3582428866

mechanik 720011

MIESIĘCZNIK NAUKOWO-TECHNICZNY . ORGAN STOWARZYSZENIA INŻYNIERÓW I TECHNIKÓW MECHANIKÓW POLSKICH • ROK LXXXI

Kompozyty włókniste -właściwości, zastosowanie, obróbka ubytkowa

KAZIMIERZ E. OCZOŚ¹

Budowa kompozytów włóknistych. Kompozyty z osnową polimerową, metalową i ceramiczną. Zastosowanie kompozytów włóknistych w przemyśle lotniczym i samochodowym. Problemy obróbkowe kompozytów włóknistych i sposoby ich przezwyciężania. Narzędzia do skrawania kompozytów włóknistych.

Materiał kompozytowy (lub krócej kompozyt) jest to tworzywo złożone z dwóch lub więcej komponentów o różnych właściwościach. Jednym ze składników jest osnowa (matrix) spajająca w całość kompozyt i nadająca mu twardość, elastyczność i odporność na ściskanie, drugim zaś materiał konstrukcyjny (wzmacniający) odpowiedzialny za wzmocnienie kompozytu poprzez ukształtowanie pozostałych jego właściwości. Właściwości kompozytu nigdy nie prezentują sumy czy średniej wartości poszczególnych właściwości jego składników. Generalnie rola osnowy polega na ochronie materiału wzmacniającego, przenoszeniu na niego naprężeń zewnętrznych i nadawaniu żądanego kształtu wytworzonej części kompozytowej, natomiast funkcja materiału wzmacniającego sprowadza się do zapewnienia kompozytowi wysokich właściwości mechanicznych i wzmocnienia osnowy w selektywnych kierunkach (1j.

Materiały kompozytowe są obecnie stosowane coraz powszechniej ze względu na ich korzystne - w porównaniu z metalami - właściwości, takie jak wytrzymałość i sztywność przy małej masie właściwej. Oferują one interesujące możliwości aplikacyjne dla nowych, lekkich konstrukcji wyrobów. Właściwości kompozytu zależą od właściwości fizycznych osnowy i materiału wzmacniającego. postaci wzmocnienia (włókna, cząstki) oraz względ-głe) lub krótkie (nieciągłe), jak też uporządkowane lub przypadkowe. Głównymi zaletami kompozytów z osnową polimerową i włóknami długimi w porównaniu z włóknami krótkimi są [2]:

•    lepsze właściwości mechaniczne.

•    wyższa udamość z karbem.

•    mniejsza skłonność do pełzania.

•    bardzo dobra trwałość w podwyższonej temperaturze w wilgotno-gorącym klimacie.

Właściwości kompozytu z długimi i uporządkowanymi włóknami są zdecydowanie anizotropowe. Włókna długie mogą być jednokierunkowe (wszystkie włókna równoległe do siebie) lub splecione w formie tkaninowej (technika „preform’). Jednokierunkowe usytuowanie włókien zapewnia kompozytowi najwyższe właściwości mechaniczne.

Kompozyty z osnową polimerową (PMC)

Kompozyty z osnową polimerową - PMC (Polimer Mathx Composites) mogą być wzmacniane grubymi i mocnymi włóknami wkomponowanymi w miękką i ciągliwą osnowę. Osnowę mogą stanowić polimery termoutwardzalne (poliepoksydy i poliestry) oraz polimery termoplastyczne (poliamidy).

Najbardziej rozpowszechnionymi rodzajami wzmocnienia stosowanymi w kompozytach PMC są włókna szklane - G (Glass). węglowe - C (Carbon) i aramidowe - A (Ara-mid). Stąd też kompozyty PMC wzmacniane włóknami szklanymi są określone akronimem GFRP (Glass Fibrę Reinforced Plastics) i analogicznie wzmacniane włóknami węglowymi jako CFRP czy aramidowymi jako AFRP.

Kompozyty GFRP były przez długi czas najczęściej stosowane ze względu na ich właściwości mechaniczne.

Kompozyty wzmacniane włóknami

szklanymi :	węglowymi	aramidowymi ceramicznymi

nej zawartości osnowy (V₀) i wzmocnienia (\/») ujmowanych jako frakcje objętościowe (V₀+ V„ = 100%).

r

§

8

Ti

*c

2

o

z osnową metalową	z osnową polimerową		z osnową ceramiczną
slopy aluminium		poliepoksydy		AljO,
stopy magnezu		poliestry		SiC
stopy tytanu		poliamidy		SłjNł

W kompozytach włóknistych znajdują zastosowanie osnowy polimerowe. metalowe i ceramiczne (rys. 1). Z kolei jako materiał wzmacniający wykorzystuje się przede wszystkim włókna węglowe, szklane i aramidowe oraz. w mniejszym stopniu, ceramiczne. borowe, grafitowe i inne. przy czym mogą być one długie (cią-

1

Prof. zw. dr inż. Kazimierz E. Oczoś jest pracownikiem naukowym Katedry Technik Wytwarzania i Automatyzacji Politechniki Rzeszowskiej i redaktorem naczelnym Mechanika    Rys 1. Podział kompozytów wzmacnianych włóknami (kompozytów włóknistych)