea suntutilizate pentru preimpregnarea esturilor i ca adeziv structural.

    Temperatura de ntrire a celor mai folosite rini epoxidice variaz ntre 120 i180C. ntrirea are loc pe seama gruprilor reactive epoxi.

    Industrial, rinile epoxidice au fost produse pentru prima dat de firma Ciba n1946, fiind cunoscute sub denumirea de Araldite.

  • 11Curs FPMPC 11C 6

    Proprietile rinilor epoxidice depind de: structura chimic a acestora, de masa molecular, de gradul de reticulare,

    de natura coreactantului utilizat pentru ntrire, de natura i cantitatea de material de umplutur.

    Dintre avantajele acestor materiale se pot aminti: rezistena imodulul de elasticitate ridicat, contracie mic 1%, nivel sczut devolatilitate, adeziune excelent la fibre i la metale, rezistenchimic bun i uurin n fabricare.

    Dezavantajele constau n principal n fragilitate, timp depolimerizare mai ridicat dect la rinile poliesterice i diminuareaproprietilor n condiii de umezeal. Costul rinilor epoxidice suntridicate comparativ cu poliesterii.

    Principalele domenii de utilizare a rinilor epoxidice sunt: adezivi,lacuri de impregnare i anticorosive, industria electronic ielectrotehnic, materiale compozite de nalt performan.

  • 12Curs FPMPC 12C 6

    AVANTAJELE I LIMITELE RASINILOR EPOXIDICE

    AVANTAJE LIMITE ALE UTILIZRII

    * Proprieti mecanice i termice bune (n particular rezisten la oboseal)* Contracie redus la formare (1%)

    * Bun comportare exterioar, sub rezerva precauiunilor particulare* Bun rezisten chimic* Punere n form far solveni* Excelent aderen la fibre i la metale

    * Pre relativ ridicat* Timpul de polimerizare mai

    ridicat dect la rinile poliesterice

  • 13Curs FPMPC 13C 6

    c) RINI FENOLICE

    Aceste rini sunt cel mai des utilizate pentru compozite supuse la

    tensiuni termice. Ele se prezint sub form lichid sau esturipreimpregnate.

    AVANTAJE LIMITE ALE UTILIZRII

    * Bun rezisten la foc i la temperaturi ridicate

    * Pre redus

    * Caracteristici mecanice sczute* Degaj ap n timpul punerii n form* Colorare dificil (culoare de origine: brun ntunecat)

  • 14Curs FPMPC 14C 6

    d) RINI POLIIMIDE

    Aceste rini sunt n egal msur utilizate pentru M.C. supusetensiunilor termice, precum i atunci cand dorim o stabilitatedimensional ntr-o gam larg de temperaturi (-200 la + 200 C)

    Exist dou forme de livrare:

    Rini lichide

    Pudr pentru formarea prin compresiune cu sau fr fibre de armare.

    Avantajele i limitele de utilizare sunt redate n tabelul de mai jos:

    AVANTAJE LIMITE ALE UTILIZRII

    * Rezistena mecanic fr fluaj* Coeficient de friciune mic* Aderen foarte bun * Excelent rezisten la temperatur (-200 - +260 C)

    * Transformare dificil* Pre ridicat

  • 15Curs FPMPC 15C 6

    e) RINI POLIURETANICE

    Se utilizeaz poliuretani elastomerici la care vscozitatea sczut permite o bun umplere a matriei. Produsele sunt livrate n starea de pre-polimeri lichizi.

    Avantajele i limitele de utilizare sunt redate in tabelul de mai jos:

    AVANTAJE LIMITE ALE UTILIZRII

    * Transformri facile * Rezisten mecanic redus* Inflamabilitate

  • 16Curs FPMPC 16C 6

    Materiale de armare

    Rolul materialului de armare (ramforsare) este de acrete caracteristicile mecanice ale materialului compozitnou creat. Aceste caracteristici sunt superioarecaracteristicilor mecanice ale fiecrui elementconstituent luat separat.

    n general materialele de armare se folosesc sub formde fibre. Fibrele se pot prezenta sub diferite arhitecturi: fire,

    mat-uri,

    esturi.

    n general fibrele pot fi din: sticl, carbon, aramid, bor,carbur de siliciu, fibre textile naturale sau fire metalice.

  • 17Curs FPMPC 17C 6

    Fibre continue, sunt caracterizate prin valori l/d mari (>1000) sub

    forma de fire simple (monofilament d>100 m) sau rasucite(multifilamente), fiind realizate din bor, carbon, sticle, materialeceramice, oel inoxidabil.

    Fibrele discontinue, se pot produce ca atare sau prin

    fragmentarea fibrelor cu lungime mai mare. Se pot mpri n urmtoarele categorii:

    - fibre discontinue lungi,

Search related