اخبار صنعت
دوام محصول کامپوزیت و قالب گیری رزین
پخت درست نقطه شروع است - نه خط پایان
در سنگ های مهندسی شده، سطوح کامپوزیت کوارتز، سیستم های رزین اپوکسی ریخته گری، و کامپوزیت های تقویت شده با الیاف، پخت صحیح شرط لازم برای یک محصول خوب است – اما شرط کافی نیست. مرحله پخت واکنش شیمیایی را کامل می کند و خواص مکانیکی اولیه را تعیین می کند. آنچه پس از آن اتفاق میافتد - نحوه واکنش ساختار خشک شده به چرخه حرارتی، رطوبت، بارگذاری مکانیکی و زمان - تعیین میکند که آیا محصول در طول عمر مفید خود دست نخورده باقی میماند یا خیر.
01
استرس داخلی پس از درمان باقی می ماند
اتصال عرضی و تغییر حجمی که در حین پخت رخ می دهد باعث ایجاد استرس داخلی در ماده می شود. در لحظه قالب گیری، سیستم در حالت تنش قرار دارد حتی اگر از نظر ابعادی پایدار به نظر برسد. این تنش پسماند ناپدید نمیشود - در ساختار قفل میشود و در صورت وقوع ماشه مناسب آماده ترک خوردن است.
02
خستگی دوچرخهسواری حرارتی انباشته میشود
تغییرات مکرر دما باعث می شود که ماتریس رزین و هر پرکننده یا الیاف با سرعت های مختلف منبسط و منقبض شوند. هر چرخه فشار افزایشی به ساختار داخلی اضافه می کند. چرخه های منفرد آسیب قابل مشاهده ای ایجاد نمی کنند، اما پس از صدها چرخه، خستگی تجمعی در مناطق تمرکز تنش از چقرمگی باقیمانده ماده بیشتر می شود.
03
چقرمگی مقاومت در برابر ترک را تعیین می کند
چقرمگی - توانایی ماده برای جذب انرژی قبل از شکست - از سختی یا استحکام متمایز است. یک رزین می تواند سخت و قوی باشد اما شکننده باشد، به این معنی که به جای تغییر شکل تدریجی و جذب انرژی، در برابر تغییر شکل تا نقطه شکست مقاومت می کند. سیستمهای شکننده تحت فشاری ترک میخورند که یک معادل سختتر بدون آسیب قابل مشاهده آن را در خود جای میدهد.
04
هندسه تمرکز استرس را ایجاد می کند
لبه ها، گوشه ها، انتقال ضخامت، و مناطق ناپیوستگی سازه (در اطراف درج ها، سوراخ ها، یا اجزای تعبیه شده) تنش موضعی را نسبت به بار اسمی اعمال شده چند برابر می کنند. این مناطق ابتدا ترک میخورند - اغلب مدتها قبل از اینکه بخش اعظم ساختار نشانهای از پریشانی نشان دهد.
05
رطوبت تخریب را تسریع می کند
آب جذب شده توسط رزین در طول زمان می تواند شبکه را نرم کند (مدول و استحکام را کاهش می دهد)، انواع پیوندهای حساس را هیدرولیز می کند (به ویژه در سیستم های پلی استر و فنولی)، و فشار داخلی را از طریق اثرات اسمزی در رابط های پرکننده ایجاد می کند - که همگی باعث کاهش چقرمگی باقی مانده برای مقاومت در برابر انتشار ترک می شوند.
06
پس از درمان پس از قالب گیری ادامه می یابد
در برخی از سیستم های رزین - به ویژه اپوکسی های پخت در دمای اتاق - واکنش اتصال عرضی پس از خارج شدن قطعه از قالب به آرامی ادامه می یابد. این اتصال عرضی ادامه دار می تواند شکنندگی را افزایش دهد و تنش انقباضی اضافی را در مرحله ای ایجاد کند که هیچ پشتیبانی خارجی برای محدود کردن تغییر ابعاد وجود ندارد.
عوامل فرمولاسیونی که مقاومت ترک پس از پخت را تعیین می کنند
| چقرمگی رزین | اپوکسی های سخت شده (تغییر شده با لاستیک، تقویت شده با ذرات پوسته هسته) و سیستم های پلی یورتان انعطاف پذیر در برابر انتشار ترک به طور موثرتری نسبت به شبکه های شکننده استاندارد مقاومت می کنند. |
| تعادل چگالی متقابل | چگالی اتصال عرضی بهینه سختی و مقاومت شیمیایی کافی را فراهم می کند و در عین حال تحرک زنجیره کافی را برای جذب انرژی ضربه به جای شکست حفظ می کند. |
| رابط پرکننده-ماتریس | در سیستمهای پر شده (کامپوزیتهای سنگی، کوارتز، تقویتشده با الیاف)، رابط پرکننده-رزین محل اولیه برای شروع ترک است - درمان مناسب با عامل کوپلینگ پرکنندهها این خطر را کاهش میدهد. |
| نمایه درمان | پس از پخت در دمای بالا (در صورت عملی) واکنش اتصال عرضی را کاملتر تکمیل می کند و استرس داخلی باقیمانده را در مقایسه با درمان در دمای اتاق به تنهایی کاهش می دهد. |
| مدیریت انقباض | سیستمهای رزین کم انقباض و افزودنیهایی که انقباض حجمی را در طول پخت جبران میکنند، تنش پسماند قفلشده در ساختار پخت را کاهش میدهند. |
آیا می توان ترک خوردگی پس از پخت را با هر اندازه گیری در قالب گیری پیش بینی کرد؟
اندازهگیریهای استاندارد در قالبگیری - سختی، دقت ابعادی، پرداخت سطح - محصول را در حالت سابقه خدمات صفر آن منعکس میکند. ترک خوردگی پس از پخت یک پدیده وابسته به زمان است که ناشی از استرس انباشته، خستگی و قرار گرفتن در معرض محیطی است که هنوز رخ نداده است. تستهای چرخه حرارتی، پیری سریع و اندازهگیری چقرمگی شکست اطلاعات پیشبینی بهتری نسبت به هر بازرسی قالبگیری ارائه میدهند.
آیا رزین سخت تر همیشه در یک محصول کامپوزیتی در برابر ترک مقاوم تر است؟
خیر - سختی و مقاومت در برابر ترک خصوصیات متمایز هستند. رزین سختتر و با اتصال عرضی متراکمتر ممکن است در واقع شکنندهتر باشد و پس از شروع ترک، بیشتر مستعد انتشار ترک باشد. برای محصولاتی که انتظار میرود در برابر چرخه حرارتی، ضربه و خدمات طولانی مقاومت کنند، چقرمگی (انرژی شکست) نسبت به سختی به تنهایی ویژگی مناسبتری برای بهینهسازی است.
آیا ترک ها همیشه از سطح شروع می شوند؟
نه همیشه. در سیستمهای پر شده یا کامپوزیت، ترکها اغلب از رابطهای پرکننده-ماتریس داخلی شروع میشوند، سپس به سطح انتشار مییابند - به همین دلیل است که اولین نشانه قابل مشاهده ترکخوردگی میتواند بهجای یک نقطه آسیب آشکار سطح، از درون ماده باشد.
غذای آماده کلیدی
ترکخوردگی پس از پخت در محصولات کامپوزیت و قالبگیری شده رزین ناشی از استرس داخلی، خستگی حرارتی و چقرمگی ناکافی است - که همه اینها مستقل از اینکه آیا خود درمان به درستی تکمیل شده است یا خیر. مرحله درمان ویژگی های پایه را تعیین می کند. شرایط خدمات تعیین می کند که آیا این ویژگی ها برای عمر مورد نظر محصول مناسب هستند یا خیر.
