چه محصولاتی برای فرآیند Pultrusion مناسب هستند؟

چه محصولاتی برای فرآیند Pultrusion مناسب هستند؟

بحث در مورد مزایا و معایب مواد کامپوزیت پالتروژن و کاربردهای آنها

مواد کامپوزیت آسیا (Thailand)co.,Ltd

پیشگامان صنعت فایبرگلاس در تایلند

ایمیل:yoli@wbo-acm.comواتساپ : +66966518165 

پالتروژنمواد کامپوزیتکامپوزیت های پلیمری تقویت شده با الیاف (FRP) با کارایی بالا هستند که با استفاده از یک فرآیند پیوسته به نام پالتروژن تولید می شوند.

در این فرآیند، الیاف پیوسته (مانند شیشه یا کربن) از داخل یک حمام از رزین گرما سخت (مانند رزین اپوکسی، پلی استر یا وینیل استر) کشیده می‌شوند و سپس از قالب‌ها برای شکل دادن به مواد به دلخواه استفاده می‌شود. سپس رزین سخت می شود و یک محصول کامپوزیت جامد، سبک و بادوام را تشکیل می دهد.

پالتروژنرزین ها 

رزین ماتریکس یک جزء حیاتی از مواد کامپوزیت پالتروژن است. رزین های متداول Pultrusion شامل اپوکسی، پلی اورتان، فنولیک، وینیل استر و سیستم های رزین ترموپلاستیک که اخیراً به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. با توجه به ویژگی‌های مواد کامپوزیتی پالتروژن، رزین ماتریکس باید ویسکوزیته کم و سرعت واکنش سریع در دماهای بالا داشته باشد. هنگام انتخاب رزین ماتریس، عواملی مانند سرعت واکنش پالتروژن و ویسکوزیته رزین باید در نظر گرفته شوند. ویسکوزیته بالا می تواند بر اثر روانکاری در طول تولید محصول تأثیر بگذارد.

رزین اپوکسی 

مواد کامپوزیت پالتروژن تهیه شده با رزین های پالتروژن اپوکسی استحکام بالایی از خود نشان می دهند و می توانند در شرایط دمای بالا و با پخت سریع مورد استفاده قرار گیرند.

سرعت با این حال، چالش‌هایی مانند شکنندگی مواد، دوره کاربرد کوتاه، نفوذپذیری ضعیف و دمای پخت بالا، توسعه صنعت برق بادی در چین را محدود می‌کند، به ویژه در مواد پره و ریشه توربین‌های بادی.

پلی اورتان 

رزین پلی یورتان ویسکوزیته کمتری دارد و در مقایسه با رزین های پلی استر یا وینیل استر، محتوای فیبر شیشه ای بالاتری را ممکن می سازد. این منجر به مواد کامپوزیتی پلی اورتان پالتروژن می شود که دارای مدول خمشی نزدیک به آلومینیوم هستند. پلی یورتان در مقایسه با سایر رزین ها عملکرد پردازشی بسیار خوبی از خود نشان می دهد.

رزین فنولیک 

در سال‌های اخیر، مواد کامپوزیت پالتروژن با استفاده از رزین فنولیک به دلیل سمیت کم، انتشار دود کم، مقاومت در برابر شعله مورد توجه قرار گرفته‌اند و در زمینه‌هایی مانند حمل‌ونقل ریلی، سکوهای حفاری نفت در دریا، کارگاه‌های مقاوم در برابر خوردگی شیمیایی و خطوط لوله کاربرد پیدا کرده‌اند. . با این حال، واکنش‌های سنتی پخت رزین فنلی کند هستند، که منجر به چرخه‌های قالب‌گیری طولانی و تشکیل حباب‌ها در طول تولید سریع مداوم می‌شود که بر عملکرد محصول تأثیر می‌گذارد. سیستم های کاتالیز اسیدی اغلب برای غلبه بر این چالش ها استفاده می شوند.

رزین وینیل استر 

رزین الکل وینیل استر دارای خواص مکانیکی عالی، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر خوردگی و پخت سریع است. در حدود سال 2000، یکی از رزین های ارجح برای محصولات پالتروژن بود.

رزین ترموپلاستیک 

کامپوزیت های ترموپلاستیک بر معایب زیست محیطی کامپوزیت های ترموست غلبه می کنند و انعطاف پذیری قوی، مقاومت در برابر ضربه، تحمل آسیب خوب و خواص میرایی را ارائه می دهند. آنها در برابر خوردگی شیمیایی و محیطی مقاومت می کنند، فرآیند پخت سریع بدون واکنش های شیمیایی دارند و می توانند به سرعت پردازش شوند. رزین های گرمانرم رایج عبارتند از پلی پروپیلن، نایلون، پلی سولفید، پلی اتر کتون، پلی اتیلن و پلی آمید.

در مقایسه با مواد سنتی مانند فلز، سرامیک و پلاستیک های تقویت نشده، کامپوزیت های پالتروژن تقویت شده با الیاف شیشه دارای چندین مزیت هستند. آنها دارای قابلیت های منحصر به فرد طراحی سفارشی برای برآوردن نیازهای محصول خاص هستند.

مزایایپالتروژنمواد کامپوزیت:

1. راندمان تولید: قالب گیری پالتروژن یک فرآیند پیوسته با مزایایی مانند حجم تولید بالا، هزینه کمتر و زمان تحویل سریعتر در مقایسه با روش های تولید کامپوزیت جایگزین است.

2. نسبت استحکام به وزن بالا: مواد کامپوزیت Pultrusion قوی و سفت و در عین حال سبک وزن هستند. Pultrusions فیبر کربن به طور قابل توجهی سبک تر از فلزات و سایر مواد هستند و آنها را برای کاربردهای حساس به وزن در هوافضا، خودرو و حمل و نقل مناسب می کند.

3. مقاومت در برابر خوردگی: کامپوزیت های FRP مقاومت در برابر خوردگی قوی از خود نشان می دهند و آنها را برای کاربرد در صنایعی مانند فرآوری شیمیایی، دریایی، نفت و گاز طبیعی مناسب می کند.

4. عایق الکتریکی: فیبرهای شیشه ای را می توان به گونه ای طراحی کرد که رسانا نیستند و آنها را به انتخابی ایده آل برای کاربردهای الکتریکی که نیاز به عملکرد دی الکتریک دارند تبدیل می کند.
پایداری ابعادی: مواد کامپوزیت پالتروژن در طول زمان تغییر شکل نمی‌دهند یا ترک نمی‌خورند، که برای کاربردهایی با تلرانس‌های دقیق بسیار مهم است.

5. طراحی سفارشی: اجزای Pultrusion را می توان در اشکال و اندازه های مختلف از جمله میله ها، لوله ها، تیرها و پروفیل های پیچیده تر تولید کرد. آنها بسیار قابل تنظیم هستند، و امکان تغییرات طراحی در نوع الیاف، حجم الیاف، نوع رزین، پوشش سطحی و درمان را برای برآوردن عملکرد و الزامات کاربردی خاص فراهم می کنند.

معایب استفاده ازpهجوممواد کامپوزیت:

1. اشکال هندسی محدود: مواد کامپوزیتی Pultrusion به اجزای با سطح مقطع ثابت یا تقریباً ثابت محدود می‌شوند که دلیل آن فرآیند تولید مداوم است که در آن مواد تقویت‌شده با الیاف از طریق قالب‌ها کشیده می‌شوند.

2. هزینه های ساخت بالا: قالب های مورد استفاده در قالب گیری پالتروژن می تواند گران باشد. آنها باید از مواد با کیفیت بالا ساخته شوند که قادر به مقاومت در برابر گرما و فشار فرآیند pultrusion باشند و باید با تلرانس ماشینکاری دقیق تولید شوند.

3. استحکام عرضی کم: استحکام عرضی مواد کامپوزیتی پالتروژن کمتر از مقاومت طولی است و آنها را در جهت عمود بر الیاف ضعیف‌تر می‌کند. این را می توان با ترکیب پارچه ها یا الیاف چند محوری در طول فرآیند pultrusion برطرف کرد.

4. تعمیر دشوار: اگر مواد کامپوزیت Pultrusion آسیب دیده باشند، تعمیر آنها می تواند چالش برانگیز باشد. ممکن است تمام قطعات نیاز به تعویض داشته باشند که می تواند هم پرهزینه و هم زمان بر باشد.

برنامه های کاربردی ازپالتروژنمواد کامپوزیتpهجوممواد کامپوزیت کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف پیدا می کنند، از جمله:

1. هوافضا: اجزای هواپیما و فضاپیما، مانند سطوح کنترل، ارابه فرود، و تکیه گاه های ساختاری.

2.Automotive: اجزای خودرو، از جمله محورهای محرک، سپرها، و اجزای تعلیق.

3. زیرساخت: آرماتورها و اجزای زیرساخت مانند تراورس، عرشه پل، تعمیر و تقویت بتن، تیرهای برق، عایق های الکتریکی، و بازوهای متقاطع.

4. Chemical Processing: تجهیزات پردازش شیمیایی مانند لوله ها و شبکه های کف.

پزشکی: تقویت کننده برای بریس ها و محورهای پروب آندوسکوپی.

5. Marine: کاربردهای دریایی، از جمله دکل ها، چوب ها، شمع های اسکله، پین های لنگر، و اسکله ها.

6. نفت و گاز: کاربردهای نفت و گاز، از جمله سرچاه ها، خطوط لوله، میله های پمپ و سکوها.

7. انرژی باد: اجزای پره های توربین بادی، مانند تقویت کننده های تیغه ها، کلاهک ها و سفت کننده های ریشه.

8. تجهیزات ورزشی: قطعاتی که به سطح مقطع ثابت نیاز دارند، مانند چوب اسکی، تیرهای اسکی، تجهیزات گلف، پاروها، اجزای تیراندازی با کمان، و میله های چادر.

در مقایسه با فلزات و پلاستیک های سنتی، مواد کامپوزیتی Pultrusion مزایای زیادی دارند. اگر شما یک مهندس مواد هستید که به دنبال مواد کامپوزیتی با کارایی بالا برای کاربرد خود هستید، مواد کامپوزیت Pultrusion یک انتخاب مناسب است.