Hal-hazırda bir çox sənaye ümumi bir problemlə üzləşir, bu da həm güclü, həm də çevik, lakin yüngül olan materiallara ehtiyac duymasıdır. Kompozit materiallar bu problemi həll edə bilər. Daha yaxşı, daha effektiv nəticələr əldə etmək üçün müxtəlif materialların güclü tərəflərini birləşdirə bilərlər. Kompozit materiallar aerokosmik, avtomobil istehsalı və tikinti kimi sənaye sahələrində geniş şəkildə istifadə olunur. Kompozit material nədir?
Bu materiallar hər biri özünəməxsus fiziki və ya kimyəvi xüsusiyyətlərə malik olan iki və ya daha çox fərqli maddənin qarışması nəticəsində əmələ gəlir. Nəticə etibarilə, birləşdikdə, təkmilləşdirilmiş xüsusiyyətlərə malik yeni material yaradırlar. Nəticədə, bu yeni material orijinal maddələrlə müqayisədə daha güclü, daha yüngül və ya qüvvələrə daha davamlı ola bilər.
Kompozit materiallar və onların növləri ilə maraqlanırsınız? Gəlin bu materialları nəyin unikal etdiyini və müxtəlif sənaye sahələrində necə tətbiq olunduğunu araşdıraq.
Mündəricat
Kompozit material nədir?
Kompozit material yaratmaq üçün mühəndislər hər biri özünəməxsus xüsusiyyətləri olan iki fərqli materialı birləşdirir. Bu birləşmə orijinallarda tapılmayan xüsusiyyətlərə malik yeni materialla nəticələnir. Onlar bu yeni materialı daha güclü, yüngül və ya elektrikə davamlı olmaq kimi spesifik funksiyaları yerinə yetirmək üçün hazırlayırlar. Bundan əlavə, kompozit materiallar həm gücü, həm də sərtliyi artıra bilər.
Kompozit materialın qısa tarixi
İnsanlar uzun illər əvvəl kompozit materiallardan istifadə etməyə başladılar. Hələ eramızdan əvvəl 3400-cü ildə Mesopotamiyalılar ilk süni kompozit materialları hazırladılar. Onlar daha möhkəm kontrplak hazırlamaq üçün nazik ağac parçalarını müxtəlif bucaqlardan yapışdırırlar. Daha sonra, təxminən eramızdan əvvəl 2181-ci ildə qədim misirlilər ölüm maskaları hazırladılar. Kətandan və ya papirusdan istifadə edib, gipslə örtüblər. Hər iki cəmiyyət də çiy kərpic, saxsı qab və qayıq kimi digər materialları möhkəmləndirmək üçün saman əlavə edirdi.
Təxminən 1200-cü ildə monqollar güclü mürəkkəb yay yaratdılar. Bunu etmək üçün ağac, tendon, buynuz, bambuk, sümük və ipək də daxil olmaqla bir neçə materialı birləşdirdilər. Bütün hissələri bir yerdə tutmaq üçün yapışqan kimi skipidardan istifadə etdilər və nəticədə çox təsirli bir silah əldə edildi.
Kompozitlərdə müasir irəliləyişlər
Sənaye İnqilabından sonra sintetik qatranlar polimerləşmə prosesi ilə bərk hala gəldi və bu, 20-ci əsrdə müxtəlif plastiklərin istehsalına səbəb oldu. Leo Baekeland qeyri-keçirici və istiliyədavamlı xüsusiyyətləri ilə çox məşhur olan fenolik qatranı icad etdi. 1930-cu illərdə Owens Corning şüşə lifləri təqdim etdi və FRP (liflə gücləndirilmiş polimer) sənayesinə öncülük etdi. O dövrdə hazırlanmış qatranlar güclü inkişaf etmiş və bu gün də istifadə olunur. İki il sonra daha güclü qatran sistemi ortaya çıxdı.
Kompozitlərin Qalıcı Təsiri
İlkin karbon lifi 1961-ci ildə patentləşdirildi və tədricən kommersiya tətbiqlərində populyarlıq qazandı. 1990-cı illərin ortalarına qədər kompozit materiallar istehsal və tikinti kimi sənayelərdə daha çox populyarlıq qazandı. Onlar köhnə materiallardan daha ucuz və daha güclüdür. 787-ci illərin ortalarında Boeing 2000 Dreamliner-də kompozitlərin istifadəsi onların dəyərini daha da nümayiş etdirdi. Bu, onların yüksək güc tələb edən tətbiqlər üçün əhəmiyyətini göstərir və onları müasir tətbiqlər üçün zəruri edir.
Kompozitlər nədən hazırlanır?
İnsanlar kompozitləri Liflə Gücləndirilmiş Polimer (FRP) kompozitləri də adlandırırlar. İstehsalçılar onları polimer matrisindən istifadə edərək yaradırlar. Onlar bu matrisi şüşə, karbon və ya aramid kimi materiallardan ibarət olan mühəndis, sintetik və ya təbii liflərlə gücləndirirlər. Bundan əlavə, kompozitin gücünü artırmaq üçün digər materiallardan istifadə edə bilərlər.
Matris mühüm rol oynayır. O, lifləri ətraf mühitin zədələnməsindən və digər xarici təsirlərdən qoruyur, eyni zamanda onlar arasında yük transferini asanlaşdırır. Digər tərəfdən, liflər güc və sərtlik verir. Onlar matrisi dəstəkləməyə kömək edir və çatlara və qırılmalara müqavimət göstərməyə imkan verir.
Sənayemizdəki çoxsaylı məhsullarda istehsalçılar tez-tez polyester qatran matrisini təşkil edir və adətən şüşə lifi möhkəmləndirici material kimi istifadə edirlər. Buna baxmayaraq, onlar qatran və armaturun müxtəlif kombinasiyalarından istifadə edərək kompozitlər yarada bilərlər, hər bir cütləşmə son məhsulun fərqli xüsusiyyətlərinə və xassələrinə unikal şəkildə təsir göstərir. Lif güclü olmasına baxmayaraq, asanlıqla qırılmağa meyllidir, buna görə də güc və sərtlik təmin edir. Eyni zamanda, çevik qatran lifi formalaşdırır və qoruyur.
FRP kompozitlərinə doldurucular, əlavələr və əsas materiallar da daxil ola bilər. Onlar hətta səthi bitirmələrə sahib ola bilərlər. Bu əlavələr istehsal prosesini yaxşılaşdırmaq üçün istifadə olunur. Onlar həmçinin məhsulun görünüşünü yaxşılaşdırır və performansını artırır.
Kompozit materialların əsas xüsusiyyətləri
Kompozit materiallar bir çox xüsusi xüsusiyyətlərə malikdir. Bu xüsusiyyətlərə görə, onlar çox yönlüdürlər və hətta çətin və tələbkar istifadələrdə yaxşı işləyirlər. Bu mühüm xüsusiyyətlər onların effektivliyinə böyük təsir göstərir. İndi məhsul hazırlayarkən çox faydalı olan müxtəlif xüsusiyyətlərə baxaq.
Güc
İnsanlar kompozitləri onları meydana gətirən fərdi materiallardan daha güclü olduqları üçün tanıyırlar. Nəticədə, onlar gücü artırır və strukturları daha möhkəm edir. Buna görə də, kompozit materiallar ağır yükləri daşımaq qabiliyyətini tələb edən tətbiqlər üçün əla seçim kimi xidmət edir.
Davamlılıq
Kompozit materiallar sərt havalarda və ya korroziyaya səbəb olan mühitlərdə istifadə edilə bilər. Zərbələr və vibrasiyalar kimi təkrarlanan stress altında da yaxşı işləyirlər. Bu, onları kosmik gəmilərdə, avtomobillərdə və təyyarələrdə istifadə üçün ideal hala gətirir.
Impact müqavimət
İstehsalçılar bu materialları təsirləri idarə etmək və gücü yaymaq üçün dizayn edirlər, bununla da zədələnmədən bunu edirlər. Bu qabiliyyət xüsusilə təsirin mümkün olduğu tətbiqlərdə çox vacibdir. Nəticə etibarilə, onların qəza və ya zərbələrdən gələn zədələrə qarşı durma qabiliyyəti onları qəzadan mühafizə strukturları üçün vacib edir.
Kimyəvi müqavimət
Kompozitlər güclü kimyəvi maddələrin və ya çətin mühitlərin zərərinə qarşı dura bilir. Bu, onları kimyəvi maddələrə davamlı örtüklər yaratmaq üçün ideal hala gətirir. Onlar həmçinin kimyəvi maddələrlə işləyən avadanlıqlarda istifadə olunur.
Elastiklik
Kompozitlər çox çevikdir və qırılmadan əyilə və ya şəklini dəyişə bilər. Onlar həmçinin təyinatlarından asılı olaraq xüsusi üsullarla əyilmək üçün dizayn edilə bilər. Bu, onları protez əzalar hazırlamaq üçün yaxşı edir. Həmçinin, onların çevik təbiəti mühəndislərə hərəkət edən yük və ya vibrasiya ilə üzləşən əşyalar üçün daha yaxşı seçimlər verir.
Yüngül
Bu materiallar güclü xüsusiyyətlərə malikdir, lakin ağır deyil. Onlar yüngül olan hissələrin və strukturların istehsalına imkan verir. Onların çəkisi ilə müqayisədə gücü çəki azaltmağın çox vacib olduğu sənayelərdə mühüm keyfiyyətdir.
Termal sabitlik
Kompozit materiallar yüksək istiliyə məruz qaldıqda öz formasını saxlaya bilir. Yüksək temperaturda güclü qalmaq qabiliyyəti çox vacibdir. Bu, çox isti şəraitlə üzləşən istifadələr üçün lazımdır.
Elektrik iletkenliği
Kompozitlər çox yaxşı elektrik xassələrinə malik ola bilər. Onlar yaxşı izolyator kimi fəaliyyət göstərə və ya elektrik cərəyanını yaxşı keçirə bilər.
Akustik izolyasiya
Kompozitlər xüsusidir, çünki səs-küyü azalda və ya keçərək dayandıra bilər. Bu səs bloklayıcı xüsusiyyət onları səs izolyasiya məqsədləri üçün mükəmməl edir.
Kompozitin 3 əsas faydası Materialları
İnsanlar tez-tez gündəlik əşyalarda kompozitlərdən istifadə edirlər. Biz onları avtomobillərdə, qolf avadanlıqlarında və hətta borularda tapa bilərik. Onlar həmçinin raket gəmiləri kimi qabaqcıl maşınlar üçün çox vacibdir. Xüsusi xüsusiyyətlərinə görə ənənəvi materiallarla müqayisədə daha çox üstünlüklər təmin edirlər. Mühəndislər, dizaynerlər və memarlar, xüsusilə yüksək gücün və ya istilik müqavimətinin vacib olduğu çətin vəziyyətlərdə kompozitlərdən istifadə etməyi üstün tuturlar.
Maliyyəlilik
Kompozitlər ağac və metal kimi adi materiallardan daha sərfəlidir. Daha ucuz olmaqla yanaşı, daha yaxşı funksionallıq da təmin edirlər. Bundan əlavə, kompozitlər daha ekoloji cəhətdən təmizdir. Bunun səbəbi onların istehsalı və istifadəsi zamanı daha az tullantı yaratmasıdır.
Azaldılmış istehsal vaxtı və səyi
İstehsal prosesində kompozitlərdən istifadə məhsulların hazırlanması üçün lazım olan vaxtı azaltmağa kömək edir. O, həmçinin müxtəlif ənənəvi materialları bir araya gətirmək üçün lazım olan işin miqdarını azaldır.
Dizayn dəyişkənliyi
Kompozit materialların əsas üstünlüklərindən biri dizaynda çevikliyidir. Mühəndislər onları lazım olan istənilən forma və ya formada düzəldə bilərlər. Bu, onlara bu materiallarla mürəkkəb hissələr və komponentlər yaratmağa imkan verir.
Kompozitlərin növləri
Kompozitlərin ümumi faydalarını öyrəndikdən sonra indi müxtəlif kompozit növlərini araşdıraq.
Təbii Kompozit Materiallar
| Kompozit növü | Gücləndirilməsi | Matris | İstifadə nümunəsi |
| ağac | Selüloz lifləri | Liqnin (üzvi, karbon əsaslı polimerlər) | Tikinti materialları, mebel istehsalı və s. |
| sümük | Kollagen lifləri | Hidroksiapatit (kalsium əsaslı kristal mineral) | Canlı orqanizmlərin struktur dəstəyi |
| Beton/Kərpic | Küləş | Palçıq və ya gil | Binaların tikintisi, divarlar kimi infrastruktur və s. |
Klassik kompozit materiallar
1930-cu illərdə ilk müasir kompozit material, şüşə lifi meydana çıxdı. O, həmçinin şüşə liflə gücləndirilmiş plastik (GRFP və ya GRP) kimi tanınır. İnkişafla birlikdə, GRP adətən istifadə üçün qəlibə yapışdırılmış lent, şüşə lifi dəstəkləmək üçün substrat kimi plastik qayışlar şəklində gəlir. Şüşə lifi materialı gücləndirməyə kömək edir. Karbon lifi ilə gücləndirilmiş plastiklər (CRFP və ya CRP) GRP-yə bənzəyir, lakin karbon lifindən istifadə edirlər.
- Şüşə lifi ilə gücləndirilmiş plastik (GRP)
Əsas Giriş
Fiberglas ilk müasir kompozit material idi. Əvvəlcə "fibreglas" kimi yazılmışdır, indi ümumiyyətlə şüşə liflə gücləndirilmiş plastik (GRFP və ya GRP) adlanır. Bu material 1930-cu illərdə yaranmışdır.
Forma və Tərkibi
Bu gün istehsalçılar tez-tez istifadəçilərin kalıbın səthinə tətbiq edə biləcəyi lentlər şəklində fiberglas təklif edirlər. Plastik arxa lent şüşə lifləri yerində saxlayaraq matris rolunu oynayır. Bununla belə, şüşə liflər materialın gücünün çoxunu təmin edir.
Material xassələri
Plastik təbii olaraq yumşaq və çevikdir, şüşə isə möhkəm, lakin kövrəkdir. Birləşdikdə həm möhkəm, həm də davamlı bir material meydana gətirirlər. Bu material avtomobil və ya qayıq gövdələri kimi tətbiqlər üçün idealdır. Metallardan və ya ərintilərdən fərqli olaraq, çəkisi daha yüngüldür və pasa davamlıdır.
- Karbon Fiberlə Gücləndirilmiş Plastik (CRFP və ya CRP)
GRP-yə qoşulun
GRP-yə bənzəyir.
Fərq
Şüşə lifləri yerinə karbon liflərindən istifadə edir.
Müasir Kompozitlər
Müasir qabaqcıl kompozitlər ümumiyyətlə metal, plastik (polimer) və ya keramika kimi materiallardan istifadə etməklə tikilir. Nəticədə, bu, üç əsas kompozit növünə səbəb olur: metal matris kompozitləri (MMC), polimer matrix kompozitləri (PMC) və keramika matris kompozitləri (CMC).
Metal Matris Kompozitləri (MMC)
İstehsalçılar alüminium və ya maqnezium ərintiləri kimi yüngül metallardan istifadə edərək MMC matrisini tərtib edirlər. İstehsalda onu gücləndirmək üçün keramika və ya karbon liflərindən istifadə edirlər, məsələn, silikon karbidlə gücləndirilmiş alüminium və qrafenlə gücləndirilmiş mis-nikel ərintiləri. Bu materiallar güclü, sərt, davamlı, pasa davamlı və nisbətən yüngüldür. Lakin onların yüksək qiyməti onların istifadəsini məhdudlaşdırır. Onlar aerokosmik, hərbi, avtomobil və kəsici alət tətbiqlərində məşhurdur.
Seramik Matris Kompozitləri (CMC)
Seramik matris kompozitləri (CMC) matris kimi borosilikat şüşə kimi bir keramika materialından istifadə edir. Ənənəvi keramikaların kövrəkliyini azaltmaq üçün möhkəmləndirmə üçün karbon və ya keramika lifləri əlavə edilir. CMC-lərə misal olaraq karbon lifi ilə gücləndirilmiş silisium karbid (C/SiC) və silisium karbidlə gücləndirilmiş silisium karbid (SiC/SiC) daxildir.
Əvvəlcə CMC-lər yüngül materialların və yüksək temperatur müqavimətinin vacib olduğu aerokosmik və hərbi tətbiqlər üçün hazırlanmışdır. Bu gün onlar avtomobil əyləclərində, muftalarda, rulmanlarda, istilik dəyişdiricilərində və hətta nüvə reaktorlarında da istifadə olunur.
Polimer Matris Kompozitləri (PMC)
GRP kimi PMC-lər fərqlidir. PMC-lərdə keramika və ya karbon lifləri termoplastik və ya termoset ola bilən plastik matrisin gücünü və sərtliyini artırır. Ümumiyyətlə, termosetləmə əsaslı PMC-lər yüksək templərə və həlledicilərə daha yaxşı dözür, lakin daha az sərtdir və istehsalı daha uzun çəkir. Onlar avtomobillər, qayıqlar və təyyarələr üçün hissələrin istehsalı üçün əladır. İstehsalçılar idman avadanlıqlarının istehsalında onlardan geniş istifadə edirlər. Aerokosmik sənaye adətən epoksi əsaslı (termoset) PMC-lərdən istifadə edir və orada yüksək temperatura davamlı termoplastik əsaslı PMC-lərin əhəmiyyəti də artır.
Kompozit materialların tətbiqi
Kompozit materiallar bir çox sənaye sahələrində istifadə olunur və çoxlu tətbiqlərə malikdir. Budur bəzi nümunələr:
- Aerospace
Təyyarələrdə kompozitlərin istifadəsi artdı. Məsələn, B787 karbon sendviç konstruksiyaları, CFRP laminatları və fiberglasdan istifadə edərək, çəki ilə 50% kompozitdir. Kompozitlər daha yaxşı möhkəmlik və dartılma xüsusiyyətlərinə görə alüminiumdan üstündür.
- Automotive
İstehsalçılar performansını artıran və batareyanın əhatə dairəsini genişləndirən yüngül xüsusiyyətlərinə görə idman və elektrik avtomobillərində kompozitlərdən istifadə edirlər. CFRC hissələri avtomobilin çəkisini 30% azalda bilər. Karbon lifinin təkrar emalı enerjiyə qənaət etməyə və emissiyaları azaltmağa kömək edir.
- Hərbi dəniz donanması
GF və CF kompozitləri gəmiqayırma və dəniz təmirində geniş istifadə olunur. Yüngül təbiətinə, müstəsna gücünə və davamlılığına görə ənənəvi metalları sıxışdırıblar. İstehsalçılar sərt mühitlərə və aşağı texniki xidmət tələblərinə qarşı müqavimətinə görə GRP-yə üstünlük verirlər.
- Wind Energy
Kompozitlər külək turbinlərinin qanadlarında yüksək güc-çəki nisbətinə görə vacibdir. Köhnə turbinlər EoL səviyyəsinə çatdıqda, təkrar emal çox vacibdir. Bəzi AB ölkələri daha yaxşı təkrar emal həlləri üçün təkan edərək, kompozit bıçaqlı zibilliyə qadağa qoyur.
- Tikinti və İnfrastruktur
Qabaqcıl kompozitlər körpülərin tikintisində və zəlzələyə davamlılıq üçün strukturların yenidən qurulmasında istifadə olunur. Qatranlarda şüşə və karbon lifləri çox yayılmışdır. Sənaye böyük EoL material tullantılarını idarə etmək üçün davamlı təkrar emal axtarır.
TEAM Rapid: Kompozit Material Həlləri üçün Əsas Seçiminiz
TEAM Rapid kompozit materiallar üzrə ixtisaslaşan ən yaxşı şirkətdir. Biz qabaqcıl texnologiyamızdan və sənaye biliklərimizdən istifadə edərək geniş çeşiddə xidmətlər təklif edirik. Bacarıqlı komandamız müxtəlif kompozit materiallar və istehsal texnologiyaları ilə geniş təcrübəyə malikdir. Ehtiyaclarınız aerokosmik, avtomobil, dəniz və ya digər sənaye sahələrində olsun, biz sizin xüsusi tələblərinizə cavab vermək üçün hazırlanmış xüsusi həllər təqdim edirik.
Keyfiyyətə və innovasiyaya sadiqliyimizlə biz tədarük etdiyimiz kompozit hissələrin və məhsulların ən yüksək standartda olmasını təmin edirik. Ən müasir avadanlıqlarımız və yüksək təcrübəli peşəkarlarımızla bütün kompozit material ehtiyaclarınız üçün səmərəli və etibarlı xidmətlər təqdim edirik. TEAM Rapid Tooling-ə üstünlük vermək, hər bir layihədə üstün keyfiyyət və performans əldə etməyinizi təmin edir CNC sürətli prototipləmə üçün enjeksiyon qəlibləmə hissələri. Bu gün bizimlə əlaqə saxlayın və növbəti kompozit layihənizi həyata keçirməkdə sizə kömək edək!
FAQ
- Hansı daha bahalı, kompozit və ya ənənəvi materiallar?
Kompozit materialın qiyməti onu hazırlamaq üçün istifadə olunan materiallardan asılıdır. İstehsal proseslərinin və materialların növü bəzən kompozitləri ənənəvi materiallardan daha bahalı edə bilər. Bununla belə, kompozitlər daha yaxşı performans, daha yüngül çəki və daha yüksək davamlılıq təklif etdiyi üçün sərfəli hesab olunur.
- Kompozit materialların çatışmazlıqları nələrdir?
Kompozit materialların bir çox üstünlükləri olsa da, bəzi çatışmazlıqları da var. Onların təmiri və saxlanması çətin ola bilər, çünki zədələri aşkar etmək və ya düzəltmək çox vaxt çətindir. Qatların ayrıldığı yerlərdə delaminasiya başqa bir ümumi problemdir. Bundan əlavə, xüsusi tətbiqlər üçün kompozitlərin istehsalı mürəkkəb və bahalı ola bilər. Onların təsir müqaviməti çox vaxt metal kimi ənənəvi materiallarla müqayisədə daha aşağıdır, bu da onları müəyyən yüksək gərginlikli mühitlər üçün daha az uyğun edir.
