Materiały kompozytowe warstwowe (laminarne)
advertisement
Materiały kompozytowe warstwowe (laminarne) Przemysław Bułhak Piotr Byrt Bartłomiej Dziemiańczyk Michał Herman Kamil Borowik • Ogólna charakterystyka • Wytwarzanie materiałów kompozytowych warstwowych • Laminaty z materiałów polimerowych • Laminaty metalowopolimerowe • Platery • Bimetale Ogólna charakterystyka Materiały kompozytowe warstwowe, należące do najczęściej stosowanych konstrukcyjnych materiałów kompozytowych, są złożone z połączonych ze sobą kilku lub wielu warstw dwuwymiarowych płyt lub paneli o wysokich izotropowych własnościach, uprzywilejowanych w każdej z płyt składowych w jednym kierunku. Poszczególne warstwy są ułożone w stos i wzajemnie ze sobą połączone, tak że pomiędzy orientacjami uprzywilejowanych kierunków, dla których występują najlepsze własności wytrzymałościowe w poszczególnych warstwach, występuje odpowiedni kąt, zapewniając najkorzystniejsze własności w różnych kierunkach w płaszczyźnie wytworzonego materiału warstwowego. Lub prościej : Tworzywa sztuczne powstające z połączenia dwóch materiałów o różnych właściwościach mechanicznych i technologicznych. W zasadzie jeden materiał, zazwyczaj w postaci cienkich włókien lub nici, spełnia podstawową rolę konstrukcyjną, a drugi jest lepiszczem, wiążącym ze sobą elementarne włókna konstrukcyjne i chroniącym je przed czynnikami zewnętrznymi (np. korozją) Wśród materiałów kompozytowych warstwowych można wyróżnić: • laminaty • bimetale • platery • grube warstwy ochronne • bardzo cienkie pokrycia. Cele stosowania tych materiałów mogą być związane z : • poprawą własności wytrzymałościowych (laminaty) • regulacją własności fizycznych lub mechanicznych (bimetale, platery) • zwiększeniem odporności chemicznej oraz na działanie czynników środowiskowych (laminaty, platery, grube warstwy ochronne, bardzo cienkie warstwy) • obniżeniem kosztów produktu przez zastosowanie relatywnie tanich materiałów konstrukcyjnych o wymaganych własnościach wytrzymałościowych Wytwarzanie materiałów kompozytowych wielowarstwowych Stosowane są liczne metody wytwarzania materiałów kompozytowych warstwowych, których dobór zależy w głównej mierze od materiału, z którego wykonane są płyty tworzące poszczególne warstwy. Łączenie adhezyjne stosowane jest do materiałów o osnowie polimerowej. W tym przypadku cienka warstwa niespolimeryzowanego materiału pomimerowego jest nakładana pomiędzy poszczególne warstwy lub preimpregnaty, a następnie cały stos jest prasowany na gorąco, a po zakończeniu polimeryzacji wszystkie warstwy są połączone w jeden materiał kompozytowy. Oddziaływanie adhezyjne na przykładzie cząsteczek wody na pajęczynie W pewnych przypadkach mogą być tak łączone również warstwy z materiałów metalowych, a często wykonuje się w ten sposób materiały hybrydowe, w których poszczególne warstwy są wykonane z różnych materiałów. Przykładem może być złożony produkt wykonany jako laminat wielowarstwowy, tzn. narta zjazdowa jak również nowoczesna dachówka, w której wytrzymałość zapewnia rdzeń wykonany z blachy stalowej powlekanej antykorozyjnie ogniowo stopem cynku, efekt estetyczny i kolorystykę łudząco przypominające dachówki ceramiczne zapewnia warstwa naturalnego kruszywa skalnego, natomiast pozostałe warstwy zapewniają odporność na korozję. Łączenie odkształceniowe, głównie przez walcowanie na gorąco, ale także i na zimno, jest stosowane dla większości metalowych materiałów kompozytowych warstwowych, w tym platerów i bimetali. Może być również stosowane łączenie lub platerowanie wybuchowe, głównie w zastosowaniu do dużych płyt. Możliwe jest również współosiowe wyciskanie różnych materiałów różniących się zwykle twardością jak również temperaturą topnienia lub mięknienia. Stosowane jest również lutowanie. Materiały kompozytowe warstwowe, a głównie laminaty, mogą być również wytwarzane w procesach specjalnych TUTAJ WSTAWIĆ RYSUNEK 7.192 STRONA 1131 z DOBRZANA Proces FFF (foil-fibre-foil) jest stosowany dla wytwarzania laminatów z osnową metalową. W metodzie tej warstwy tkaniny ciągłych włókien SiC są układane na przemian krzyżowo z pasmami drutów lub taśm molibdenu, tytanu lub wiązkami z drutu tytanu i niobu układanymi równolegle obok siebie. TUTAJ WSTAWIC OBRAZEK 7.193 STRONA 1132 Innym przykładem jest automatyczne łącznie dotychczas zestalonego preimpregnatem zimnego rozwijanym podłoża z z bębna zasilającego w procesie „type laying” przez walcowanie przy łączonego równoczesnym materiału termoplastycznego podgrzaniu polimerowego wzmacnianego włóknami ciągłymi np. węglowymi, przez skupioną energię cieplną emitowaną przez laser. Szybkość procesu osiąga 25m/min Laminaty z materiałów polimerowych
