پیش‌نویس:تافتینگ (کامپوزیت)

کامپوزیت‌های چند‌لایه به طور گسترده در بسیاری از زمینه‌های صنعتی مانند حمل‌و‌نقل، ساخت‌و‌ساز، انرژی و دفاع استفاده می‌شود. در مقایسه با مواد فلزی، کامپوزیت‌های چند لایه عملکرد مکانیکی بهتری مانند استحکام و سختی ویژه بالا دارند. با این حال، لایه‌بندی ساختارهای الیافی لایه‌ای دوبعدی محدودیت‌هایی از جمله هزینه بالا و برخی خواص مکانیکی ضعیف مانند برش بین لایه‌ای را نشان داده است. بنابراین، مقدار قابل توجهی کار روی توسعه پریفرم‌های سه بعدی با تقویت‌کننده‌های چگالی بالا در صفحه باید انجام شود. این کار درج الیاف اتصال برای لایه‌های اتصال را ارائه می‌کند که خواص مکانیکی عالی لایه‌ها را برای بهبود مقاومت در برابر لایه‌برداری و مقاومت ضربه نشان می‌دهد.

در زمینه مواد کامپوزیتی، تافتینگ یک فناوری آزمایشی برای تقویت موضعی پلاستیک‌های تقویت شده با الیاف پیوسته در امتداد جهت z، با هدف افزایش مقاومت برشی و لایه لایه شدن سازه است. یا به عبارتی تافتینگ یک فرآیند تولید مبتنی بر منسوجات است که شامل قرار دادن نخ‌ها از طریق ضخامت در پارچه خشک با استفاده از فرآیند سوزن‌دوزی مانند است.

این فرآیند شامل وارد کردن یک نخ از طریق یک پارچه خشک لایه‌ای، با استفاده از سوزنی است که پس از وارد کردن، در امتداد همان مسیر حرکت می‌کند و حلقه‌ای از نخ را در پایین سازه می‌گذارد. این یک فناوری توسعه یافته و در مسیر تولید تزریق رزین ترموست استفاده می‌شود، با این حال در حال حاضر در حال بحث است که آیا پیش‌آهنگ‌ها نیز می‌توانند با موفقیت توفت شوند یا خیر.

این کار شبیه دوخت است، اما از این جهت متفاوت است که تافتینگ فقط نیاز به دسترسی از یک طرف پریفرم دارد. بسته به تجهیزات مورد استفاده، تمام اشکال و فرم‌ها ممکن است به طور بالقوه توسط تافت تقویت شوند. چگالی الیاف z وارد شده می تواند با توجه به الگوی بارگذاری مورد انتظار متفاوت باشد. از سوی دیگر، افزایش خواص z در پریفرم خشک نسبتاً کم است زیرا تافتینگ فاقد نیروی مناسب است. در نتیجه، قبل از ادغام، کار با پریفرم‌های تافتی آسان‌تر از نمونه‌های تقویت نشده نیست. در واقع حلقه‌ها می‌توانند پیچیدگی بیشتری را برای فرآیند تزریق رزین نشان دهند زیرا می‌توانند یکپارچگی ساختار را پیچیده کنند.

روش کار

تهیه نمونه کامپوزیت تافتی پس از مرحله تافتینگ، پریفرم‌های سه بعدی توفت شده با یک رزین اپوکسی توسط فرآیند تزریق رزین مایع تزریق می‌شوند. هنگامی که قسمت جلوی رزین به دریچه (خروجی رزین) می‌رسد، لوله‌ها بسته می‌شوند و تغذیه رزین برای حفظ خلاء متوقف می‌شود. سیستم انفوزیون به مدت بیست و چهار ساعت در دمای اتاق باقی می‌ماند و سپس در کوره قرار می‌گیرد.

کاربرد

تافتینگ در مقایسه با بافندگی سه بعدی یا بافندگی سه بعدی برای گنجاندن الیاف z در کامپوزیت‌های چند لایه، روشی مقرون به صرفه و انعطاف پذیرتر در نظر گرفته می‌شود.

به عنوان یک روش پیشرفته برای تقویت کامپوزیت در ضخامت و همچنین توسعه پریفرم‌های سه بعدی، با استفاده از تکنولوژی تافتینگ، کامپوزیت‌های ضخیم تافتی انجام می‌شود. می توان اثر لایه‌لایه شدن را کاهش داد و مقاومت ضربه و تحمل آسیب را افزایش داد. در مقایسه با بافت سه بعدی، علاقه اصلی تافتینگ امکان تقویت از طریق ضخامت یا انجام پیوند بین لایه‌ها در جایی است که در آن قرار دارد.

تافتینگ با استفاده از رشته های نازک آلیاژ حافظه دار یک رویکرد موثر برای ارائه ورقه‌های الیاف پلیمری با ویژگی‌های دوگانه مقاومت لایه‌لایه شدن حالت اول و بسته شدن ترک لایه‌لایه است. رشته‌های SMA را می‌توان با استفاده از فرآیند تافتینگ معمولی از طریق ضخامت پریفرم‌های پارچه خشک وارد کرد. لمینت پرزدار به دلیل ایجاد یک منطقه فرآیند پل زدن در مقیاس بزرگ در امتداد شکاف لایه‌لایه، چقرمگی شکست بین لایه‌ای را به شدت بهبود می‌بخشد.

نخ تافتینگ

توسعه و بکارگیری نخ‌های تخصصی پیوسته تافتینگ از جنبه‌های ضروری این تکنیک است. نخ باید نه تنها برای تافتینگ مناسب باشد، بلکه باید با فرآیندهای قالب گیری رزین مایع برای ساخت کامپوزیت‌ها و با الزامات عملکرد مکانیکی و دوام بعدی در کامپوزیت نهایی سازگار باشد. اگرچه گاهی اوقات از یدک‌های الیاف پیوسته غیرتخصصی برای تافتینگ استفاده می‌شود.

سوزن تافتینگ

سوزن‌های تافتینگ به طور ویژه با یک سوراخ شیبدار در نوک سوزن "چشم" طراحی شده‌اند تا امکان وارد کردن حلقه‌های نخ به پیش فرم خشک را بدون در هم تنیدگی فراهم کند.

درج نخ

عمق نفوذ سوزن را می توان متناسب با نیازهای مختلف، حداکثر تا حدود 38 میلی متر تنظیم کرد. این محدودیت به دلیل طول سوزن و همچنین حرکت آن است که ممکن است به طور مستقل قابل کنترل باشد یا در مورد سرهای تافتینگ کاملاً مکانیکی، توسط هندسه مکانیسم داخلی ابزار محدود شود. اگر از پریفرم‌های خشک با بافت آزاد استفاده شود، به نظر می‌رسد اندازه سوزن مشکل کمی از نظر شکستن الیاف ایجاد می‌کند و فقط رشته‌های کمی به عنوان الیاف آسیب می‌بینند.

همچنین ببینید

پین Z

لینک های خارجی

• صفحه دانشگاه کرانفیلد با توضیحات واحد تافتینگ