7/30/2019 3965564

1/4

MATERIALE COMPOZITE UTILIZATE NCONSTRUCIA DE MAINI

Ing. Alin NioaS.C.MECROM S.A. Rm.Vlcea

ABSTRACTStudying the composite materials represents a relatively new domain of activity for our country, but in

the worldwide, in the last years spectacular progress was made which brought about obtaining new materialswith superior performances, used in the most advanced technologies in aeronautics, electronics, civilconstructions and industrial constructions. The technological proceedings for obtaining the composites werecontinuously perfectioned in the last decade obtaining materials with mechanic and physical chemicalcharacteristics which differ a lot from the classic materials.

Prin definiie, conceptul de compozit este atribuit unui sistem complex alctuit dinmai multe materiale de natur diferit. n aceast categorie intr o clas foarte vast de

produi. Materialele compozite au fost realizate de om din cele mai vechi timpuri. Astfel,chirpiciul i betonul armat reprezint cele mai simple exemple de materiale compozite.Rezult c, prin asocierea materialelor componente, se obin noi materiale cu proprietideosebite, total diferite de ale componentelor individuale.

Este cunoscut faptul c aliajele metalice prezint proprieti superioare fa de cele alecomponentelor constituente. Acelai lucru se poate spune i despre materialele compoziteceramice sau polimerice.

innd cont de aceste aspecte o prim clasificare a materialelor compozite se facedup proveniena acestora:

lemnoase

naturale bambusMateriale compozite muchi

metalicesintetice ceramice

polimericeActualmente materiale compozite polimerice prezint un interes tiinific i tehnicdeosebit, fapt ce justific att dezvoltarea cercetrilor n acest domeniu ct i a produciei deastfel de materiale.

Compozitele polimerice sunt materiale alctuite, n principiu, dintr-un compusmacromolecular i un agent de ranforsare sau de umplutur. Compusul macromolecularutilizat n acest scop poate fi un polimer termoplastic sau termoreactiv i este denumit matrice

polimeric. Agentul de ranforsare sau de umplutur este dispersat omogen n matriceapolimeric dar nu se dizolv n aceasta.

Clasificarea materialelor compozite polimerice dup natura componentelorparticipante la formarea acestora este prezentat sub urmtoarea form:

cu umpluturi poroaseCompozite polimerice compozite macroscopicepolimeri armai

CONSTANTIN BRNCUSI UNIVERSITY ENGINEERING FACULTY

U N I V E R S I T Y S D A YU N I V E R S I T Y S D A YU N I V E R S I T Y S D A YU N I V E R S I T Y S D A Y

8th INTERNATIONAL CONFERENCETrgu Jiu, May 24-26, 2002

Trgu Jiu, Geneva Street, nr.3, 1400, Gorj, Romnia,Tel.+4053215848, Fax+4053214462, www.utgjiu.ro

7/30/2019 3965564

2/4

Tehnologiile de obinere a materialelor compozite sunt mult diferite de cele aplicate ncazul materialelor clasice. Forma i dimensiunile piesei influeneaz de cele mai multe orialegerea tehnologiei de fabricaie a materialului compozit. Exist procedee de obinere careconduc numai la forme simple, altele dimpotriv se preteaz la obinerea celor mai complicateforme.

Numrul pieselor ce trebuie fabricate ntr-o serie de fabricaie determin , n moddecisiv, costul pregtirii de fabricaie ce cuprinde:- costuri aferente prototipului;- costuri aferente realizrii S.D.V.- isticii de serie;- costuri aferente materialelor directe i indirecte;- costuri aferente manoperei.

Natura matricei polimerice determin alegerea procedeului de obinere n principiu seutilizeaz trei tipuri de sisteme polimerice:

- rini termorigide cu ntrire la rece;- rini termorigide cu ntrire la cald;- polimeri termoplastici.

Calitatea pieselor din materiale compozite se apreciaz dup urmtoarele criterii:- reproductibilitatea raportului volumetric dintre matricea polimerici agentul de

ranforsare;- omogenitatea materialului polimeric apreciat prin lipsa incluziunilor gazoase;- starea suprafeei ;- stabilitatea i precizia dimensional;- rezistena mecanic a materialului;Ca n multe alte domenii productive, i n cazul materialelor compozite, elementele cecompun costul reperului se pot grupa ntr-un criteriu de cea mai mare importan

privind alegerea tehnologiei de fabricaie.Procedeele de obinere a pieselor din materiale compozite pot fi mprite n :- tehnologii nepretenioase ce conduc la executarea unor piese relativ scumpe , dar

de calitate bun;- tehnologii pretenioase ce conduc la executarea unor piese ieftine, dar de calitate

modest;- tehnologii sofisticate ce conduc la obinerea unor piese foarte scumpe, dar de o

calitate ireproabil.

Procedee de obinere a materialelor compozite1. Formarea prin turnare - este un procedeu devenit clasic n tehnologiile de obinere

a materialelor compozite. Se folosesc sisteme polimerice termorigide bicomponente, arjate

cu pulberi anorganice de tipul rinilor epoxilice, poliesterice nesaturate, vinil- esterice.2. Formarea prin contact - este procedeul cel mai comun de obinere a pieselor dinmateriale compozite. n calitate de S.D.V.-uri se utilizeaz forme deschise.

3. Formarea prin pulverizare simultan reprezint o variant semiautomatizat aformrii prin contact.

4. Formarea n sac constituie o mbuntire substanial a metodei formrii princontact. Se poate aplica n trei variante tehnologice:

- formarea n vid;- formarea sub presiune;- formarea sub aciunea combinat vid-presiune ;5. Formarea prin injecie sub vid (RRIM) aplicarea acestui procedeu presupune

folosirea unei matrie metalice perfect calibrate. nainte de fixarea celor dou semimatrie seaeaz materialul de ranforsare. Apoi, ansamblul este vidat i astfel este introdus foratrina.

7/30/2019 3965564

3/4

6. Formarea prin presare la rece - reprezint o variant mbuntit a procedeuluipulverizrii simultane. Pe una din matrie se depune prin pulverizare simultan agentul deranforsare i matricea polimeric apoi se aeaz contramatria i ntreg amestecul estemeninut sub presiune pn la ntrirea sistemului reactiv.

7. Formarea prin presare la cald este unul din procedeele cele mai performante de

obinere a pieselor din materiale compozite. n calitate de semifabricate n aceast metod seutilizeaz frecvent esturile preimpregnate.8. Formarea premixurilor.Premixurile reprezint sisteme eterogene, cu matrice polimeric, coninnd materiale

de umplutur sub form de pulberi, fibre scurte, bile. Formarea premixurilor se face printurnare, transfer, injectare sau presare.

9. Formarea prin stratificare continu este una dintre metodele de obinere continu aunor semifabricate din materialele compozite cum ar fi: profile plane, panouri ondulate , etc.Pe o band de celofan fr sfrit se depun continuu un sistem catalizat i agent de ranforsaredin fibr de sticl. Dup depunere, materialul este acoperit cu o band de celofan superioar ,fiind apoi introdus ntr-un cuptor , unde , n paralel cu ntrirea are loc i profilarea. n final ,

cu ajutorul unui sistem automat se debiteaz materialul compozit.10. Formarea prin pultruziune este un procedeu continuu prin care se obin profile de

tip U, T, tuburi, etc. esturile sau fibrele de ranforsare sunt impregnate cu un sistem reactiv,ntr-o baie, intrnd apoi ntr-o filier nclzit, n care are loc att profilarea ct i reticulareamatricei polimerice.

11. Formarea corpurilor de revoluie prin rsucire filamentar - n acest procedeusemicontinuu se folosesc n exclusivitate, n calitate de agent de ranforsare fibrele lungi.Acestea sunt impregnate ntr-o baie cu un sistem reactiv i apoi sunt rsucite sub tensiuneconstant pe o mandrin.

12. Formarea corpurilor de revoluie prin centrifugare materialul de ranforsare estemulat pe pereii unei matrie circulare rotative. La viteze de 3.000 4.000 rot/minut seintroduce sistemul reactiv, care impregneaz agentul de ranforsare sub aciunea unei forecentrifuge. Polimerizarea matricei polimerice se realizeaz prin nclzirea matricei.

13. Formarea materialelor termoplastice n multe din aplicaiile materialelorcompozite sunt folosite ca matrice polimeric materialele termoplastice clasice sau

performante. Polimerul termoplastic este amestecat cu fibre scurte. Acest material segranuleazi poate fi prelucrat prin procedee caracteristice materialelor plastice.

Proprieti mecanice ale materialelor compoziten cazul general al unui material oarecare trebuie s ne asigurm c materialul nu se va

rupe i c nu se va deforma excesiv sub o anumit for de ncrcare.

Se consider c ncrcrile mecanice care acioneaz asupra unei structuri sau asupraunui component sunt de dou feluri: fore i cupluri. Forele pot fi mprite n fore dentindere, de compresiune i de forfecare, iar cuplurile n momente de ncovoiere i momentede torsiune. Toate acestea pot aciona izolat sau n mod combinat.

De obicei se calculeaz valorile eforturilor directe ( ca rapoarte ntre forele dentindere sau de compresiune i aria seciunii transversale) i ale eforturilor de forfecare (ca rapoarte ntre fora de forfecare i aria seciunii). Un moment de ncovoiere singur va danatere la un efort direct, care va varia linear n adncimea componentului, de la un efort dentindere pe o suprafa la un efort de compresiune pe cealalt suprafa; o for transversalva cauza att eforturi de forfecare ct i eforturi directe. Un moment de torsiune va da naterela eforturi de forfecare.

Dup calcularea acestor eforturi se compar cu eforturile admisibile corespunztoarei se poate afla dac materialul se va degrada sau nu n timpul exploatrii. Pentru definireadegradrii mecanice exist mai multe posibiliti. Cea mai evident o reprezint cazul

7/30/2019 3965564

4/4

separrii complete sau al ruperii, cnd componentul nu mai poate suporta ncrcrile aplicate.O definiie mai general arat c, n momentul ruperii componentul respectiv nu mai poatendeplinii funcia pentru care a fost proiectat.

Datorit proprietilor pe care le au, materialele compozite au nceput s ptrund ncele mai variate domenii ale tehnicii. Materialele compozite au devenit indispensabile pentru

dezvoltarea unor domenii de vrf: microelectronica, tehnica medical, construcii aerospaiale.

BIBLIOGRAFIE:1. Hubca Gh., Horia I, Tomescu M., Iosif Daniel Roca , Novac O.A.,Ivnu Gh.,

Materiale compozite, Editura Tehnic, 1999, Bucureti2. Ispas , Materiale compozite, Editura Tehnic, 1987, Bucureti.