Wśród materiałów kompozytowych warstwowych można wyróżnić:
-laminaty,
-bimetale,
-platery,
-grube warstwy ochronne,
-bardzo cienkie pokrycia.
Laminat, tworzywo warstwowe, tworzywo otrzymywane przez połączenie w jedną całość od kilku do kilkudziesięciu warstw nośnika np.
-papieru,
-forniru,
-tkaniny azbestowej,
-tkaniny bawełnianej,
-włókien szklanych nasyconych (lub powleczonych)
-żywicą fenolowo-formaldehydową (fenoplasty),
-żywicą poliestrową,
-żywicą epoksydową
-aminoplastami.
Łączenie warstw nośnika przeprowadzane jest zwykle w temperaturze ok. 150°C pod zwiększonym ciśnieniem
Zalety
-bardzo duża wytrzymałość mechaniczna
-odporność na uderzenia
-bardzo duża sztywność
-niska waga
Infuzja jest to proces podczas, którego osiągane jest podciśnienie w obszarze pomiędzy formą i workiem próżniowym. Ta różnica w ciśnieniu powoduje zassanie żywicy i impregnację „suchego zbrojenia”.
Bimetal, materiał wykonany z dwóch warstw różnych metali (lub stopów) sztywno połączonych ze sobą.
Wykonuje się go dla wykorzystania różnic we właściwościach metali, np. w
-rozszerzalności cieplnej,
-przewodnictwie elektrycznym
-wytrzymałości mechanicznej
Platery - należą do materiałów kompozytowych typu metal–metal, otrzymywane są w wyniku platerowania czyli nakładania powłoki ochronnej w postaci cienkiej warstwy metalu połączonej z warstwą podłoża metodą np. walcowania na gorąco.
Platery znajdują również zastosowanie w:
-samolotach,
-wymiennikach ciepła,
-zbiornikach ładunkowych
-elementy stosowane w budownictwie.
w w w . c h o m i k u j . p l / M a r W a g 9 8 7
Materiały stosowane na elementy wzmacniające laminatów
włókna szklane,
włókna węglowe,
włókna aramidowe,
włókna bawełniane,
papier,
drewno,
azbest.
Metody wytwarzania warstwowych materiałów kompozytowych
• Łączenie adhezyjne,
• Łączenie odkształceniowe,
• Łączenie lub platerowanie wybuchowe,
• Współosiowe wyciskanie,
• Procesy specjalne:
→ Proces FFF,
→ Proces „tape laying“.
Łączenie adhezyjne
Stosowane jest do materiałów o osnowie polimerowej. W tym przypadku cienka warstwa niespolimeryzowanego materiału polimerowego jest nakładana pomiędzy poszczególne warstwy lub preimpregnaty, a następnie cały stos jest prasowany na gorąco, a po zakończeniu polimeryzacji wszystkie warstwy są połączone w jeden materiał kompozytowy.
W ten sam sposób wytwarzana jest sklejka z cienkich fornirów drewna oraz drewno warstwowe. W pewnych przypadkach mogą być tak łączone również warstwy z materiałów metalowych, a często wykonuje się w ten sposób materiały hybrydowe, w których poszczególne warstwy są wykonane z rożnych materiałów.
Łączenie odkształceniowe
Odbywa się głownie przez walcowanie na gorąco, ale także i na zimno, jest stosowane dla większości metalowych materiałów kompozytowych warstwowych, w tym platerów i bimetali.
Może być również stosowane łączenie lub platerowanie
wybuchowe, głownie w zastosowaniu do dużych płyt, jak również współosiowe wyciskanie rożnych materiałów różniących się zwykle twardością, temperaturą topnienia lub mięknienia.
Proces FFF ( foil–fibre–foil) jest stosowany dla wytwarzania laminatów z osnową metalową.
W metodzie tej warstwy tkaniny ciągłych włókien SiC są układane na przemian krzyżowo z pasmami drutów lub taśm równolegle obok siebie. Tak przygotowany stos jest umieszczany w formie stalowej, zaspawany i poddawany zestaleniu w procesie izostatycznego prasowania na gorąco HIP.
w w w . c h o m i k u j . p l / M a r W a g 9 8 7
Innym przykładem jest automatyczne łączenie dotychczas zestalonego zimnego podłoża z preimpregnatem rozwijanym z bębna zasilającego w procesie „tape laying“ przez walcowanie przy równoczesnym podgrzaniu łączonego materiału polimerowego termoplastycznego wzmacnianego włóknami ciągłymi, np. węglowymi, przez skupioną energię cieplną emitowaną przez laser.
Inne metody wytwarzania warstwowych materiałów kompozytowych Formowanie w torbie próżniowej
W tym procesie używana jest dwuczęściowa forma, której dolna część jest sztywna, a górna część jest ruchomą membraną lub torbą próżniową. Po umieszczeniu zbrojenia i osnowy w formie jest ona poddawana działaniu próżni, która zespala ze sobą warstwy materiału. Proces ten może być przeprowadzany w temperaturze pokojowej lub wyższej.
Metoda RTM (Resin transfer moulding)
Ta metoda korzysta zarówno z dwóch sztywnych części formy, jak również jedna z nich może być elastyczna (np.folią) Różnica pomiędzy innymi metodami polega na tym, że w formie umieszcza się tylko zbrojenie, a następnie formę uszczelnia się. W tej metodzie występuje wiele rodzajów wprowadzania osnowy do formy. Jedną z nich jest wtryskiwanie żywicy do formy przy wysokim ciśnieniu i temperaturze.
w w w . c h o m i k u j . p l / M a r W a g 9 8 7