بخشی از پاورپوینت
--- پاورپوینت شامل تصاویر میباشد ----
اسلاید 1 :
فصل1-تعریف کامپوزیت و مختصری در مورد آن
1- 1-تعریف کامپوزیت
2-1- تقسیم بندی مواد کامپوزیت
3-1- نقاط قوت کامپوزیتها
4-1- مهمترین موارد کاربرد کامپوزیت
5-1- مصرف سرانه مواد کامپوزیتی در کشور
6-1- آشنایی با چند پروژه کامپوزیتی درایران
فصل2 - آشنایی با تکنولوژی پالتروژن وبرخی از مهمترین الیاف وکامپوزیت ها
1-2- پالتروژن -يكي از سريع‌ترين و مهمترين روش‌هاي توليد محصولات كامپوزيتي
1-1-2- تکنولوژی پالتروژن
2-1-2- مزیت ها
3-1-2- معایب
4-1-3- پالتروژن در ایران
2-2-الیاف شیشه(فایبرگلاس)
3-2-الیاف کربن
4-5-الیاف آرامید
5-2-کامپوزیت FRP
فصل3 - معرفی کاربردهای کامپوزیت در صنایع ساختمانی و ریلی
1-3-کاربرد کامپوزیت ها در صنعت حمل ونقل ریلی
1-1-3-كاربرد كامپوزيت ها در ساخت تراورس
2-1-3-استفاده از کامپوزيتها در صنعت حمل نقل ريلي کشور هند
2-3- رواج کاربرد کامپوزیت در پل سازی
3-3-کاربرد كامپوزيت در صنعت ساختمان
* منابع ومآخذ
اسلاید 2 :
مقدمه:
با پیشرفت علم و تکنولوژی مصالح ساختمانی نیز تحول چشمگیری پیدا کرده اند بطوریکه در جهان توسعه
یافته امروز کمتر از مصالح سنتی استفاده میشود.
یکی از علومی که به این پیشرفت کمک شایانی کرده است علم متالوژی است که با پیشرفت سریع خود
هر روزه مصالح جدیدرابا کیفیت و رفتار بسیار بهتر ومفیدتر ارائه میکند.
کامپوزیت ها که از مصالح جدید و به روز به شمار میروند ازاین دسته هستند. این دسته از مصالح با تنوع
فراوان وکاربردهای رو به افزایش خود سهم بسیاری در پیشرفت وتوسعه صنعت ایفا میکنند.
در این تحقیق پس از بیان تعریفی کلی ازکامپوزیت ومهمترین خصوصیات وکاربردهای آن در فصل اول ،در مورد پالتروژن بعنوان یکی از مهمترین تکنولوژی های تولید کامپوزیت ونیز برخی از انواع الیافهاوکامپوزیتها در فصل دوم بحث شده است. در فصل سوم نیز به گوشه ای از کاربردهای وسیع این نوع مواد درصنایع حمل ونقل ریلی وصنایع ساختمانی اشاره گردیده است.
محمدمهدی مداح
دانشجوی مهندس خط وسازه های ریلی
دانشگاه علم وصنعت ایران
اسلاید 3 :
کامپوزیتها (مواد چند سازه ای یا کاهگل های عصر جدید )رده ای از مواد پیشرفته هستند که در آنها از ترکیب موادساده به منظور ایجاد موادی جدید با خواص مکانیکی و فیزیکی برتر استفاده شده است.اجزای تشکیل دهنده ویژگی خود را حفظ کرده در یکدیگر حل نشده و با هم ممزوج نمی شوند.استفاده از این مواد در طول تاریخ نیز مرسوم بوده است .از اولین کامپوزیتها یا همان چندسازه‌های ساخت بشر می‌توان به کاه گل وآجرهای گلی که در ساخت آنها از تقویت کننده کاه استفاده می شده است اشاره کرد..هنگامی که این دو باهم مخلوط بشوند در نهایت آجرپخته بدست می آید که بسیار ماندگار تر و مقاوم تر از هر دو ماده اولیه یعنی گل و کاه است.قایق‌هایی که سرخ‌پوست‌ها با قیر و بامبو می‌ساختند و تنورهایی که از گل ، پودر شیشه و پشم بز ساخته می‌شدند و در نواحی مختلف کشورمان یافت شده است،نیز از کامپوزیتهای نخستین هستند. بسیاری از نیازهای صنعتی صنایعی مانند صنایع فضایی ، راکتورسازی ، الکترونیکی و غیره نمی‌تواند با استفاده از مواد معمولی شناخته شده ، برآورده شود. اما قسمتی از آن نیازها ، می‌تواند با استفاده از چندسازه‌ها یا کامپوزیتها برآورده گردد. 1- 1-تعریف کامپوزیت
معمولا یک ماده کامپوزیت را به صورت یک مخلوط فیزیکی در مقیاس ماکروسکوپیک ازدو یا چند ماده مختلف تعریف میکنند که این مواد خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خودرا حفظ کرده و مرز مشخصی را با یکدیگر تشکیل میدهند.این مخلوط در مجموع و با توجه به برخی معیارها خواص بهتری از هریک از اجزای تشکیل دهنده خودرا دارا میباشد.در کامپوزیت عموما دو ناحیه متمایز وجود دارد.
1- فاز پیوسته (ماتریس)
2-فاز ناپیوسته(تقویت کننده)
در یک کامپوزیت به طور کلی الیاف،عضو بار پذیر اصلی سازه هستند در حالیکه ماتریس آنها رادر محل وآرایش مطلوب نگاهداشته وبعنوان یک محیط منتقل کننده بار بین الیاف عمل میکند،به علاوه آنهارااز صدمات محیطی دراثربالارفتن دما ورطوبت حفظ میکند.
اسلاید 4 :
2-1- تقسیم بندی مواد کامپوزیت
1)کامپوزیتهای زمینه سرامیکی ( CMC )
2)کامپوزیتهای زمینه فلزی.( MMC)
3)کامپوزیتهای زمینه پلیمری ( PMC ) که رایجترین دسته کامپوزیت هستند و بیش از 90 درصد مصرف جهانی کامپوزیت را به خود اختصاص داده اند.
3-1-نقاط قوت کامپوزیتها
وزن کم این مواد در عین بالا بودن نسبت مقاومت به وزن آنها (حتی تا 15 برابر برخی از فولادها ).
مقاومت بالا نسبت به خوردگی.
وجود روش های مختلف ساخت و امکان تولید اشکال پیچیده و متنوع
سابقه استفاده از کامپوزیتهای پیشرفته به دهه 1940 باز می‌گردد. در آن زمان ارتشهای آمریکا و شوروی سابق در رقابتی تنگاتنگ با یکدیگر ، موفق به ساخت کامپوزیت پایه پلیمری الیاف بور - رزین اپوکسی برای استفاده در صنعت هوا فضا شدند. 20 تا 30 سال پس از آن ، کامپوزیتهای پایه پلیمری بطور گسترده‌ای به سوی صنایع شهری از جمله ساختمان و حمل و نقل روی آوردند. بطور مثال امروزه خودروهایی ساخته میشود که تماماْْ کامپوزیتی هستند. استفاده از کامپوزیتها در این کاربرد به علت ویژگیهایی چون وزن کمتر ، در نتیجه سوخت کمتر و عمر طولانی‌تر آنهاست.
مواد کامپوزیت تقویت شده با الیاف ،ترکیبی از مقاومت کششی ومدول بهتر نسبت به مواد فلزی را دارند وبعلت پایین بودن وزن مخصوص نسبت به وزن (مقاومت کششی ویژه) نسبت مدول به وزن (مدول ویژه)، مواد کامپوزیت به طور مشخص بهتراز موادفلزی هستند ودر بسیاری از کاربردهایی که کاهش وزن سازه از اهمیت برخوردار است میتواندد جایگزین فلزات شوند.
اسلاید 5 :
با توجه به پایداری بسیار زیاد کامپوزیتهای پایه پلیمری و مقاومت بسیار خوب آنها در محیط‌های خورنده، این کامپوزیتها، کاربردهای وسیعی در صنایع دریایی پیدا کرده‌اند که از آن جمله می‌توان به ساخت بدنه قایقها و کشتیها و تاسیسات فراساحلی اشاره داشت. استفاده از کامپوزیتها در این صنعت، حدود 60% صرفه‌جویی اقتصادی داشته است که علت اصلی آن مربوط به پایداری این مواد است. صنعت ساختمان وصنایع مرتبط باآن پرمصرف‌ترین صنعت برای مواد کامپوزیتی است که در فصل 3 با برخی از آنها بیشتر آشنا میشویم. ساخت بدنه هواپیما.ساخت پره های توربین بادی و پره های هلی کوپتر وپوشش رادار هواپیمااز کاربردهای کامپوزیت در صنعت هوافضا است.این مواددرصنعت نفت وگاز نیز به منظور ترمیم وتقویت سازه های فرسوده و ترمیم لوله های فرسوده نفت و گاز . عایق توربین به کار میروند..(کامپوزیت ها با توجه به ساختار شبکه ای و طولی ای که دارند گرما را فقط در جهت طولی منتقل می کنند و نه عرضی بنا بر این به عنوان عایق گرما برای دیواره توربین ها مناسب می باشند. - نقل قول از دکتر مظاهری رئیس گروه آیرودینامیک وپیشرانش دانشکده هوا-فضای شریف.)
5-1-مصرف سرانه مواد کامپوزیتی در کشور
مصرف سرانه مواد کامپوزیتی در کشور یک دهم سرانه مصرف در کشورهای پیشرفته است و سالانه بیش از6 میلیون تن مواد کامپوزیتی به ارزش 145 میلیارد دلار در صنایع مختلف جهان مصرف میشود. به گفته دکتر مهرداد شکریه ، رئیس موسسه کامپوزیت ایران و عضو هیات علمی دانشگاه علم و صنعت:“ سرانه مصرفکامپوزیت در کشورهای پیشرفته جهان 3کیلوگرم است در حالی که این سرانه در کشور ماتنها 3/0کیلوگرم است ولی درعین حال ایران از نظر سرانه مصرف مواد کامپوزیتی، همرده کشورهای آسیایی قرار دارد. علت پایین بودن سرانه مصرف مواد کامپوزیتی در این قاره وسعت این قاره و نیز وجود کشورهای فقیردر این منطقه است،در عین حال کشور ژاپن با سرانه 5/4 کیلوگرم در سال به عنوان نمونه‌ای از یک کشورآسیایی
پیشرفته با مصرف سرانه مواد کامپوزیتی است“
اسلاید 6 :
6-1-آشنایی با چند پروژه کامپوزیتی درایران
گروه كامپوزيت و چسب -پژوهشگاه پلیمر وپتروشیمی ایران .
ساخت هواپیمای 4 نفره تمام کامپوزیت فجر 3 در شرکت هواپیمایی فجر.
مقاوم سازی پالایشگاه نفت آبادان، پل تقاطع اتوبان شهید همت و اتوبان شیخ فضل الله نوری و نیز دو پل راه آهن در استان یزد.
مقاوم سازی سطح خارجی بتون با استفاده از مواد کامپوزیتی (این طرح توسط موسسه کامپوزیت ایران به عنوان اختراع به ثبت رسیده است. به گفته دکتر مهرداد شکریه رئیس موسسه کامپوزیت ایران ، در این روش لایه‌هایی از الیاف شیشه یا کربن به ضخامت 3/0 میلیمتر با استفاده از یک رزین مثل اپوکسی روی سازه بتونی کشیده میشود و به این ترتیب میزان مقاومت بتون 3 برابر خواهد شد.)
اسلاید 7 :
فصل2- آشنایی با تکنولوژی پالتروژن وبرخی از مهمترین الیاف وکامپوزیت ها :
1-2- پالتروژن-يكي از سريع‌ترين و مهمترين روش‌هاي توليد محصولات كامپوزيتي
1-1-2-تکنولوژی پالتروژن
پالتروژن از جمله روش‌هاي سريع توليد كامپوزيت‌هاي تقويت‌شده با الياف پيوسته مي‌باشد که به كمك آن مي‌توان انواع پروفيل كامپوزيتي با مقطع ثابت را با سرعت بالا توليد نمود. این روش اولين بار در سال 1951 به‌كار گرفته شد. محصولات توليدي به اين روش داراي استحكام بالا, وزن كم و عمر طولاني به‌ويژه در محيط‌هاي شيميايي مي‌باشند. در اين فرايند, الياف پيوسته به صورت الياف بلند, پارچة بافته شده و پارچة الياف كوتاه از داخل حمام حاوي رزين عبور كرده و آغشته به رزين مي‌شود. پس از خروج از حمام, الياف به قالبي گرم
هدايت شده و در داخل قالب محصول شكل نهايي را به‌خود مي‌گيرد. عمليات سخت‌شدن و پخت نيز در داخل قالب صورت مي‌پذيرد.پس از خروج از قالب, محصول پيوسته سرد شده و با طول مورد نظر برش مي‌خورد. به اين ترتيب محصول نهايي بدون نياز به انجام عمليات ديگري آماده عرضه به بازار مي‌باشد. قالب مورد استفاده معمولاً فولادي و داراي طول 30 الي 155 سانتي‌متر است.
2-1-2-مزیت ها
پروفيل‌هاي توليدي متعارف, معمولاً در طول‌هاي 25 ميلي‌متر تا 5,3 متر تهيه مي‌شوند. سرعت توليد در اينفرايند 2 الي 30 متر در ساعت است كه به شكل محصول و رزين مورد استفاده بستگي دارد. معمولاً دراين فرايند ازرزين‌هاي پلي‌استرو اپوكسي و الياف شيشه, كربن, آراميد و پلي‌اتين استفاده ميگردد. محصولات اين روش داراي نسبت استحكام به وزن بالا , مقاومت خوردگي و پايداري ابعادي خوب مي باشند و از مقاومت الكتريكي بالا برخوردارند. از محصولاتي كه با اين روش توليد مي‌شود مي‌توان انواع الوار, ناودان‌ها, قاب‌ها, فنرهاي خودرو,چوب ها ي ماهي‌گيري,تيرآهن,دسته‌هاي چكش, تيرك چادرچوب گلف، چوب اسكي, راكت تنيس و ديگرشكلها ي پروفيلي رانام برد.
اسلاید 8 :
توليد قطعاتي بامقاطع پيچيده به صورت پيوسته و پي‌درپي از ويژگي هاي منحصر به‌فرد كامپوزيت‌ها است. تنها با تعويض قالب مناسب مي‌توان مقطع دلخواه را ساخت. درصد وزن الياف به كل وزن محصول در اين نوع فرايند نسبت به سايرروشهاي توليد موادمركب بالاتر مي باشدوبه همين دليل روش پالتروژن براي توليد قطعاتي با استحكام طولي بالا به كار مي‌رود.
محصولات توليدي به‌وسيلة روش پالتروژن در برابر مواد شيميايي مقاومت بيشتري ازخود نشان میدهندويكي ازموارد استفاده اين محصول در محيط‌هاي اسيديو بازي با PH بالا مي‌باشد, بعلت فرآيند پيوسته‌اي كه در توليد قطعات بروش پالتروژن به كارگرفته مي‌شود، قطعات توليدي محدوديت طولي ندارند. بالا بودن سرعت و استفاده از تجهيزات ساده و ارزان و وابستگي كم به نيروي انساني سبب پايين آمدن هزينه,در توليد محصول نسبت به ساير روش هاي ساخت مواد مركب شده است.
براساس آمارهاي موجود توسعة فرآيندهاي توليد كامپوزيت در مناطق مختلف دنيا الگوي واحدي را دنبال نمي‌كند. به عنوان مثال در ايالات متحده به علت شرايط خاص آن سرزمين و نياز به سازه‌هاي دريايي در بسياري از نقاط اين كشور, فرآيند پالتروژن به شدت مورد توجه قرار گرفته است. اين استقبال در اروپا شدت كمتري دارد.
اسلاید 9 :
در اروپاي غربي اين بازار در بين سالهاي 1995 تا سال 2000 با 47 درصد افزايش به 3200 تن رسيده است. اين بازار شامل صنايع الكتريكي 32درصد ساختمان 17 درصد , حمل و نقل 15 درصد , محصولات مقاوم به خوردگي 17 درصد , محصولات مصرفي 7 درصد و ساير موارد 17 درصد است و پيوسته جايگاه خود را در صنايع مختلف اروپا گسترش مي‌دهد.
3-1-2-معایب
با اين همه استفاده از روش پالتروژن كاستي‌‌هايي دارد كه سبب محدود شدن گستره كاربرد آن گرديده است. همان‌گونه كه ذكر شد در روش پالتروژن از يك قالب با مقطع خروجي ثابت براي شكل‌دهي قطعه استفاده مي‌شود و امكان توليد قطعاتي كه مقاطع متفاوت دارند وجود ندارد. پايين بودن مقاومت برشي محصولات توليدي از ديگر نقاط ضعف محصولات توليد شده با اين روش محسوب مي‌شوند. همچنين اين محصولات در مقابل عمليات سوراخكاري نسبتاً ضعيف مي‌باشند.
4-1-2-پالتروژن در ایران
در كشور ما با توجه به خورندگي خاكها و شرايط بد اقليمي بسياري از مناطق كشور, استفاده از محصولات پالتروژني مي‌تواند در صنعت ساختمان و صنايع دريايي و حمل‌ونقل كاربرد فراواني داشته باشد. پروفيل‌هاي پالتروژني در كارخانجات توليد تجهيزات انتقال نيرو و صنايع الكتريكي كشور ما نيز مورد استفاده واقع مي‌شوند و هم اكنون شركت‌هاي متعددي مصرف‌كنندة اين پروفيل‌ها در ابعاد و طول‌هاي مختلف مي‌باشند. امروزه درصد عمدة نياز بازار داخل از طريق واردات محصولات خارجي تأمين ميگردد و حجم اندكي از آن نيز در داخل كشور توليد مي‌شود. در سالهاي اخير در كشور ما نيز چندين موسسه و شركت، فعاليت‌هايي را جهت كسب و گسترش اين فناوري آغاز نموده‌اند و گام‌هاي مناسبي را در اين راستا برداشته‌اند. از آن جمله مي‌توان به "پژوهشگاه پليمر ايران" و شركت "دلتاتك" در زنجان اشاره نمود.
اسلاید 10 :
2-2-الیاف شیشه(فایبرگلاس ها):
ساختمان و اندازه این الیاف شیشه‌ها بسیار متغیر است. کوچکترین آنها بوسیله چشم غیر مسلح دیده نمی‌شود و بسیار ریز هستند. اندازه‌های کمی بزرگتر از آن ذراتی هستند که در کارخانجات ساخت فرآورده‌های الیاف شیشه‌ها به کمک هوا نقل و انتقال یافته و سبب شوزش پوست و بینی و گلو میشود. الیاف شیشه متداولترین الیاف مصرفی کامپوزیتها در دنیا و ایران است که متاسفانه در ایران ساخته نمی‌شود. انواع الیاف شیشه عبارتند از انواع E ، C ، S و کوارتز. ترکیب الیاف شیشه نوع E یا الکتریکی ، از جنس آلومینوبور و سیلیکات کلسیم بوده و دارای مقاومت ویژه الکتریکی بالایی است.
الیاف شیشه نوع S ، تقریباْْ 40 درصد استحکام بیشتری نسبت به الیاف شیشه نوع E دارند. الیاف شیشه نوع C یا الیاف شیشه شیمیایی ، دارای ترکیب بور و سیلیکات کربنات دو سود بوده و نسبت به دو مورد قبل پایداری شیمیایی بیشتری بخصوص در محیط‌های اسیدی دارد. الیاف شیشه کوارتز ، بیشتر در مواردی که خاصیت دی‌الکتریک پایین نیاز باشد، مانند پوشش آنتن‌ها و یا رادارهای هواپیما استفاده می‌شوند.
سبکی ، سهولت شکل‌دهی ، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت آب‌بندی ، از ویژگیهای کامپوزیت‌هایی است که در صنعت ساختمان بکار می‌رود. فایبرگلاس یا الیاف شیشه که پرکاربردترین کامپوزیتها هستند، فیبرها یا الیاف ساخت بشر است که در آن ، ماده تشکیل دهنده فیبر ، شیشه است. الیاف شیشه‌ها ، موارد استفاده‌های فراوانی از جمله در ساخت بدنه خودروها و قایقهای تندرو و مسابقه‌ای ، کلاه ایمنی موتورسواران ، عایقکاری ساختمانها و کوره‌ها و یخچالها و … دارند.
