بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
بنام خدا
کامپوزیت ها وبرخی کاربردهای آن
اسلاید 2 :
فهرست مطالب(دسترسی باکلیک روی شماره هرقسمت )
خروج
صفحه اول
* مقدمه
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 3 :
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.
اسلاید 4 :
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 5 :
4-1-مهمترین موارد کاربرد کامپوزیت
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.
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
اسلاید 6 :
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 7 :
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 8 :
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 9 :
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 10 :
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.
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.
اسلاید 11 :
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.
اسلاید 12 :
3-2-الیاف کربن
4-2- الیاف آرامید
Roblon Aramid
Composite Oval
Carbon Composite
اسلاید 13 :
5-2-کامپوزیت FRP
FRP Building LoRes
FRP Bridge Strengthening
FRp CampositeFRP
اسلاید 14 :
همانطور که قبلا نیز بیان شد کامپوزیت ها در صنایع مرتبط با ساختمان بیشترین کاربرد را دارا هستند.مواردی مثل استخرهای شنا ، وان حمام ، سینک ظرفشویی و دستشویی ، کفپوش ، نماپوش ، سقفپوش ، برجهای خنککننده، ریلهاوتراورس های راه آهن، تیرها وقطعات پل هاو.برخی از کاربردهای وسیع کامپوزیت در صنعت ساختمان است.ولی بطور کلی موارد مصرف كامپوزيتها در صنعت ساختمان را ميتوان به سه مورد, سازههاي باربر, غير باربر و مقاوم به خوردگي تقسيمبندي نمود.كه در دو حوزة سازههاي باربر و مقاوم به خوردگي, محصولات پالتروژني كاربردهاي گستردهاي دارند.
سازه هاي باربر شامل كاربردهايي همانند نردهها, ريلها, نفرروها (راههاي يك نفره دور خط راه آهن و غيره), اجزاي ساختار اوليه و ثانويه (تيرهايI شكل, تيرهاي قوطي و غيره), پلها و قطعات پلها, چارچوبهاي باربر و آرماتورها ميشود.سازههاي مقاوم به خوردگي كاربردهاي فراواني دارند. در اسكلهها, سازههاي دور از ساحل, سكوهاي نفتي و كلية تأسيسات دريايي و محيطهاي شور به وفور از اين سازهها استفاده ميشود.
در این فصل با برخی از کاربردهای کامپوزیت ها در صنایع ساختمانی وریلی بیشتر آشنا خواهیم شد.
فصل 3- معرفی کاربردهای کامپوزیت در صنایع ساختمانی و ریلی
1-3-کاربرد کامپوزیت ها در صنعت حمل ونقل ریلی
كامپوزيتها به صورت فزايندهاي در صنعت راه آهن چه در سازه های ریلی وچه در ماشین های ریلی به كار گرفته شد ه اند. برای مثال به کارگیری این مواد در ساخت تراورس باعث افزایش حدود 3برابر طول عمر آنها شده است ویا خواص بسيار مناسب اين مواد امكان كاهش يا حذف ديوارههاي ضخيم واگنها و افزايش فضاي داخل كوپه را فراهم ميآورد. همچنين نصب اجزاي يك پارچة كامپوزيتي درداخل واگن ها نسبت به نمونة مشابة چندتكة چوبي و
فلزي، بسيار سريعتر و راحتتر ميباشد. مسافرين نيز از بهكارگيري اين مواد در ساخت واگنها به دليل سطح زيبا و ظاهر جذابي كه پديد ميآورد، كاملاً راضي هستند.
در این قسمت بانمونه هایی از بکار گیری کامپوزیت در صنعت حمل ونقل ریلی بیشتر آشنا میشویم.
اسلاید 15 :
1-1-3-كاربرد كامپوزيت ها در ساخت تراورس
شركت تايتك واقع در هوستون در ايالت تگزاس، يك واحد تابعه از گروه تكنولوژيهاي آمريكاي شمالي است. اين شركت بيش از شش سال است كه در زمينة توسعه و آزمايش تراورسها (چوبهاي عرضي كه در زير ريل راه آهن قرار ميگيرند) كار ميكند. تايتك با استفاده از پلاستيك بازيافتي و مواد دورريختني كه با افزودنيها و پر كنندههاي ويژهاي مخلوط شدهاند، يك نوع تراورس ساخته است.
تراورسهايتايتك هماندازة تراورسهاي چوبي هستند و ميتوانند همانند چوب ميخكوبي شوند. برخلاف چوب اين تراورسها نميشكنند و ترك برنميدارند، همچنين مستعد پوسيدگي نيستند، حشرات نميتوانند به آنها آسيبي بزنند و خواص خود را نيز به مدت طولانيتري حفظ ميكنند.
هشتاد درصد محتواي اين تراورسها را ضايعات بازيافتي كمقيمت، مثل ضايعات رزيني آسياب شده، لاستيك خرد شده از تايرهاي بازيافتي و ضايعات فيلمهاي پلياتيلني با دانسيته بالا(HDPE) تشكيل ميدهند. به اين مواد اصلي، پركنندهها و تقويتكنندهها نيز افزوده ميشوند. سپس تراورسها، قالبگيري شده و درون قالب، سردميشوند تا شكل و ابعاد مناسب خود را حفظ كنند.
قيمت نهايي تراورسهاي كامپوزيتي برابر با قيمت يك تراورس چوبي با كيفيت بالا خواهد بود؛ يعني بين 30 تا40 دلار در آمريكا و حدود 50 دلار در اروپا.
اخيراً شركت تايتك قراردادي دو ساله به ارزش 10 ميليون دلار براي تامين تراورسهاي كامپوزيتي راهآهن يونيون به پاسفيك منعقد ساخته است. تايتك اميدوار است كه بيش از پنج درصد بازار تراورسهاي عرضي جهان را در اختيار بگيرد. به اين ترتيب سالانه بيش از سه ميليون تراورس توليد خواهد كرد.
چنانچه از متن خبر فوق مشاهده ميشود، تراورسهاي كامپوزيتي با داشتن قيمتي معادل قيمت بهترين نوع چوبي آن، از مزاياي ديگري نظير سهولت كاربرد، عمر طولانيتر و خواص مكانيكي بهتر برخوردار هستند كه اقتصادي بودن استفاده از آنها را مسلم ميسازد. علاوه بر اينها مواد اولية مورد استفاده براي ساخت اين تراورسها اغلب از مواد ارزان هستند كه از ضايعات كارخانجات ديگر به دست آمدهاند.
اسلاید 16 :
اين مساله علاوه بر ايجاد يك منبع درآمد براي اين كارخانجات منجر به خروج آنها از طيف آلايندههاي زيست محيطي و تبديل به مواد بازيافت شده و مفيد ميگردد. بهعلت عدم پوسيدگي، استفاده از اين تراورسها در مناطق مرطوب به صرفهتر از نوع چوبي آن است. با توجه به آمار ارائه شده در مطلب فوق، وجود بازار بزرگي در جهان براي اين محصول قابل تصور است. روش جديد، همچنان كه شركت تايتك پيشبيني كرده است، سهم خوبي از بازار را بدست خواهد آورد.
در كشور ما ساليانه مقادير بسيار زيادي تراورس راه آهن تعويض يا بهسازي ميگردد و اين جداي از هزينة هنگفت بستن خط و تغيير ريلها و زيرسازيهاي لازم است. اما اگر همين تراورسها با كامپوزيت تقويت شوند عمر 7 سالة تراورسها را تا 30 سال ميتوان افزايش داد و در ازاي پرداخت هزينة اولية دو يا سه برابر، هزينة تعمير و تعويض تا 4 برابر كاهش مييابد و در نهايت صرفة اقتصادي دارد.
2-1-3-استفاده از کامپوزيتها در صنعت حمل نقل ريلي کشور هند
سازمان "استانداردسازي، طراحي و تحقيق هند"، با همكاري TIFAC و كارخانة واگنسازي ICF پروژههاي زيادي را تعريف و اجرا نمودهاند. موارد زير معرفي مختصري از اين پروژهها ميباشد:
1) تراورس كامپوزيتي براي خطوط راهآهن: تراورسهاي كامپوزيتي طي يك تحقيق و توسعة مناسب، جهت جايگزيني با تراورسهاي متداول فولادي و چوبي، طراحي، ساخته و مورد استفاده واقع شدهاند. اين تراورسها در ابعاد واقعي تحت بارگذاريهاي مختلف، ارتعاش و خستگي قرار گرفته و آزمايشات لازم را به گونة موفقيتآميز پشت سر نهادهاند. تكنولوژي فوق به تعداد محدودي مقاطعهكار منتقل خواهد گرديد تا توليد انبوه اين محصول آغاز گردد. اين تراورسها با ارزش تقريبي 13000 روپيه، از نمونههاي چوبي خود ارزانتر بوده و در برابر خوردگي نيز بسيار مقاومند. همچنين از خواص ويژة مناسبي مانند مقاومت الكتريكي مناسب و توان جذب ارتعاش بالا برخوردار ميباشند.
2) واحدهاي بهداشتيFRP براي واگنها: ديوارهها و كف اين واحدها از كامپوزيتهاي پليمري تقويت شده با الياف شيشهاي (GRP) تشكيل شده و حتي دربها و ستونهاي واحد از جنس مواد مركب ميباشند.
اسلاید 17 :
3)تيرهاي بهكاررفته در پلهاي زير خط ريل: تيرهاي فوق به خوبي لرزشهاي ناشي از حركت قطار روي ريل را جذب مينمايند و در برابر نفوذ رطوبت، مقاومت بالايي از خود نشان ميدهند. اين خصوصيات آنها را جانشينهاي مناسبي براي چوب و آهن قرار داده است. همچنين اين محصولات به دليل دوام و مقاومت بيشتر در شرايط نامساعد و ويژگيهاي فيزيكي مطلوبتر نسبت به نمونههاي چوبي و فولادي، داراي عمر بيشتر، كارايي عملياتي بالاتر، نصب سادهتر و تعمير و نگهداري آسانتر ميباشند. اين تيرها، توسط فرايند RTM شكل ميگيرند و سپس جهت انجام انواع تستهاي استاتيك و ديناميك روانه آزمايشگاه ميگردند.
4) صفحات ساخته شده از الياف طبيعي: صفحات كامپوزيتي كاربرد فراواني در واگنهاي قطارهاي مسافرتي دارند. اين صفحات در ديوارههاي كاذب، سقف كاذب، تختخواب، قفسه، كمد و ساير فضاهايي كه داخل كوپههاي واگن تعبيه شده است، مورد استفاده قرار ميگيرد. علاوه بر كاربرد آنها در حملنقل ريلي، ميتوان از اين محصولات مواردي از قبيل فضاسازي داخل ساختمانها و ساخت بدنه وسايل نقليه نيز استفاده كرد.
تحقيقات يك موسسه صنعتي در هند نشان داده است كه استفاده از صفحات كامپوزيتي مذكور بسيار بهصرفه بوده و نسبت به چوبهاي MDF و Plywood بسيار مفيدتر ميباشد. استفاده از اين صفحات مزاياي بسيار زيادي دارد: اولاً از شكل ظاهري مطلوبي برخوردارند و سطح آنها به سادگي سمباده خورده، رنگ ميشوند. ثانياً در مقايسه با نمونههاي چوبي، جذب رطوبت ناچيزي داشته و طبيعت و استحكام بالايي دارند. عمليات ماشينكاري همچون سوراخ كردن، برش زدن و پيچ كردن اين صفحات نيز بسيار ساده ميباشد.
5) فنهاي (پروانههاي) محوري كامپوزيتي: فنهاي فلزي و آلومينيومي معمولي كه طراحي ضعيف و در نتيجه مصرف انرژي بالا و بازده پاييني دارند، با فنهاي كامپوزيتي جايگزين ميگردند. به اين ترتيب ضعفهاي فوق به كمك فنهاي سبك كامپوزيتي مرتفع ميگردد. اين فنها علاوه بر استفاده در قسمت خنك كنندة لوكوموتيوهاي ديزل در موارد صنعتي ديگري نيز كاربرد فراوان دارند. اين محصولات به روش RTM ساخته شدهاند و طبق استانداردهاي RDSO با موفقيت آزمايش شدهاند.
اسلاید 18 :
6) جعبه دندة كامپوزيتي براي لوكوموتيوها: با انجام اين پروژه به طور متوسط kg 372 از وزن هر قطار كاسته شده است. همچنين در مقايسه با نوع فولادي خود تعمير و نگهداري كمتري را ميطلبند. پيشبيني ميشود كه در مقايسه با عمر 2 الي 3 سالة جعبه دندههاي فولادي، محصول جديد تا 6 سال دوام داشته باشد. بررسي مخارج نيز نشان داده است كه جعبه دندههاي كامپوزيتي در طول دورة عمر خود هزينة كمتري نسبت به انواع متداول فلزي دارند.
7) درهاي واگنهاي مسافرتي راهآهن: جهت جايگزيني و حذف دربهاي سنگين فولادي واگنهاي راهآهن، پروژة ساخت دربهاي FRP كه وزن سبك و مقاومت بالايي در برابر خوردگي و سايش داشته باشند آغاز گرديده است. اين دربها تحت فرايند قالبگيري همراه با تزريق رزين(RTM) ساخته شده و پس از انجام آزمايشات و كنترل كيفيت جهت استفاده در واگنهاي مسافربري قابل استفاده خواهندبود.
8) توسعه پروفيلهاي پالتروژني: اين پروفيلها از جنس پلاستيك تقويت شده با الياف شيشه (GRP) ميباشند. اين پروژه با هدف كاربرد در صنعت حمل و نقل ريلي با حمايت تكنولوژيكي آزمايشگاههاي ملي علوم شيميايي آغاز گرديد. حاصل انجام اين طرح، ساخت محصولات مختلف از پروفيلهاي گوناگون كامپوزيتي ميباشد. پروفيلهاي مذكور به روش پالتروژن تهيه ميگردد و در قطارها جهت ساخت چارچوب در و پنجره، ميلهها، نردبانها، قطعات باريك، قفسة لباس و غيره مورد استفاده قرار ميگيرند. انجام اين پروژهها با هدف استفاده از مواد مركب پليمري تقويت شده با الياف شيشه (GRP) و يا تقويت شده با الياف طبيعي (NRP) در ساختار قطارها، افقهاي روشني از كاربردهاي جديد مواد كامپوزيتي در صنايع مختلف ديگر را نمايان ساخته است. )
اسلاید 19 :
2-3- رواج کاربرد کامپوزیت در پل سازی
پروفيلهاي كامپوزيتي كه به روش پالتروژن تهيه ميشوند، كاربرد فراواني در ساخت پلها دارند. پلهاي كامپوزيتي حاصل، در مقايسه با پلهاي مشابه از جنس بتن و فولاد، از سبكي، طول عمر و سرعت نصب بيشتري برخوردارند و هزينة نصب كمتري دارند.
يکي از وسيعترين کاربردهاي محصولات پالتروژني در ساختمان، توليد سازههاي باربر است. ساخت پلها و زيرسازهها با پروفيلهاي پالتروژني بهشدت مورد توجه مهندسين آمريکايي و اروپايي قرار گرفته است. عمر مفيد بالا و کاهش هزينههاي نگهداري پل در طول دورة کاري، دليل استقبال از کامپوزيتها در ساخت پلها ميباشد. سازههاي بزرگي که توسط تيرهاي فولادي ساخته شدهاند در طول عمرشان چندين بار رنگآميزي ميشوند. تعمير و نگهداري و رنگآميزي اين تيرهاي فولادي بهويژه در پلهاي قديمي بلند که دسترسي به آنها مشکل است، بسيار پرهزينه ميباشد.
سطوح پلهاي کامپوزيتي نيز از پانلهاي كامپوزيتي ساخته ميشوند.
استفاده از پانلهاي کامپوزيتي روشي مناسب براي کاهش هزينههاي تعمير و نگهداري اين سازههاست. اين پانلها از روشهايي همچون لايهچيني دستي و پالتروژن ساخته ميشوند و با طول عمر بالا و استحکام بيشتر، جايگزين ايدهآلي براي مشابه فولادي خود هستند. سطوح پلهاي کامپوزيتي بصورت طولهاي پيوسته توسط فرآيند پالتروژن طراحي و توليد ميگردند.
اين قطعات متناسب با احتياج مصرفکننده ميتواند در سايزهاي مختلفي بريده شود تا با ابعاد پل موردنظر سازگار باشند. پلهاي کامپوزيتي اکنون بهعنوان پلهاي دايمي براي راههاي اصلي بسياري از کشورهاي پيشرفته بکار گرفته ميشوند. اين پلها بهميزان قابل قبولي اهداف موردنظر طراحان را برآورده ساختهاند.
نخستين نمونه اين پلها در ايالات متحده آمريکا طراحي و تست شدند و اولين نمونه آن در روستايي در ويرجينياي غربي نصب شد. نصب پلها در ويرجينياي غربي ثابت کردند که کامپوزيتها بطور عملي براي ساخت پلهاي هوايي بسيار مفيد هستند. اين يک مرحله مهم در توسعه پلهايي بود که با كامپوزيتها ساخته شدهاند.
اسلاید 20 :
نمونة ديگري از پلهاي كامپوزيتي، يک پل در دانمارک است كه در آن از پروفيلهاي پالتروژني استفاده شد. اين پل با 40 متر طول و 3 متر عرض جهت عبور عابرين پياده، دوچرخهها و موتور سيکلتها طراحي شده و بر روي خط راهآهن احداث گرديده است. پل مذکور ميتواند بارهاي معادل kg/m2_500 را تحمل کند و اين استحکام بوسيله يک سطح کامپوزيتي که تنها 12 تن وزن دارد مهيا ميشود. در حالي که سطوح پلهاي بتوني و فولادي که بتوانند همين ميزان استحکام را داشته باشند بهترتيب داراي وزنهاي 90 و 28 تن خواهند بود. ارتفاع اين پل 18.5 متر است. تيرها و پانلهايي که در ساخت اين پل بکارگرفته شدهاند از پروفيلهاي پالتروژني ساخته ميشوند. برجها و بخشهاي ديگر بصورت پيشساخته نهايي در محل پل نصب ميشوند. بهدليل سبکي وزن کامپوزيتها، نصب پل تنها 18
ساعت طول کشيد و مزاحمت و آشفتگي در ترافيک ريلها به كمترين حد ممكن رسيد.
در فيلادفياي آمريکا با استفاده از کامپوزيتها، نوعي پل کابلي طراحي شده است که توانايي جمع شدن دارد. اجزاي کامپوزيتي پلها نسبت به مشابه فولادي خود، علاوه بر سبكتر بودن، از مشخصات مکانيکي بهتري نيز برخوردار است و به آساني و بدون نياز به تجهيزات سنگين يا کارکنان زياد نصب ميشوند. اين پلها در مكانهايي مانند پارک ملي ايسلند و يا گلدنگيت مورد استفاده قرار گرفتهاند. اکنون ساخت پلهاي عبور وسايل نقليه بهشکل يک کار مرسوم تجاري در آمريکاي شمالي و اروپا رونق گرفته است.
هماكنون در ساخت بسياري از پلها تماماً از كامپوزيتها استفاده ميشود. يكي از موارد كاربرد كامپوزيتهاي سبك، در ساخت پلهاي رودخانهها و مسيرهاي آبي است كه در انگلستان و ساير كشورهاي اروپايي مورد استقبال فراوان واقع شده است. اين پلها براي عبور قايقها هستند و حمل ونقل و نصب آنها در نقاط دورافتاده و پست، بدون نياز به تجهيزات بالابر سنگين ممكن ميباشد.
