JoVE Journal > Engineering
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
العربية

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Engineering

ساعد المغناطيس تصنيع مركب: مرونة تقنية جديدة لتحقيق توحيد ارتفاع الضغط في العمليات فراغ كيس/ﻷي متابعة

Published: May 17, 2018
doi:
10.3791/57254
, ,
1School of Aerospace and Mechanical Engineering,University of Oklahoma

Summary

ويرد وصف تقنية جديدة لتوطيد الضغط على وضع حقيبة فراغ المتابعة اختﻻق لدائنية مركب. والهدف من هذا البروتوكول تطوير تقنية بسيطة وفعالة من حيث التكلفة لتحسين نوعية لدائنية ملفقة بطريقة حقيبة فراغ وضع المتابعة الرطب.

Abstract

ويوضح هذا العمل بروتوكول لتحسين نوعية المركب لدائنية ملفقة بوضع المتابعة الرطب حقيبة فراغ عمليات استخدام مركب ساعد المغناطيس وضعت مؤخرا صناعة تقنية (ماكم). في هذا الأسلوب، تستخدم المغناطيس الدائم للضغط توطيد عالية بما فيه الكفاية خلال مرحلة المعالجة. لتعزيز كثافة المجال المغناطيسي، وهكذا، زيادة الضغط الضغط المغناطيسي، توضع المغناطيس على لوحة أعلى مغناطيسية. أولاً، الإجراء بأكمله من إعداد وضع المتابعة المركب في قاع مغناطيسي الصلب باستخدام لوحة يتم وصف عملية فراغ كيس وضع المتابعة الرطب التقليدية. ثانيا، يتضح وضع مجموعة من المغناطيس الدائم نيوديميوم-حديد-بورون، مرتبة في الأقطاب، على حقيبة فراغ بالتناوب. بعد ذلك، ترد الإجراءات التجريبية لقياس كسور الضغط وحجم الضغط المغناطيسي لمكونات المركب. وأخيراً، تناقش بالتفصيل الأساليب المستخدمة لتوصيف المجهرية والخواص الميكانيكية لدائنية المركب. النتائج تثبت فعالية الأسلوب ماكم في تحسين نوعية وضع المتابعة الرطب حقيبة فراغ لدائنية. هذا الأسلوب لا يتطلب استثمارات رأسمالية كبيرة للأدوات أو المعدات، ويمكن أن تستخدم أيضا لتدعيم الأجزاء المركبة هندسيا المعقدة عن طريق وضع المغناطيس على العفن أعلى مطابقة المتمركزة على حقيبة فراغ.

Introduction

مركبات البوليمر المقوى بالألياف قد استخدمت على نطاق واسع في السيارات1،2، والفضاء الجوي3،4، البحرية5،6، وتشييد7،8 الصناعات بسبب خصائصها الفريدة مثل قوة معينة عالية والمعامل، والسلوك التعب مواتية والمقاومة للتآكل. حاليا، يغلب ملفقة لدائنية مركب عالي الجودة باستخدام طبقات من النسيج المشربة مسبقاً (بريبريج) علاجه في اﻷوتوكﻻف تحت درجات الحرارة المرتفعة وتوطيد عالية الضغط من 0.27-0.69 الآلام والكروب الذهنية (40-100 psi)9. إلى حد ما أقل جودة لدائنية مركب يتم إنتاجها بواسطة عملية وضع المتابعة الرطب، حيث لا يتم تطبيق ضغط توطيد أعلى. هذه العملية هي كثيفة العمالة، ولا تتطلب معدات باهظة الثمن، وتتم بوضع طبقة واحدة من القماش الجافة على العفن، وبعد ذلك تطبيق الراتنج. في معظم التطبيقات، يستخدم اسطوانة باليد قوة الراتنج إلى تعزيز الألياف ويعصر راتنج الزائدة. يتم تكرار هذا التسلسل حتى يتم الحصول على السمك المطلوب. ويمكن تحسين نوعية لدائنية تنتجها وضع المتابعة الرطب إلى حد كبير بتطبيق مزيج من فراغ (تسمى عملية فراغ كيس وضع المتابعة الرطب) وضغط توطيد إضافية في اﻷوتوكﻻف أثناء العلاج. توحيد ارتفاع الضغط أثناء علاج ييسر تدفق الراتنج، مما يؤدي إلى زيادة في حجم الألياف الكسر وإزالة الفراغات10،11 مما يؤدي إلى تحسين الخواص الميكانيكية. أبراهام et al. 12 أظهرت أنه يمكن ملفقة نسج عادي عالية الجودة زجاج ه لدائنية مركب مع جزء حجم ألياف عالية من حوالي 64 في المائة وانخفاض حجم الفراغ جزء من 1.6% استخدام حقيبة فراغ وضع المتابعة الرطب عند ضغط توطيد 1.2 الآلام والكروب الذهنية تطبيق اﻷوتوكﻻف.

الفراغات هي واحدة من العيوب الأكثر شيوعاً التي يتم تشكيلها من خلال تصنيع رقائق المركب. الفراغات التي تتراوح بين بضعة ميكرونات ميكرون مئات عدة تتشكل أساسا بسبب فخ الهواء أثناء وضع المتابعة وحل الرطوبة في الراتنج وطرد التطاير أثناء علاج13،،من1415. أيضا، يتم العثور على ديناميات التشريب التعزيز الليفي أثرا كبيرا في فخ الفراغ16،17. من المسلم به على نطاق واسع أن وجود فراغات في رقق مركب يمكن أن يؤدي إلى تخفيض كبير قوة13،،من1819، ومعامل،من2021، كسر المتانة22، والتعب الحياة23،24 لدائنية. على سبيل المثال، وجدت أن جود ورأيت25 كل زيادة بنسبة 1% في محتوى باطلة النتائج (ما يصل إلى 4 في المائة)، في حوالي 7 في المائة انخفاض في خصائص القص شعاع قصيرة. وعلاوة على ذلك، وجدت غيورسي26 ، في الكربون/الإيبوكسي المركبة، لكل 1% زيادة في محتوى باطلة، تخفيض 10% في القص إينتيرلامينار وقوة العاطفة وتخفيض 5% في معامل الكسر قد ينظر. وباﻹضافة إلى ذلك، فراغات آثاراً ضارة على الشروع في الكراك ونشر، فضلا عن امتصاص الرطوبة27،28. فمن المعروف جيدا أن معدل امتصاص الرطوبة لدائنية مع محتويات الفراغ أعلى أكبر، ويمتص الرطوبة قد يسبب تدهور واجهة مصفوفة الألياف وأدنى طويلة الأجل الخصائص الميكانيكية29، 30،،من3132. وهكذا، ضمان اتساق الخواص الميكانيكية وتحقيق أعلى مستويات الجودة في المنتجات المركبة، وينبغي تقليل محتوى باطلة.

على الرغم من أن علاج رقق مركب في اﻷوتوكﻻف تنتج أجزاء موثوق بها وذات جودة عالية، ستكون تكلفة المنتج عالية نظراً لاستثمار رأس المال الأولى واستخدام الطاقة المفرطة. وبالإضافة إلى اﻷوتوكﻻف علاج، ومجموعة متنوعة من تقنيات مثل نقل الراتنج ساعد فراغ صب (فارتم) ورقصة الفوكستروت عملية تم تطويرها واستخدامها لافتعال لدائنية مركب من اﻷوتوكﻻف32،33، 34 , 35 , 36-ومع ذلك، نظراً لعدم وجود ضغط موحدة وعالية، لدائنية تنتجها هذه الأساليب غالباً ما قد الخواص الميكانيكية أقل مقارنة بتلك التي في أجهزة اﻷوتوكﻻف37. في الآونة الأخيرة، هي تقنية رواية المشار إليها كالمغناطيس مركب مساعدة الصناعات التحويلية (ماكم) وقد استخدمت لتحسين نوعية وضع المتابعة الرطب حقيبة فراغ لدائنية المركبة عن طريق تطبيق ضغط دمج التي تم إنشاؤها بواسطة مجموعة عالية القدرة الدائمة مغناطيس38،39. ثم تم تمديد تطبيق هذه التقنية لإنتاج عالية الجودة، والهيكلية لدائنية مركب من اﻷوتوكﻻف استخدام المغناطيس الدائم ارتفاع درجة الحرارة40.

ويرد في هذه الورقة، بروتوكولا لتصنيع وضع المتابعة الرطب حقيبة فراغ لدائنية مركب باستخدام تقنية ماكم. ماكم، تستخدم نيوديميوم-حديد-بورون المغناطيس الدائم تطبيق ضغط توطيد عالية بما فيه الكفاية خلال العلاج، وبالتالي، تحسين نوعية لدائنية. أولاً، يتم وصف إعداد 6-رقائق، نسج عادي ه-زجاج/الإيبوكسي وضع المتابعة المركبة على لوحة أسفل الصلب. ثم، هو أظهر ترتيب المغناطيس الدائم في قطبية التناوب على صفيحة فولاذية أعلى، جنبا إلى جنب مع وضعها في حقيبة فراغ الضغط توحيد على وضع المتابعة المركب. وأخيراً، فإننا مخطط الخطوات اللازمة لقياس الضغط الضغط المغناطيسي، فضلا عن الأساليب المستخدمة لتوصيف الكسور حجم الفراغ والألياف والمجهرية، والخواص الميكانيكية لدائنية المركب. يتم فحص فعالية عملية ماكم بتلفيق وضع المتابعة الرطب حقيبة فراغ لدائنية أدلى تحت الضغط المغناطيسي ومقارنة الخصائص الخاصة بهم التي لفقتها حقيبة فراغ وضع المتابعة الرطب التقليدية دون مغناطيس. النتائج المتحصل عليها إثبات القدرة على الأسلوب ماكم لتحسين نوعية صفح عموما. هذا الأسلوب هو وسيلة بسيطة ومنخفضة التكلفة لتصنيع رقائق عالية الجودة، ويمكن تطبيقها على اختﻻق مكونات مركب كبيرة ومعقدة هندسيا بسهولة نسبية.

Protocol

تحذير: الرجاء مراجعة صحائف بيانات السلامة المادية ذات الصلة (MSDS) قبل الاستخدام. استخدام معدات الوقاية الشخصية (سلامة النظارات والقفازات ومعطف مختبر، كامل طول السراويل وأحذية أغلقت تو). 1-المواد قص 6 تبحر من 20.3 سم х 15.2 سم، نسج عادي الزجاج النسيج مع قطع نسيج دوارة.ملاحظة: يمكن استبدال عادي نسج نسيج من أنواع النسيج الأخرى بما فيها حصير منسوج، وعشوائية. يمكن أيضا استخدام ألياف الكربون في هذا الأسلوب. تحضير النظام الراتنج من أول يزن الراتنج الإيبوكسي، INF (40 ز)، على توازن تريد، ومن ثم إضافة مقوى، من الوقود النووي المشع (10.96 ز)، باستخدام نسبة وزن من 100 إلى 27.4. يقلب خليط راتنج/مقوى (في راد 37 s-1) حتى تشتت تماما التوصل إلى (لمدة 5 دقائق).ملاحظة: يمكن أن تكون بديلاً (1) النوع الراتنج مع أي نوع من الراتنج مناسبة لوضع المتابعة الرطب حقيبة فراغ العمليات. (2) اختيار الإيبوكسي الراتنج مقوى نسبة يعتمد على الجمع بين الراتنج ومقوي. (3) تحديد وزن الخليط الراتنج/مقوى يعتمد على الكسر حجم الألياف المطلوب الانتهاء من جزء وكمية النفايات المتوقعة مثل كمية الراتنج نزيف بها، تبقى الراتنج على الفرشاة، إلخ. النظر في وزن 6-تبحر النسيج لتكون حوالي 34 ز من الراتنج للألياف نسبة 60 إلى 40، من حيث الوزن، واختير. ديغا الراتنج (حوالي 15 دقيقة) في فخ الراتنج لإزالة جميع الهواء المحاصرين تشكلت خلال خلط راتنج الإيبوكسي ومقوي. 2-مركب التصنيع باستخدام الضغط المغناطيسي في عملية وضع المتابعة رطب حقيبة فراغ ملاحظة: الشكل 1 يبين تخطيطي مبسطة لإعداد المركب وضع المتابعة والضغط المغناطيسي، وهو موصوف في الأقسام 2.1-2.15. تحضير جميع المواد اللازمة للتجربة: ضع N52 نيوديميوم-حديد-بورون (ندفيب) خمسة وعشرون الدائم المغناطيس (2.54 سم طول وعرض 2.54 سم 1.27 سم سمك)، ممغنط عن طريق سمكها، على لوحة أعلى الصلب 4.76 مم سميكة. ترتيب المغناطيس في 5 × 5 مربع في تكوين قطبية بالتناوب. خلال الترتيب والموضع للمغناطيس الدائم، ويجب الحرص كما يوجد خطر الإصابة. ضع 0.3 مم سميكة ألومنيوم كول لوحة (20.3 х سم 15.22) المغلفة مسبقاً مع السليكوون الإفراج عن عامل بالضبط في منتصف فيلم الإفراج مثقبة (26.7 х 21.6 سم2). استخدام عيار 12.7 ملم واسعة البوليستر الشريط إلى الشريط محيط كول لوحة للإفراج عن الفيلم. مكان شريط عيار 12.7 ملم مبتذل واسعة حول محيط منطقة2 سم 43.2 × 27.9 على سطح 6.35 مم-سميكة، 61.0 × 61.0 سم2، أسفل الصلب أداة لوحة. قبل زرع النسيج، تطبيق طبقة من الراتنج على لوحة الأداة، تغطيها طبقة من الألياف الزجاجية نونبوروس المغلفة PTFE الإفراج عن الفيلم (76 ميكرومتر سميكة). تطبيق الراتنج ما يكفي تشبع رقائق الأولى للنسيج. بوضع أول طبقة من النسيج، وبعد ذلك، مع اسطوانة، اضغط ويعصر راتنج الزائدة. الكامل تشبع السرير الألياف بصب كمية صغيرة من الراتنج إضافية على رأس النسيج وثم ينتشر بالتساوي عبر المنطقة بأسرها مع الممسحة. كرر الخطوات من 2.4 و 2.5 لكل الطيات (6-رقائق في هذه الحالة). التأكد من أن جميع تبحر الكامل المشبعة مع الراتنج وأن يستخدم تقريبا نفس المقدار من الراتنج (~8.5 ز) لكل طبقة. ضع لوحة كول، يعلق على الفيلم الإفراج مثقبة، على رأس التشكيل الألياف، تليها طبقة من 0.5 بوصة الشريط البوليستر واسعة حول المحيط من الإفراج عن الفيلم. إدراج قطعتين من القماش متنفس/منزوفة إلى التشكيل الألياف ومكان أسفل قطعة من تويست قفل صمام فراغ على رأس القماش متنفس. التأكد من أن الصمام يوجد قدر كاف من التشكيل مشبعة لحماية الصمام من جهة الاتصال مع الراتنج الزائدة. قم بإزالة ورق النسخ من الشريط مبتذل ومكان حقيبة فراغ في لوحة أداة أثناء الضغط عليه بحزم ضد الشريط لختم. قم بتوصيل أحد جانبي خرطوم فراغ رأس قطعة من صمام التفريغ والجانب الآخر إلى منظم الضغط، متصلاً بمضخة فراغ. وضع فتحه صغيرة في الكيس حيث يتم أسفل قطعة من الصمام وإدراج رأس قطعة من صمام التفريغ في الحفرة ثم تطور بلطف أنها أغلقت حتى أن لم تجعد الحقيبة تحت. بدء تشغيل مضخة فراغ حتى يتم التوصل إلى ضغط فراغ مستمر للجيش الشعبي الكوري 93 (13.5 psi) لإزالة أي التطاير المتولدة أثناء علاج وراتنج الزائدة. ضمان أن نظام فراغ تسرب مجاناً. المشبك الحواف الأربع لأسفل لوحة أداة لدعم قاعدة. يجب أن تكون ثابتة أسفل لوحة أداة ضد الحركة قبل وضع المغناطيس لأن قوة الجذب المغناطيسية قد نقل وتحويل اللوحة إلى أعلى. السماح للرقائق علاج لمدة 45 دقيقة في درجة حرارة الغرفة، ثم ضع مجموعة المغناطيس (أعدت في قسم 2.1.1) على حقيبة فراغ، متبوعاً بارتفاع درجة حرارة لوحة أداة إلى 60 درجة مئوية بمعدل منحدر ~ 5 درجة مئوية/دقيقة.ملاحظة: (1) دورة العلاج فيعتمد على راتنج المحدد. (2) سيليكون المطاط صحائف الحرارة توضع تحت لوحة أداة للتدفئة. بعد علاج ح 8 عند 60 درجة مئوية، إزالة الكيس فراغ وديمولد الرقائق المركبة.ملاحظة: لتقييم التحسن الذي طرأ على نوعية لدائنية نتيجة الضغط المغناطيسي، نحن ملفقة سلسلة من رقائق باستخدام عملية فراغ كيس وضع المتابعة رطب تقليدية دون تطبيق أي ضغط خارجي. نوعية هذه لدائنية تمت مقارنة مع تلك التي تحت الضغط المغناطيسي. لاختلاق لدائنية وضع المتابعة الرطب التقليدية باستخدام تلت فراغ كيس، خطوات 2.1.2 إلى 2.15، باستثناء وضع مغناطيس. تقييم التكرار لكل عملية تصنيع، كانت مختلقة رقق ثانية تحت ظروف مماثلة. 3-قياس الضغط الضغط المغناطيسي إرفاق الصفيحة العلوية إلى نهاية خلية التحميل على أداة اختبار ميكانيكية. مكان واحد N52 نيوديميوم-حديد-بورون المغناطيس الدائم في أسفل لوحة منقولة، الذي يقع على مسافة كافية (على الأقل 25 مم) بعيداً عن الأعلى لوحة ثابتة في بداية الاختبار.ملاحظة: لقياس القوة المغناطيسية، ينبغي لوحات العلوي والسفلي من المواد المغناطيسية مثل الحديد. نقل لوحة أسفل إلى أعلى بسرعة منخفضة من 1-2 مم/دقيقة باتجاه الصفيحة العلوية وتسجيل القوة المغناطيسية التي تم إنشاؤها أثناء قياس تشريد المقابلة من محول تفاضلي متغير خطي (LVDT) 6 هرتز بمعدل أخذ عينات.ملاحظة: (1) السرعة لهذا الاختبار ضروري للقوة التي تم إنشاؤها بواسطة مغناطيس يعتمد أضعافاً مضاعفة على الهواء الفجوة بين. (2) جميع القياسات المغناطيسية تتم في درجة حرارة الغرفة. الاستمرار في مراقبة قوة الضغط المغناطيسي حتى يلامس السطح العلوي للمغناطيس اللوحة العلوية. حساب الضغط الضغط المغناطيسي بتقسيم القوة المغناطيسية بمساحة مقطعية للمغناطيس. 4-الراتنج حرق قبالة وتحليل ثيرموجرافيميتريك (TGA) راتنج حرق قبالة قص ثلاث عينات من كل صفح راتنج حرق إيقاف الاختبار طبقاً للمواصفات ASTM D2584-1141. ضع كل عينة في بوتقة خزف منفصلة وملاحظة أوزان العينات، وكذلك في بواتق. ضع بواتق تحتوي على عينات في فرن وتشغيل الفرن، ورفع درجة حرارة الفرن إلى 600 درجة مئوية وتسمح الراتنج حرق قبالة لحوالي 4 ح. إيقاف تشغيل الفرن وعناية فتح باب الفرن، والسماح لها لتبرد لدرجة حرارة الغرفة قبل إزالة في بواتق. بعد تهدئة، إزالة في بواتق من الفرن ووزن الألياف الزجاجية المستردة.ملاحظة: الألياف قد تفقد الوزن أثناء الحرق راتنج قبالة. يمكن تحديد مقدار فقدان الوزن من الألياف عندما تتعرض لدرجات الحرارة العالية بتحليل ثيرموجرافيميتريك (TGA). تحليل ثيرموجرافيميتريك (TGA) قياس الوزن من الألياف كدالة لارتفاع درجة الحرارة في الهواء في الضغط الجوي باستخدام السلع العلاجية. ضع حوالي 30 ملغ الألياف في عموم البلاتين وتحميله في الجهاز TGA. منحدر درجة الحرارة من 25 درجة مئوية إلى 600 درجة مئوية بمعدل 15 درجة مئوية/دقيقة وعقد في درجة حرارة 4 ح حساب تخفيض النسبة المئوية في الوزن. تحتسب نسبة فقدان الوزن من الألياف خلال جزء حجم الألياف وحجم الفراغ جزء الحسابات.ملاحظة: ووفقا لنتائج اختبار TGA على 600 درجة مئوية، وفقدان الوزن لنسج عادي وحصيرة عشوائي التشكيل المستخدمة في هذه الدراسة هي 0.2% و 5.46 في المائة، على التوالي. 5-الفراغ وحساب الكسر حجم الألياف تحديد كثافة العينة المركبة ومصفوفة، والألياف: استخدام أسلوب التعليق42 لتحديد كثافة العينة المركبة السائبة.ملاحظة: لاستخدام هذا الأسلوب، يستخدم سائل ثقيل شفاف مع كثافة 2.49 غ/سم3 حيث أن العينة مركب يعوم في البداية عندما مغمورة في سائل ثقيل. تقليل كثافة السائل الثقيل بإضافة 3 مل من الماء وخلط الحل بمحرض المغناطيسية في راد 105 s-1 للحد الأدنى 5 كرر هذه الخطوة حتى تبدأ العينة المركبة بتعليق ببطء في الخليط السائل والمياه الثقيلة. متى تم تعديل كثافة الحل حيث أن العينة ما زالت معلقة في الخليط السائل والمياه الثقيلة، قياس كثافة الحل باستخدام كوب الثقل النوعي. تحضير راتنج خالية من الفراغ العينات باستخدام علاج نفس دورة النظر في الخطوات 2.14 و 2.15 وثم تحديد الكثافة من الراتنج يشفي العينات باستخدام نفس الإجراء ك 5.1.1.1 و 5.1.1.2.ملاحظة: الكثافة شُفي INF والعينات ابن 1.152 ± 0.003 غرام/سم3 و 1.171 ± 0.003 غرام/سم3، على التوالي. استخدام pycnometer نيتروجين43 مع كوب 10 سم3 للحصول على كثافة الألياف.ملاحظة: كثافة الأقمشة حصيرة عشوائي ونسج عادي هي 2.600 ± 0.003 غرام/سم3 و 2.470 ± 0.004 غرام/سم3، على التوالي. حساب الكسر الوزن من الألياف وراتنج وفقا ASTM D2584-1141. حساب الكسر حجم الفراغ والألياف عقب إجراءات ASTM D3171-1544(1)(2)(3)حيث هي جزء وحدة تخزين الراتنج، هو الكسر حجم الألياف، هي جزء حجم الفراغ، هو كثافة مركب، هو الكثافة الراتنج، هو الكثافة الألياف، هو عينة من الوزن، و هو وزن الألياف.ملاحظة: يحسب عدم اليقين لمحتوى المجلد باطلة أن ±0.21. هذا المستوى من الدقة كافية لدائنية المركب، حتى عندما الرقائق على محتوى منخفض-الفراغ من أقل من 1%. 6-فحص التصوير بالمجهر الإلكتروني (SEM) قطع اثنين 25.4 مم × 6.4 مم عينات من كل صفح وتضمينها في اكريليك السريع-علاج للتصوير ووزارة شؤون المرأة.ملاحظة: يتم تضمين العينات أن يتعرض سطح الجانب (من خلال سمك السطح) من الرقائق على طول عينة 25.4 مم للتصوير. استخدام آلة الصقل لتلميع سطح عينات مركب المضمنة مع الحصباء أحجام تتراوح بين 30 ميكرومتر 0.04. الرش معطف حوالي 5 نيوتن متر من الذهب/البلاديوم على العينة مستعدين توفير طبقة موصلة. جبل العينة على حامل عينة ووضعه في غرفة sem. تعيين SEM التصوير المعلمات مثل الجهد تسارع إلى 20 كيلوفولت والمسافة العامل إلى 25.5 مم. التقاط صور متعددة للرقائق في 35 X أو أعلى التكبير في مواقع مختلفة.ملاحظة: التكبير المحدد يسمح تقييم الفراغات عبر منطقة مستعرضة كبيرة، فضلا عن مقارنة بصرية لسمك صفح. ويمكن إجراء قياسات دقيقة لسمك صفح استخدام هذه الصور. 7-توصيف خصائص العاطفة قص مجموعة من سبعة عينات واسعة من عيار 12.7 ملم من كل مركب صفح لثلاث نقاط الانحناء الاختبارات العاطفة وفقا ASTM D790-1546 باستخدام منشار الماس-الحصباء. قياس عرض وسمك كل عينة مع قدمه ذات الورنيّة. استخدام فترة زمنية لسمك نسبة 24:1 وضبط فترة الدعم من المباراة اختبار الانحناء ثلاث نقاط. ضع العينة على ثلاث نقاط المباراة اختبار العاطفة الانحناء المجتمعون في أداة اختبار الميكانيكية. إجراء اختبار الكسر بسرعة crosshead 2 مم/دقيقة وتسجيل سلوك التحميل-انحراف العينة. كرر الخطوات المذكورة أعلاه لجميع العينات لتأكيد وضمان التكرار نتائج. بمجرد الانتهاء من هذه التجربة، حساب قوة العاطفة، فضلا عن معامل الكسر من39،العينات40.

Representative Results

للتحقيق في تأثير ماكم على نوعية لدائنية، اعتبرت العديد من السيناريوهات التي تستخدم أنواع مختلفة من النسيج ونظم الراتنج. الجدول 1 تقارير عملية التصنيع ومكونات المركب من 6-رقائق لدائنية مركب ه-زجاج/الإيبوكسي المصنعة تحت ستة تصنيع مختلف السيناريوهات. في سيناريوهات خط الأساس (ث-الأسبق-INF، ث-جمهورية مقدونيا-الوقود النووي المشع، وث-جمهورية مقدونيا-أبون)، ملفقة رقائق بحقيبة فراغ الرطب وضع المتابعة دون ضغط خارجي. السيناريوهات الثلاثة الأخرى (وات-الأسبق-INF ووات–جمهورية مقدونيا-INF WM-جمهورية مقدونيا-ابن) تستخدم لافتعال وضع المتابعة الرطب حقيبة فراغ لدائنية تحت الضغط الضغط المغناطيسي. ثم يتم مقارنة نوعية هذه لدائنية لتلك التي أدلى بها سيناريوهات خط الأساس. في السيناريو الأول والثاني، ث-الأسبق-INF و WM-الأسبق-INF، مصطنعة لدائنية نسج عادي ه-زجاج/INF. في السيناريو الثالث والرابع، ث-جمهورية مقدونيا-INF ووات–جمهورية مقدونيا-INF، يتم استبدال نسيج نسج عادي مع حصيرة عشوائية، ويستخدم نفس نظام الراتنج (أي، INF). في السيناريوهات الخامسة والسادسة، ث-جمهورية مقدونيا-ابن ووات–جمهورية مقدونيا-ابن، هو النسيج عشوائي حصيرة الزجاج ه، في حين يتم استبدال النظام الراتنج مع ابن ولزوجته متوسطة أعلى 766.9 الآلام والكروب الذهنية s مقابل 296 ق الآلام والكروب الذهنية راتنج INF. يمكن الاطلاع على تحليل أكثر تفصيلاً من السيناريوهات الأربعة الأخيرة في بيشفار et al. عام 2017 وأميرخوسرافي et al. عام 201738،39. ويعرض الشكل 2a الضغط المغناطيسية التي تم إنشاؤها بواسطة ندفيب، N52-2.54 × 2.54 × 1.27 سم3 المغناطيس كدالة للمسافة بين المغناطيس وألواح الصلب. هذه المسافة سوف تتوافق مع سمك وضع المتابعة أثناء تصنيع الرقائق المركبة، وهكذا يمكن استخدامها لتحديد تباين الضغط الضغط المطبق بالمغناطيس. اقحم في الشكل 2 (أ) يوضح صورة فوتوغرافية للإعداد التجريبية المستخدمة لقياس تباين الضغط المغناطيسي كدالة للمسافة. كما هو موضح في المادة 3 من البروتوكول، تركيب يتكون من اثنين من الصفائح الفولاذية موازية (12.5 سم × 12.5 سم × 1.8 سم). لوحة الأعلى متصل 4.45 kN (1000 رطل) خلية تحميل. أسفل لوحة يتم تجميعها على الصليب-رأس أداة اختبار الميكانيكية. باستخدام هذا الإعداد، يتم قياس قوة جذب المغناطيس الدائم على أسفل لوحة كدالة للفجوة (أي المسافة بين المغناطيس وأعلى لوحة الصلب). خط متقطع في الشكل 2 (أ) يمثل الضغط المغناطيسي يقاس (القوة فوق منطقة المغناطيس) بأداة اختبار الميكانيكية، وخط متصل يمثل الضغط مصممة من البيانات المقدمة من مورد المغناطيس. وهناك اتفاق جيد عموما بين الضغوط المقاسة والقيم التي تم الحصول عليها من ورقة البيانات التقنية المقدمة من المورد. ويعتبر أن الزيادة في الضغط المغناطيسي يعتمد أضعافاً مضاعفة في الحد الفجوة. لذلك، كما توحد الرقائق أثناء عملية التجفيف، سمك وضع المتابعة النقصان تدريجيا ونتيجة لذلك، يزيد من الضغوط التي مورست بالمغناطيس. ويبين الشكل 2b نفس البيانات التجريبية المعروضة في الشكل 2 ألف ولكن نطاق الفجوة (أي، وضع المتابعة سمك) 1-4.5 ملم. وبالإضافة إلى ذلك، تطبيق الضغط المغناطيسي الأولية والنهائية خلال العلاج لدائنية وتتألف من أنواع النسيج المختلفة (أي، عادي نسج وحصيرة عشوائي) ونظم الراتنج (أي الوقود النووي المشع وابن) يتم عرضها في الشكل 2. سمك وضع المتابعة لدائنية نسج عادي/INF (وات-الأسبق-INF) أثناء عملية التوحيد يقلل من 1.5 ملم إلى 1.4 مم بسبب تدفق الراتنج وعلاج. وبناء على ذلك، يزيد الضغط المغناطيسي قليلاً من 0.38 إلى 0.39 الآلام والكروب الذهنية. رقائق سمك وضع المتابعة عشوائية حصيرة/INF التغييرات (وات–جمهورية مقدونيا-INF) من 2.8 مم 1.7 ملم، ونتيجة لذلك الضغط المغناطيسي يزيد بشكل ملحوظ من 0.27 إلى 0.36 الآلام والكروب الذهنية. سمك وضع المتابعة لدائنية بعشوائية حصيرة/ابن (وات–جمهورية مقدونيا-ابن) يقلل من 3.7 مم إلى 2.5 مم، وهكذا يرتفع الضغط الذي تم إنشاؤه معتدلة من 0.22 إلى 0.29 الآلام والكروب الذهنية. ويعرض الجدول 2 متوسط سمك وكسر حجم الألياف، وحجم الفراغ جزء من لدائنية المصنعة مع ودون ضغط توطيد المغناطيسي. كما هو مبين في الجدول 2، استخدام الضغط الضغط المغناطيسي إلى حد كبير يقلل متوسط سمك لدائنية نسبة 12-47%. كما هو متوقع، تخفيض سمك صفح يرتبط بقوة مع الزيادة في حجم الألياف جزء صغير من لدائنية، حيث كسر حجم الألياف لدائنية يحسن بشكل ملحوظ من 13-98 في المائة بسبب الضغط المغناطيسي. من بين جميع السيناريوهات، أثر تطبيق الضغط المغناطيسي على رقائق عشوائي حصيرة/INF هو أكثر وضوحاً (أي 98 في المائة زيادة في حجم الألياف الكسر) بسبب عاملين اثنين: (1) جزء حجم ألياف أولية أقل بكثير من عمل لدائنية حصيرة عشوائية مقارنة نسج عادي لدائنية، و (2) استخدام الراتنج بلزوجته منخفضة من 296 ق الآلام والكروب الذهنية، مما يسمح لإزالة أسهل من الراتنج الزائدة. ومن الملاحظ أيضا أن الضغط المغناطيسي له ميزة إضافية في خفض حجم الفراغ جزء صغير من رقائق من 3.4-5.8 في المائة إلى 1.5-2.7 في المائة. وهكذا، يدفع الضغط المغناطيسي الراتنج الزائدة ليس فقط ولكن أيضا الفراغات من الرقائق. يعرض الشكل 3 رقائق الصور SEM ه-زجاج/الإيبوكسي المصنعة تحت 6 سيناريوهات مختلفة في 35 X التكبير. لسهولة المقارنة البصرية، تظهر صور لدائنية بدون ضغط خارجي على اليسار وترد لدائنية تحت الضغط المغناطيسي على الحق. من هذه الصور، ومن الواضح أن استخدام الضغط الضغط المغناطيسي يؤدي إلى توطيد تحسن كثيرا بين تبحر و، وبالتالي يؤدي إلى انخفاض كبير في المناطق الغنية الراتنج. نتيجة لذلك سمك صفح هو انخفاض ملحوظ وهو زيادة حجم الألياف الكسر، خاصة في رقائق مصنوعة من نسيج حصيرة عشوائي وراتنج INF (وات–جمهورية مقدونيا-INF). كما تظهر هذه الصور أن مورفولوجية الفراغات يختلف تماما في رقائق مع ودون ضغط خارجي. الضغط المغناطيسي يقلل من عدد الفراغات ويجعل الفراغات الأصغر حجماً، مما أدى إلى كسر حجم الفراغ أقل في لدائنية. وأخيراً، ضغط الفراغات الموجودة بين الطيات يؤدي إلى أكثر ممدود الفراغات. ويبين الجدول 3 قوة العاطفة ومعامل جميع لدائنية، وزيادة النسبة المئوية في خصائص العاطفة لدائنية تحت ضغط توطيد المغناطيسية. النتائج التي تظهر بوضوح أن قوة العاطفة ومعامل لدائنية هي تحسن كبير باستخدام الضغط المغناطيسي. زيادة قدرها 98 في المائة في حجم الألياف جزء صغير من رقائق عشوائي حصيرة/INF (وات-جمهورية مقدونيا-INF)، رغم وجود محتوى باطلة أدنى 1.46 في المائة، زيادة الأسباب 62% و 67% في قوة العاطفة ومعامل لدائنية، على التوالي. كما هو متوقع، نسج عادي/INF لدائنية (وات-الأسبق-INF) التي عرضت في البداية تحسين أقل من 13% في جزء حجم الألياف، وأظهرت الزيادة أدنى، 7% و 22%، في قوة العاطفة ومعامل، على التوالي. ونتيجة لذلك، تحسين في خصائص العاطفة لمجموعة متنوعة من مركب لدائنية تحت ضغط توطيد المغناطيسي يثبت قدرة ماكم لتحسين نوعية صفح عموما. تصنيعالسيناريو نوع النسيج نظام الراتنج عملية التصنيع ث-الأسبق-INF نسج عادي ه الزجاج INF حقيبة فراغ وضع المتابعة الرطب التقليدية دون استخدام ضغط خارجي وات-الأسبق-INF نسج عادي ه الزجاج INF حقيبة فراغ الرطب وضع المتابعة مع استخدام الضغط توطيد المغناطيسي ث-جمهورية مقدونيا-INF حصيرة عشوائي ه-الزجاج INF حقيبة فراغ وضع المتابعة الرطب التقليدية دون استخدام ضغط خارجي وات–جمهورية مقدونيا-INF حصيرة عشوائي ه-الزجاج INF حقيبة فراغ الرطب وضع المتابعة مع استخدام الضغط توطيد المغناطيسي ث-جمهورية مقدونيا-ابن حصيرة عشوائي ه-الزجاج ابن حقيبة فراغ وضع المتابعة الرطب التقليدية دون استخدام ضغط خارجي وات–جمهورية مقدونيا-ابن حصيرة عشوائي ه-الزجاج ابن حقيبة فراغ الرطب وضع المتابعة مع استخدام الضغط توطيد المغناطيسي الجدول 1: تفاصيل مكونات وتصنيع ستة سيناريوهات المستخدمة في تصنيع 6-رقائق لدائنية المركب. السيناريو تلفيق متوسط السماكة (ملم) كسر حجم الألياف (%) زيادة في حجم الألياف الكسر (%) إفراغ المجلد جزء (%) انخفاض في حجم الفراغ جزء (%) ث-الأسبق-INF 0.98 ± 0.01 45.65 ± 0.82 ― 3.44 ± 0.46 ― وات-الأسبق-INF 0.86 ± 0.01 51.63 ± 0.87 13 1.74 ± 0.39 49 ث-جمهورية مقدونيا-INF29 2.28 ± 0.04 24.84 ± 1.14 ― 5.09 ± 0.69 ― وات–جمهورية مقدونيا-INF29 1.21 ± 0.01 49.10 ± 0.87 98 1.46 ± 0.24 71 ث-جمهورية مقدونيا-أبون30 3.18 ± 0.01 17.34 ± 0.84 ― 5.81 ± 1.24 ― وات–جمهورية مقدونيا-ابن30 1.99 ± 0.03 26.88 ± 1.99 55 2.71 ± 0.36 53 الجدول 2: متوسط سمك وكسر حجم الألياف وحجم الفراغ جزء من لدائنية 6-رقائق تصنع تحت ستة سيناريوهات مختلفة. نسبة الزيادة في تخفيض الكسر والنسبة المئوية لحجم الألياف في كسر حجم باطلة بسبب الضغط المغناطيسي (n = 6 لكسر حجم الألياف وكسر حجم الفراغ و n = 35 لصفح متوسط سمك؛ وفواصل الثقة 95% لجميع البيانات) هي ونظرا أيضا. السيناريو تلفيق قوة العاطفة (الآلام والكروب الذهنية) زيادة في قوة العاطفة (%) معامل الكسر (GPa) زيادة في معامل الكسر (%) ث-الأسبق-INF 638.9 ± 27.0 ― 24.1 ± 0.5 ― وات-الأسبق-INF 681.1 ± 35.5 7 29.5 ± 0.9 22 ث-جمهورية مقدونيا-INF29 218.9 ± 11.4 ― 8.4 ± 0.3 ― وات–جمهورية مقدونيا-INF29 354.6 ±15.5 62 14.0 ± 0.8 67 ث-جمهورية مقدونيا-ابن30 158.1 ± 8.9 ― 6.8 ± 0.1 ― وات–جمهورية مقدونيا-ابن30 253.5 ± 20.1 60 9.9 ± 0.6 46 الجدول 3: قوة العاطفة ومعامل لدائنية المركب والنسبة الزيادة في خصائص العاطفة بسبب الضغط المغناطيسي (n = 7 لدائنية أدلى به ابن و n = 14 لبقية؛ فواصل الثقة 95% لجميع البيانات). رقم 1: تخطيطي مبسطة لإعداد المركب وضع المتابعة وتطبيق الضغط المغناطيسي، كما هو موضح في المقطع بروتوكول- لهذا الغرض، ندفيب الخمسة والعشرين، تستخدم N52 2.54 × 2.54 × 1.27 سم3 المغناطيس الدائم لتوطيد ممارسة ضغوط على وضع المتابعة المركب. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم- رقم 2: (أ) يولدها تباين الضغط المغناطيسي 1.27 سم3 المغناطيس ندفيب، × × 2.54 N52-2.54 كدالة للفجوة (أي، وضع المتابعة سمك). ويبين اقحم صورة فوتوغرافية للإعداد التجريبية المستخدمة لقياس الضغط المغناطيسي. (ب) الأولية والنهائية المغناطيسي الضغوط التي مورست أثناء علاج من نسج عادي/INF (وات-الأسبق-INF)، mat/INF(WM-RM-INF) عشوائي ولدائنيه (وات–جمهورية مقدونيا-أبون) حصيرة/أبون عشوائي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم- الشكل 3: صور SEM 6-رقائق لدائنية مركب ه-زجاج/الإيبوكسي ملفقة باستخدام عملية حقيبة فراغ رطب وضع المتابعة مع وبدون استخدام الضغط المغناطيسي. (أ) ث-الأسبق-INF (صفح نسج عادي/INF، دون ضغط خارجي)، (ب) WM-الأسبق-INF (نسج عادي/INF صفح، مع الضغط المغناطيسي)، (ج) ث-جمهورية مقدونيا-INF (عشوائي حصيرة/INF صفح، دون ضغط خارجي)، (د) WM-جمهورية مقدونيا-INF ( حصيرة عشوائي/INF صفح، مع الضغط المغناطيسي)، (ه) ث-جمهورية مقدونيا-ابن (عشوائي حصيرة/ابن صفح، دون ضغط خارجي)، (و) WM-جمهورية مقدونيا-ابن (عشوائي حصيرة/ابن صفح، مع الضغط المغناطيسي). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Discussion

تطبيق توحيد ارتفاع الضغط أثناء العلاج من رقق المركب أهمية خاصة لتصنيع عالية الجودة جزء مركب47. إذا لم يتم تطبيق الضغط الخارجي والرقائق علاجه إلا في ظل فراغ، سيتضمن الجزء الأخير عموما ارتفاع محتوى باطلة، ربما تتجاوز 5 في المائة من حجم، و المناطق الغنية الراتنج غير مرغوب فيه48. المحتوى العالي من الفراغ وكسر حجم الألياف منخفضة والمناطق الغنية راتنج هي العوامل المؤثرة سلبا على الخواص الميكانيكية لدائنية المركب. في هذا العمل، وهو وضع بروتوكول تجريبي لتطبيق توحيد ارتفاع الضغط أثناء علاج رقق في عملية وضع المتابعة الرطب حقيبة فراغ وصف29. في هذا الأسلوب، أولاً، وضع المتابعة المركب على استعداد على لوحة أداة أسفل مغناطيسي وفقا لعملية وضع المتابعة الرطب التقليدية حقيبة فراغ. ثم، يتم وضع مجموعة من المغناطيس الدائم، تعلق على صفيحة فولاذية أعلى مغناطيسي، على حقيبة فراغ. في هذه الدراسة، يتم تطبيق المغناطيس مع زيادة درجة حرارة وضع المتابعة إلى 60 درجة مئوية، حيث اللزوجة راتنج يقلل إلى حد كبير. الضغط في أوقات مختلفة، مثل النقطة جيليشن، قد الغلة رقائق مع خصائص مختلفة13،،من4049. يعتمد مستوى الضغط المغناطيسي المطبق على الفجوة بين المغناطيس والمغناطيسية أسفل لوحة. وبالتالي، فإننا نقدم إجراء لقياس ضغط المغناطيسية التي تولدها مغناطيس كدالة للفجوة (أي، وضع المتابعة سمك).

لتحديد مدى فعالية ماكم، الرطب ملفقة لدائنية حقيبة فراغ وضع المتابعة مع مكونات مادية مختلفة باستخدام ستة سيناريوهات مع وبدون الضغط الضغط المغناطيسي. ثم، علينا أن نظهر الخطوات التفصيلية لتوصيف الكسور حجم الفراغ والألياف والمجهرية، وخصائص الكسر المركب لدائنية. لتقييم حجم الكسور لمكونات المركب، الراتنج-الحرق قبالة وهي تعليق الأساليب المستخدمة42. وتبين النتائج المعروضة أن استخدام الضغط الضغط المغناطيسي إلى حد كبير يزيد الكسر حجم الألياف ويقلل محتوى باطلة من الأجزاء. وبالإضافة إلى ذلك، ميكروستروكتورال تحليل للمركب، فحص التصوير بالمجهر الإلكتروني (SEM) المستخدمة، ويعطي نظرة ثاقبة موقع وميزات هندسية من الفراغات15. ويبين الشكل 3 على سبيل المثال، أن استخدام الضغط المغناطيسي أثناء علاج مفيد أيضا في خفض كل من حجم وعدد الفراغات، ومن ثم يقلل من احتمال فشل سابق لأوانه20،24. ونتيجة لذلك، تحسن هذه العوامل كثيرا من خصائص العاطفة لدائنية. ومع ذلك، فعالية ماكم مختلفة تبعاً لنوع مكونات المركب (الراتنج والألياف).

على الرغم من أن تصنيع رقائق مع هذا الأسلوب بسيط، يجب الحرص خلال الترتيب والموضع للمغناطيس الدائم كما أنها تولد ضغط عالي جداً (أي ضغط الحد أقصى من 0.64 الآلام والكروب الذهنية). الحد من هذا الأسلوب هو أن أسفل لوحة أداة يجب أن يكون المغناطيسي، مثل فولاذ المقاوم للصدأ 400 سلسلة، وأنه يجب أن تكون ثابتة ضد الحركة قبل وضع المغناطيس، نظراً لقوة الجذب المغناطيسية قد نقل وتحويل اللوحة إلى أعلى. بالإضافة إلى ذلك، يعتمد الضغط التطبيقية بالمغناطيس على سمك الرقائق. على سبيل المثال، ندفيب، N52-2.54 × 2.54 × 1.27 سم3 الدائم المغناطيس ليست قادرة على توليد ضغط توطيد عالية (0.1 > الآلام والكروب الذهنية) عندما يتجاوز وضع المتابعة مركب السمك 6.5 مم. وفي هذه الحالة، تحتاج إلى مغناطيس أقوى استخدامها لتحقيق مستويات عالية من توطيد.

طريقة عرض مريحة للاستخدام، ولديه ميزة على أجهزة اﻷوتوكﻻف حيث أنها لا تتطلب تكلفة المعدات والأدوات. على الرغم من عدم توضيح هنا، هذا الأسلوب نطاق واسع ينطبق ليس فقط على وضع المتابعة الرطب حقيبة فراغ بل أيضا لسائر عمليات التصنيع للمواد المركبة، مثل الخروج من اﻷوتوكﻻف علاج بريبريجس ونقل الراتنج ساعد فراغ صب (فارتم). وعلاوة على ذلك، يمكن ملفقة المكونات المركبة الكبيرة بسهولة نسبية بانزلاق المغناطيس على طول الكيس فراغ إذا تم استخدام مواد تشحيم مناسبة بين المغناطيس وحقيبة فراغ. وبالإضافة إلى ذلك، على حد علمنا، هذا هو الأسلوب الوحيد الذي يسمح تطبيق الضغط المحلي، فضلا عن غير موحدة على وضع المتابعة مركب. اتجاه المستقبلي لهذا الأسلوب لتصنيع أجزاء المركبة هندسيا معقدة، ولكن بدلاً من وضع المغناطيس على لوحة مسطحة، أنهم قد توضع على العفن المتطابقة، والعلوي.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

يشكر المؤلفون “المحل آلة أمي” في جامعة أوكلاهوما للمساعدة على جعل القالب وإنشاء تلفيق وأعضاء “مختبر أبحاث تصنيع مركب”، الدكتور يوسف ك. حميدي ومحمد عاكف يالسينكايا جاكوب أندرسون لمفيدة المناقشات.

Materials

Plain weave glass fiber Hexcel HexForce 3733 The type of fibers can be substituted with any type of fabrics
Randomly oriented chopped strand glass fiber Fiberglast 248
TenCate EX-1522/IM7 Tencate it is a plain weave carbon/epoxy prepreg
PRO-SET INF-114 Infusion Epoxy Composite Envisions 1758 The type of resin can be substituted with any type of resin suitable for wet lay-up vacuum bag process
PRO-SET INF-211 Medium Infusion Hardener Composite Envisions 1760
EPON 862 Hexion Inc.
EPIKURE Curing Agent 3300 Hexion Inc.
NdFeB, N52-2.54 × 2.54 × 1.27 cm3 K&J Magnetics, Inc. BX0X08-N52 Magnets can be substitued with any type depending on the required pressure and application
OLFA rotary cutter Fibre Glast 1706-A
Tacky tape De-Comp Composites D413Y
Polyester tape De-Comp Composites D574A
Squeegees Fibre Glast 62-A Any type of squeegees can be used
Roller De-Comp Composites D205 Any type of rollers can be used
PTFE-Coated fiberglass fabric sheets McMaster-Carr Supply Company 8577K81
PTFE release agent dry lubricant Miller-Stephenson MS122AD
Perforated release film Fibre Glast 1787-C
Breather cloth De-Comp Composites
Vacuum bag film Rock West Composite WRIGHTLON 7400
Aluminum twist lock vacuum valve De-Comp Composites D401
Vacuum pump Best Value Vacs BVVRS1
Flexible silicone-rubber heat sheets, adhesive backing McMaster-Carr Supply Company 35765K429
400-series steel plate, 6.35 mm-thick The lay-up is prepared on this plate
steel plate, 4.76 mm-thick The magnets are attached to this plate
Aluminum sheet, 0.3-mm thick
Lab stirrer mixer Caframo
Laboratory weigh scale
AccuPyc II 1340 automatic gas pycnometer Micromeritics Instrument Corporation 134/00000/00
Specific gravity cup, 83.2 mL Gardco EW-38000-12
Acrylic cold mounting resin Struers LevoCit
Grinder/polisher Struers LaboSystem
Porcelain crucibles, 30 mL United Scientific Supplies JCT030
Plastic Cups, 12 Oz, clear It is used as epoxy mixing cups
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Amel, H., et al. Introducing a novel manufacturing process for automotive structural/semi structural composite components. Procedia CIRP. 66, 143-146 (2017).
  2. Beardmore, P., Johnson, C. F. The potential for composites in structural automotive applications. Compos Sci Technol. 26 (4), 251-281 (1986).
  3. Irving, P. E., Soutis, C. . Polymer composites in the aerospace industry. , (2015).
  4. Li, Y., Li, N., Gao, J. Tooling design and microwave curing technologies for the manufacturing of fiber-reinforced polymer composites in aerospace applications. Int J Adv Manuf Technol. 70 (1-4), 591-606 (2014).
  5. Mouritz, A. P., Gellert, E., Burchill, P., Challis, K. Review of advanced composite structures for naval ships and submarines. Compos Struct. 53 (1), 21-42 (2001).
  6. Davies, P., Petton, D. An experimental study of scale effects in marine composites. Compos Part A: App Sci Manuf. 30 (3), 267-275 (1999).
  7. Pendhari, S. S., Kant, T., Desai, Y. M. Application of polymer composites in civil construction: A general review. Compos Struct. 84 (2), 114-124 (2008).
  8. Bakis, C. E., et al. Fiber-reinforced polymer composites for construction-State-of-the-art review. J Compos Construct. 6 (2), 73-87 (2002).
  9. Thomas, M. M., Joseph, B., Kardos, J. L. Experimental characterization of autoclave-cured glass-epoxy composite laminates: Cure cycle effects upon thickness, void content, and related phenomena. Polym Compos. 18 (3), 283-299 (1997).
  10. Michaud, V., Mortensen, A. Infiltration processing of fibre reinforced composites: Governing phenomena. Compos Part A: App Sci Manuf. 32 (8), 981-996 (2001).
  11. Wood, J. R., Bader, M. G. Void control for polymer-matrix composites (2): Experimental evaluation of a diffusion model for the growth and collapse of gas bubbles. Compos Manuf. 5 (2), 149-158 (1994).
  12. Abraham, D., Matthews, S., McIlhagger, R. A comparison of physical properties of glass fibre epoxy composites produced by wet lay-up with autoclave consolidation and resin transfer moulding. Compos Part A: App Sci Manuf. 29 (7), 795-801 (1998).
  13. Liu, L., Zhang, B. M., Wang, D. F., Wu, Z. J. Effects of cure cycles on void content and mechanical properties of composite laminates. Compos Struct. 73 (3), 303-309 (2006).
  14. Park, S. Y., Choi, W. J., Choi, H. S. The effects of void contents on the long-term hygrothermal behaviors of glass/epoxy and GLARE laminates. Compos Struct. 92 (1), 18-24 (2010).
  15. Hamidi, Y. K., Aktas, L., Altan, M. C. Three-dimensional features of void morphology in resin transfer molded composites. Compos Part A: App Sci Manuf. 65 (7), 1306-1320 (2005).
  16. Pucci, M. F., Liotier, P. -. J., Drapier, S. Capillary wicking in a fibrous reinforcement-orthotropic issues to determine the capillary pressure components. Compos Part A: App Sci Manuf. 77, 133-141 (2015).
  17. Pucci, M. F., et al. Wetting and swelling property modifications of elementary flax fibres and their effects on the Liquid Composite Molding process. Compos Part A: App Sci Manuf. 97, 31-40 (2017).
  18. Jeong, H. Effects of voids on the mechanical strength and ultrasonic attenuation of laminated composites. J Compos Mater. 31 (3), 276-292 (1997).
  19. Almeida, S. F. M., Neto, Z. d. S. N. Effect of void content on the strength of composite laminates. Compos Struct. 28 (2), 139-148 (1994).
  20. Varna, J., Joffe, R., Berglund, L. A., Lundström, T. Effect of voids on failure mechanisms in RTM laminates. Compos Sci Technol. 53 (2), 241-249 (1995).
  21. Hagstrand, P. O., Bonjour, F., Månson, J. A. The influence of void content on the structural flexural performance of unidirectional glass fibre reinforced polypropylene composites. Compos Part A: App Sci Manuf. 36 (5), 705-714 (2005).
  22. Mouritz, A. Ultrasonic and interlaminar properties of highly porous composites. J Compos Mater. 34 (3), 218-239 (2000).
  23. Maragoni, L., Carraro, P., Peron, M., Quaresimin, M. Fatigue behaviour of glass/epoxy laminates in the presence of voids. Int J Fatigue. 95, 18-28 (2017).
  24. Chambers, A., Earl, J., Squires, C., Suhot, M. The effect of voids on the flexural fatigue performance of unidirectional carbon fibre composites developed for wind turbine applications. Int J Fatigue. 28 (10), 1389-1398 (2006).
  25. Judd, N. C., Wright, W. Voids and their effects on the mechanical properties of composites- an appraisal. SAMPE J. 14, 10-14 (1978).
  26. Ghiorse, S. Effect of void content on the mechanical properties of carbon/epoxy laminates. SAMPE Quart. 24 (2), 54-59 (1993).
  27. Lambert, J., Chambers, A., Sinclair, I., Spearing, S. 3D damage characterisation and the role of voids in the fatigue of wind turbine blade materials. Compos Sci Technol. 72 (2), 337-343 (2012).
  28. Mesogitis, T., Skordos, A., Long, A. Uncertainty in the manufacturing of fibrous thermosetting composites: a review. Compos Part A: App Sci Manuf. 57, 67-75 (2014).
  29. Aktas, L., Hamidi, Y., Altan, M. C. Effect of moisture on the mechanical properties of resin transfer molded composites-part I: absorption. J Mater Process Manuf Sci. 10 (4), 239-254 (2002).
  30. Selzer, R., Friedrich, K. Mechanical properties and failure behaviour of carbon fibre-reinforced polymer composites under the influence of moisture. Compos Part A: App Sci Manuf. 28 (6), 595-604 (1997).
  31. Costa, M. L., Rezende, M. C., Almeida, S. F. M. Effect of void content on the moisture absorption in polymeric composites. Polym Plast Technol Eng. 45 (6), 691-698 (2006).
  32. Muric-Nesic, J., Compston, P., Stachurski, Z. On the void reduction mechanisms in vibration assisted consolidation of fibre reinforced polymer composites. Compos Part A: App Sci Manuf. 42 (3), 320-327 (2011).
  33. Walczyk, D., Kuppers, J. Thermal press curing of advanced thermoset composite laminate parts. Compos Part A: App Sci Manuf. 43 (4), 635-646 (2012).
  34. Khan, L. A., Mahmood, A. H., Ahmed, S., Day, R. J. Effect of double vacuum bagging (DVB) in quickstep processing on the properties of 977-2A carbon/epoxy composites. Polym Compos. 34 (6), 942-952 (2013).
  35. Kwak, M., Robinson, P., Bismarck, A., Wise, R. Microwave curing of carbon-epoxy composites: penetration depth and material characterisation. Compos Part A: App Sci Manuf. 75, 18-27 (2015).
  36. Agius, S., Magniez, K., Fox, B. Cure behaviour and void development within rapidly cured out-of-autoclave composites. Compos Part B: Eng. 47, 230-237 (2013).
  37. Davies, L., et al. Effect of cure cycle heat transfer rates on the physical and mechanical properties of an epoxy matrix composite. Compos Sci Technol. 67 (9), 1892-1899 (2007).
  38. Pishvar, M., Amirkhosravi, M., Altan, M. C. Applying magnetic consolidation pressure during cure to improve laminate quality: a comparative analysis of wet lay-up and vacuum assisted resin transfer molding processes. ASME Int Mech Eng Cong Expos Proc. , (2017).
  39. Amirkhosravi, M., Pishvar, M., Altan, M. C. Improving laminate quality in wet lay-up/vacuum bag processes by magnet assisted composite manufacturing (MACM). Compos Part A: App Sci Manuf. 98, 227-237 (2017).
  40. Pishvar, M., Amirkhosravi, M., Altan, M. C. Magnet assisted composite manufacturing: A novel fabrication technique for high-quality composite laminates. Polym Compos. , (2017).
  41. . . ASTM D2584-11 Standard test method for ignition loss of cured reinforced resins. , (2011).
  42. Anderson, J. P., Altan, M. C. Properties of composite cylinders fabricated by bladder assisted composite manufacturing. J Eng Mater Technol. 134 (4), 044501 (2012).
  43. Webb, P. A. Volume and density determinations for particle technologists. Micromeritics Instru. Corp. 01, (2001).
  44. . . ASTM D3171-15 Standard test methods for constituent content of composite materials. , (2015).
  45. Anderson, J. . Manufacturing and microstructural modeling of geometrically complex composite components produced by bladder assisted composite manufacturing (BACM). , (2013).
  46. . . ASTM D790-15, Standard test methods for flexural properties of unreinforced and reinforced plastics and electrical insulating materials. , (2015).
  47. Yalcinkaya, M. A., Sozer, E. M., Altan, M. C. Fabrication of high quality composite laminates by pressurized and heated-VARTM. Compos Part A: App Sci Manuf. 102, 336-346 (2017).
  48. Chang, T., Zhan, L., Tan, W., Li, S. Effect of autoclave pressure on interfacial properties at micro-and macro-level in polymer-matrix composite laminates. Fiber Polym. 18 (8), 1614-1622 (2017).
  49. Stringer, L. G. Optimization of the wet lay-up/vacuum bag process for the fabrication of carbon fibre epoxy composites with high fibre fraction and low void content. Composites. 20 (5), 441-452 (1989).

Tags

Magnet Assisted Composite ManufacturingMACMVacuum BagLay-upHigh Consolidation PressureLow-costSimpleLarge Complex PartsWet-layerPrepregVARTMNeodymium MagnetsPlain Weave Glass FiberEpoxy ResinCaul PlatePTFE ReleaseSilicone Heat SheetPTFE-coated Fiberglass Release FilmVacuum Bagging

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Pishvar, M., Amirkhosravi, M., Altan, M. C. Magnet Assisted Composite Manufacturing: A Flexible New Technique for Achieving High Consolidation Pressure in Vacuum Bag/Lay-Up Processes. J. Vis. Exp. (135), e57254, doi:10.3791/57254 (2018).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image