Kompozit (társított) anyagok feldolgozása

1. Kompozit (társított) anyagok feldolgozása A kompozit anyagok csoportosítása A szemcsés, szálas és réteges kompozitok gyártása

2. A kompozitok típusai • Példák: • Szemcsés: pl. beton (cement + kavics) • Szálas: pl. üvegszálas poliészter (üvegszál + műgyanta) • Réteges: pl. Arall (alumínium és aramid lemezek)

3. Szemcsés kompozitok:ezüst-volfram érintkező • Sajtolás • Sajtolt volfram por előgyártmány • Zsugorított volfram alapanyag • A pórusok kitöltése olvadt ezüsttel 5.5. á.

4. Szemcsés kompozitok: a tiszta Pt és a 12,5% ThO-t tartalmazó Pt kúszása Következtetés: a diszperz ThO (tórium-oxid) szemcsék növelik a kúszásállóságot

5. Szálerősítésű kompozitok

6. Szálerősítésű kompozitokalapanyagai: szálak • Üvegszál: olvadt üvegből fokozatosan húznak 6…12 μm átmérőjű szálakat, melyeket köteg, paplan vagy szövet formában hoznak forgalomba • Grafit (karbon) szál: különféle karbonláncú vegyületeket tartalmazó alapanyagok pirolízisével, nyújtásával hoznak létre a szálirányban összefüggő grafit kristályokat

7. Szálerősítésű kompozitokalapanyagai: hordozó (mátrix) • A hordozóanyagok különféle, rendszerint két komponensű, hőre keményedő műgyanták • A műgyanta egyik komponense a folyékony polimer, amelyhez a térhálósító adalékokat hozzákeverve, majd a szálakat, töltőanyagokat bedolgozva kikeményítik

8. Szálerősítésű kompozitok jellegzetes példái • Leggyakrabban üveg- vagy karbon szál és műgyanta alapanyagból készülnek • Üvegszál erősítésű polimerek:GFRP: Glass Fiber Reinforced Polymer • Karbonszál erősítésű polimerek:CFRP: Carbon Fiber Reinforced Polymer • Legősibb szálerősítésű kompozit a vályog tégla volt (Mezopotámia, 5-6000 éve)

9. Szálerősítésű kompozitok:a szálak körüli feszültség mező A szál és a hordozóanyag kötése egymáshoz (elérhető nyírófeszültség) A terhelés átadása a szál és a hordozó-anyag között (adhéziós kötéssel) 5.11. á.

10. Szálerősítésű kompozitok:az Rm és E változása a szálak mennyiségének függvényében

11. Szálerősítésű kompozitok:az Rm és E változása az orientáció függvényében

12. Szálak gyártása (példa) A szálakat alkotó anyagot valamilyen hordozó szálra viszik fel, pl. a bórt volframszálra, a szenet poliakrilnitril szálra Felvitel után izzítással állítják be a végleges tulajdonságokat

13. Szálerősítésű kompozitok:szalagok előállítása Szálak bevonása fémfóliával, majd a kettő egyesítése izzítással

14. Szálerősítésű kompozitok:táblák gyártása

15. Szálerősítésű kompozitok:rétegelt idomok gyártása

16. Szálerősítésű kompozitok:rétegelt idomok gyártása kézzel

17. Szálerősítésű kompozitok:csövek gyártása

18. Szálerősítésű kompozitok:csövek gyártása - elrendezés

19. Szálerősítésű kompozitok:profilok előállítása öntéssel A szálakat körülvevő tér kitöltése hordozóanyaggal különféle módokon: a) kapilláris hatás b) nyomásos öntés c) vákumozás d) folyamatos öntés

20. Réteges kompozitok Különféle fémek egyesítése réteges kompozittá a) hengerléssel c) sajtolással b) robbantással d) forrasztással

21. Réteges kompozitok: síléc

22. Réteges kompozitok: arall

23. Fa alapú kompozitok:áttekintés 1. rétegelt lemez 2. farost lemez 3. pozdorjalap 4. Faforgácslap 5. OSB lap 6. parafa

24. Fa alapú kompozitok (1) • Rétegelt lemez (furnér lemez) • Vékony falemezeket kötőanyaggal egyesítenek • A szálirány 90o-ban változó, emiatt az anizotrópia csökken, a szilárdság javul • Farost lemez • Rostjaira bontott faanyag és formaldehid gyanta keveréke • Préshengerléssel formázzák végső méretre

25. Fa alapú kompozitok (2) • Pozdorja lap • Kender és len szártöredék és hőre keményedő műgyanta alkotja • A masszát táblákká sajtolják • Faforgács lap • Szárított faforgácsot karbamid gyantával kötnek össze • Magas hőmérsékleten táblákká préselik és a felületeket csiszolják

26. Fa alapú kompozitok (3) • OSB lap • Irányított forgácsirányú falemez – rönkfából aprítanak rövid szalagokat, ezeket orientáltan helyezik el és gyantával összekötik • A lapokat nagy nyomáson, 215 Co hőmérsékleten sajtolják össze táblává • Parafa • Parafa granulátumból sajtolnak különböző termékeket

27. Kompozit anyagból készült szerkezetek • Miért alkalmazunk kompozit anyagokat?Mert kedvezőbb tulajdonságok érhetők el így, mint az egynemű anyagokkal. • Hogyan definiáljuk az igényeket?A szerkezet funkciója és igénybevétele alapján. • Mi az anyagválasztás vezérgondolata?„Material tailoring” – anyag szabászatMinden feladatra a legjobb megoldás!

28. Kompozit anyagból készült szerkezetek Példa: kerékpár váz • Lehetséges váz anyagok: • Acél cső • Alumínium, titán cső • Kompozit anyag – speciális alak • A kompozit váz alkalmazásakor az anyag, alak, méret és a gyártási mód összehangolása szükséges

29. Kompozit anyagból készült szerkezetek Példa: versenyautó váz • A Forma-1 autók karosszériája karbon szál erősítésű kompozit anyagból készül • A karosszéria merevségét a szendvics szerkezet fokozza (két sík réteg között méhsejt mintázatú összekötő cellák) • Előny: kis tömeg, nagy szilárdság, az egyedi gyártás viszonylagos olcsósága

30. Kompozit anyagból készült szerkezetek Példa: széllovas (windsurf) • Test: több rétegű kompozit héj, belső merevítések, az üregeket kitöltő hab • Árbóc: üvegszállal erősített polimer (lehet fém-fém kompozit is) • Vitorla: rövid szálakkal erősített, szövött vagy öntött kompozit anyag (kevlar) • Uszony: üvegszállal erősített polimer • Árbóc gyök: poliuretán rugó

31. Kompozit anyagból készült szerkezetek Példa: repülőgép ülés váz • A hagyományos ülés váz anyaga alumínium • Kísérleti szinten alkalmaznak kompozit vázat is • A váz eltérő igénybevételű helyein az erősítő szálak mérete és sűrűsége más • A kompozit vázú ülés könnyebb a fém ülésnél, ezért több terhet vihet a gép

32. Összefoglalás • A kompozit anyagok tetszőleges igények szerint alakíthatóak, mindig a szerkezet funkciójának és igénybevételének megfelelően • A szemcsés, szálas és rétegelt kompozitok önmagukban, és egymással kombinálva is használatosak.