Công nghệ vật liệu Composite - Chương 5 docx

http://www.ebook.edu.vn Công ngh vt liu Composite Trang 88 Chng V: Công ngh Pultrusion I. Gii thiu. I.1 Gii thiu công ngh pultrusion. Quy trình pultrusion là mt quy trình liên tc, tng, dùng  sn xut các sn phm FRP dng profile ( ví d thanh hình ch U, thanh hình ch I, thanh hình ch O ). n phm có c các tính cht vt lý, tính cht hoá hc tt và có kh nng thay th các n phm profile làm t các vt liu truyn thng nh st thép, nhôm, g Hình 1.1: mt s sn phm ca phng pháp pultrusion . t vài c trng ca phng pháp pultrusion nh sau:  n xut c các profile có hình dng phc tp vi  dài liên tc.   l ph liu thp.   phân b ca vt liu gia cng vi v trí chính xác.  Có th chn la rng ri các loi nha và vt liu gia cng  sn xut.  ng  lao ng t thp n trung bình.  Giá khuôn t thp n trung bình  c  sn xut ph thuc vào hình dng profile và vt liu s dng. Pultrusion ã kt hp thành công nhiu loi nha si khác nhau  sn xut ra các n phm profile có tính cht dao ng trong khong rt rng do ó áp ng c yêu u v tính cht ca vt liu trong rt nhiu ng dng. Quy trình pultrusion c bn nh sau. http://www.ebook.edu.vn Công ngh vt liu Composite Trang 89 Qui trình c bn hot ng nh sau: Quy trình pultrusion bt u bng cách kéo mt bó si dài liên tc qua mt b nha  thm t bó si. Công n này òi hi nha phi thm t hoàn toàn bên ngoài ln bên trong ca si Tip theo, bó si ã c thm nha sau ó c kéo xuyên qua b phn dn hng vào khuôn nh hình s b sp xp v trí si phù hp i thit k sn phm và bó si s có hình dng tit din mt ct ngang nh mt ct ngang ca l khuôn ( ví d hình ch I). Tip theo, bó si-nha ã c nh hình s c kéo xuyên qua khuôn nhit  phn ng óng rn trong nha xy ra, chuyn nha  trng thái lng thành trng thái rn. Bây gi, hn hp si-nha tr thành composite n chc, có hình dng là mt thanh dài vi tit din mt ct ngang nh tit din mt ct ngang ca khuôn. Tip theo, thanh composite c kéo ra khi khuôn  làm ngui. Cui cùng, thanh composite c ct thành các n thanh có chiu dài theo yêu cu. n ây là kt thúc quy trình sn xut sn phm composite pultrusion. Hình 1.2: mô hình thc t ca máy pultrusion. Các cu n si s i nh hình s b  nha Khuôn nhit Thit b kéo Thit b ct http://www.ebook.edu.vn Công ngh vt liu Composite Trang 90 Hình 1.3: máy pultrusion dùng  ch to Thanh dm. I.2 Sn phm n phm a công ngh pultrusion là các profile hình ch I, ch U, ch và, ch L, hình tròn, hình vuông các profile này thng dùng trong các kt u công trình xây dng Các loi profile này thng dùng  thay th các profile làm t vt liu truyn thng nh thép, nhôm. Trên hình bên có các profile dùng thay th các profile thép hình http://www.ebook.edu.vn Công ngh vt liu Composite Trang 91 vuông, profile thép hình tròn, ng nc, máng nc ây là các loi profile dùng  p ráp kt cu ca các loi a, t các loi profile này thng làm bng vt liu nhôm. Tuy nhiên, các profile pultrusion có th thay th các profile làm t vt liu truyn thng nhôm mà tính cht sn phm không h thua kém nhôm. I.3. ng dng ca sn phm Phm vi ng dng ca sn phm composite pultrusion khá rng. Gm các ngành sau:  Ngành n : 32 %  Ngành xây dng : 17%  Ngành công nghip : 17%  Ngành vn ti : 10%  Ngành gii trí : 7%  Ngành khác : 17% http://www.ebook.edu.vn Công ngh vt liu Composite Trang 92 Sau ây là mt s hình nh minh ho cho các ng dng ca composite pultrusion Trong ng dng này vt liu FRP pultrusion c  dng làm kt cu công trình xây dng thay th cho các loi thép kt cu truyn thng. u m a vt liu FRP pultrusion trong ng ng này là:  bn un, n kéo cao, d thi công p t, chng phá hu i, bn môi trng và giá r hn vt liu kim loi truyn thng. Trong ng dng này, vt liu composite pultrusion c dùng làm tay vn a thành cu thang ngoài tri. u m khi dùng vt liu FRP pultrusion cho ng dng này là tránh b h hi do môi trng, mt u mà các vt liu truyn thng nh kim loi khó có c. http://www.ebook.edu.vn Công ngh vt liu Composite Trang 93 Trong ng dng này vt liu FRP pultrusion c dùng làm t cu ca cu có ti trng nh. u m ca FRP pultrusion dùng trong ng dng này là: vt liu nh d thi công lp t ni him tr, chi phí thp hn cu , bêtông, st. Chi phí bo ng thp do bn môi trng cao, bn c hc cao. Trong ng dng này vt liu FRP pultrusion c dùng làm ct bum cho tàu thuyn. u m ca vt liu FRP dùng trong ng dng này là: chng n mòn ca nc bin, chng i do gió ngoài bin, vt liu nh giúp cho thuyn nh và chy nhanh n. Trong ng dng này vt liu FRP pultrusion c s dng làm tm lp trn nhà và tm lót sàn chu lc thay cho bêtông. u m ca vt liu FRP pultrusion trong ng dng này là tính bn chc và tính cách nhit a vt liu FRP pultrusion . http://www.ebook.edu.vn Công ngh vt liu Composite Trang 94 Trong ng dng này vt liu FRP pultrusion c s dng làm cán a các vt dng gia ình và cán a các vt dng th thao nh: cán cây lau nhà, cán xn, cán chi, cán a gy ánh gôn, cán ca gy khúc côn cu. u m ca vt liu FRP pultrusion trong các ng dng này là  bn chc, vt liu nh. Trong ng dng này vt liu composite pultrusion c s ng làm ng i cáp cho các loi dây cáp n, cáp vin thông s ng trong môi trng t ngm ng nh ngoài tri, nhm bo v cho dây cáp không b h hi. u m ca vt liu composite pultrusion dùng trong ng dng này là  bn môi trng cao, ít n bo dng,  bn c hc ca ng ng cao. http://www.ebook.edu.vn Công ngh vt liu Composite Trang 95 Trong ng dng này, vt liu FRP pultrusion c s dng làm dây cáp treo cho các công trình cu treo. u m a vt liu FRP trong ng ng này là:  bn kéo ca FRP pultrusion không thua gì thép, FRP không b n mòn bi tác ng ca môi trng ma, gió, chng tác ng ca tia UV bng ph gia chng UV. Trong ng dng này vt liu FRP pultrusion c  dng làm vt liu thit  trang thit b ni tht trong máy bay. u m a FRP pultrusion trong ng dng này là tn dng u th t l  bn trên trng lng cao hn nhôm, thép. Tính cht này giúp máy bay nh hn và tit kim nhiên liu Trong ng dng này vt liu FRP pultrusion c s dng làm kt cu cho các công trình bin nh giàn khoan du. u m ca FRP trong ng dng này là: t trng nh giúp gim áp lc cho công trình,  bn cao, chng n mòn ca nc bin, chi phí bo dng thp. http://www.ebook.edu.vn Công ngh vt liu Composite Trang 96 IV Quy trình công ngh pultrusion Thit b bao gm có 6 b phn chính : b phn cp si, b nha, khuôn nh hình, khuôn gia nhit, máy kéo, máy ct. IV.1 B phn cp si  phn cp si là phn u ca quy trình pultrusion, làm nhim v d tr cung cp các loi si cho  thng. Ti ây các loi i nh roving, mat, fabric,veil c kéo qua các thit b dn hng theo úng yêu cu sn phm. Vì pultrusion là quy trình liên c nên các loi si thng cung cp di dng cun t 15-25 kg. Mi b phn cp i có th cha t 15-45 cun si. Si roving c kéo theo phng tip tuyn vi cun và sau ó hng ti b phn gom si trc khi si di vào b nha hoc khuôn nh hình. Si c kéo cng qua các h thng dn hng hoc các trc. Nu si c kéo theo phng trc tâm ca cun si thì si s b xon. Các si khi kéo cn phi u http://www.ebook.edu.vn Công ngh vt liu Composite Trang 97 chnh sao cho  kéo cng ca si phi ng u  tránh s kéo cng không ng u,  c sát gia các si. t sau b phn cp si roving là các b phn cp si c bit dùng  cung cp các loi si nh Mat, Fabric, Veil. IV.2 B phn thm nha u nh mi quy trình pultrusion u dùng  thm nha  thm nha vào trong cu trúc i. Trong b phn này , i c dn qua mt chui các trc ln hoc thanh nhm làm cho si c kéo cng và dàn tri u trên b mt trc. S kéo cng giúp si không b chùn xung, si s không  ri vào nhau và cng   u chnh hng si.  dàn tri giúp din tích  mt si tip xúc nha nhiu hn, giúp si thm lên b mt nhiu. c bit  b mt tip xúc ca si i si, nha s c gi i nhiu hn do sc cng  mt. Ngoài ra các trc này còn có tác dng nén ép i, giúp cho nha c nhào trn và nén ép sâu vào bên trong si. Tc  thm t si ph thuc vào vic x lý s b b mt si và công thc nha. Vic thm t cng b nh [...]... ng t i c ng vào khuôn gia nhi t 4 Khuôn gia nhi t Trang 98 http://www.ebook.edu.vn Công ngh v t li u Composite Khuôn gia nhi t ph i c t v ng ch c trên khung c a máy pultrusion ch ng l i l c kéo L c kéo th ng trong kho ng 6-8 t n, tuy nhiên nh ng máy s n xu t các b ph n r ng 1 ,52 m cao 0,6m có th yêu c u l c kéo lên n 8-2 0 t n, khuôn ph i c l p ráp th ng hàng, úng tâm v i l c kéo u khi n nhi t khuôn là... nhi t n ho c b ng d u nóng Vi c óng r n nhi t b ng hai ph ng pháp c p nhi t này khá ch m b i thép công c làm khuôn có t c truy n nhi t kém và h n ch s óng r n ng nh t N ng l ng nhi t n óng r n composite ph i c c p qua m t ngoài c a composite Vi c a nhi t vào yêu c u ph i làm ông c toàn b composite Khi composite pultrusion có b ph n dày thì vi c c p nhi t ph i lâu h n và u này làm ch m t c c a quy trình... gia nhi t s b cho quy trình Vi c s ng sóng radio cùng v i ph ng pháp gia nhi t khuôn truy n th ng có th làm t ng áng k t c c a quy trình Công ngh này b h n ch là không c dùng i v i composite s i cacbon Trang 99 http://www.ebook.edu.vn Công ngh v t li u Composite 5 Máy kéo Máy kéo dùng kéo profile pultrusion trong toàn b quy trình Các v n c n quan tâm trong máy kéo là l c kéo và t c kéo T c kéo nhanh... Công ngh v t li u Composite Máy c t làm nhi m v c t profile pultrusion thành n có kích th c theo yêu u mb ot c c a quy trình, khi c t b ph n c t s di chuy n cùng v i t c kéo c a quy trình V Các y u t nh h ng n ch gia công trong pultrusion V.1 Quá trình chuy n tr ng thái c a nh a trong khuôn Trong nh ng n m g n ây ã có vi c s d ng c a nh a epoxy và phenolic trong công ngh pultrusion G.a Hunter c a công. .. polyester Trang 103 http://www.ebook.edu.vn Công ngh v t li u Composite Hình: s thay V .5 Nhi t i th tích trong khi óng r n c a nh a epoxy khuôn Trong pultrusion có th s d ng các thí nghi m xác nh ch cài t nhi t s n xu t các s n ph m có ch t l ng nh mong mu n Ch cài t d a trên nhi t ph n ng trong quá trình óng r n Hình: profile nhi t nh a và profile nhi t khuôn Hình 5. 4 mô t profile nhi t nh a và profile... và gi n n nhi t Hình 5. 5 bi u di n các profile nhi t khuôn, t m gia nhi t, nh a và profile óng r n c a nh a d c theo chi u dài khuôn s n xu t profile hình ch I Hình: các profile nhi t khuôn, t m gia nhi t, nh a và profile óng r n c a nh a d c theo chi u dài khuôn u nhi t cài t quá cao: ví d i v i pultrusion epoxy nhi t không o c v c quá 2 25 C trong vùng nóng nh t c a khuôn và composite T i nhi t này... p d i u ki n này Trang 1 05 http://www.ebook.edu.vn Công ngh v t li u Composite u nhi t cài t th p, t c óng r n s gi m xu ng và u này làm cho kích th c c a vùng gel t ng lên ng th i t c co và t c suy gi m áp xu t b gi m và u này a n k t qu kích th c vùng gel l n và áp xu t trong vùng gel l n và u này làm t ng l c kéo Khi nhi t khuôn t ng, u ki n b t u làm giãm l c kéo Hình 5. 6 mô t m i quan h c a l... a nh a epoxy so v i nh a polyester Trong h u h t các quy trình s n xu t composite, vi c áp d ng áp xu t trong khi óng r n pha luôn luôn có l i cho ph m ch t c a s n ph m Pultrusion không ngo i l i quy lu t này và vi c t ng lên c a áp xu t trong khuôn pultrusion cho n khi nh a Trang 102 http://www.ebook.edu.vn Công ngh v t li u Composite óng r n hoàn toàn là r t có ích cho ph m ch t s n ph m T ng t... tâm c a composite, th i gian c p nhi t cho nh a gi m xu ng, kích th c vùng gel nh h n a n gi m l c kéo Vi c t ng t c quy trình s mang áp xu t , kích th c vùng gel tr i u ki n bình th ng ây là lý do t i sao ph ng pháp gia nhi t s b b ng t n s radio làm cho t c quy trình nhanh h n mà không ph i t ng l c kéo quá cao Hình 5. 7 bi u di n mô hình óng r n b ng sóng n t Trang 106 http://www.ebook.edu.vn Công. .. c cao s a n h u qu là nh a ch óng r n l p bên ngoài, không k p óng r n l p bên trong vi c này a n k t qu xu t hi n s tách l p bên trong composite, làm gi m ph m ch t c a composite Trang 107 http://www.ebook.edu.vn Công ngh v t li u Composite Hình: s tách l p do kéo v i t c V.7 Th tích v t li u gia c quá cao ng i quan h t ng quát gi a hàm l ng s i và l c kéo trong h nh a epoxy c bi u di n trong hình . quy trình liên c nên các loi si thng cung cp di dng cun t 1 5- 2 5 kg. Mi b phn cp i có th cha t 1 5- 4 5 cun si. Si roving c kéo theo phng tip tuyn vi cun và sau. tng áng k tc  ca quy trình. Công ngh này b hn ch là không c dùng i vi composite si cacbon. http://www.ebook.edu.vn Công ngh vt liu Composite Trang 100 5. Máy kéo Máy kéo dùng . liu composite pultrusion dùng trong ng dng này là  bn môi trng cao, ít n bo dng,  bn c hc ca ng ng cao. http://www.ebook.edu.vn Công ngh vt liu Composite Trang 95 Trong