prezentare materiale compozite

MATERIALELE COMPOZITEMATERIALELE COMPOZITE MATERIALELE VIITORULUIMATERIALELE VIITORULUI

Disciplina: Materii prime si materialeDisciplina: Materii prime si materiale

Prof. Paun LarisaProf. Paun LarisaColegiul Tehnic Costin D. Nenitescu, CraiovaColegiul Tehnic Costin D. Nenitescu, Craiova

CUPRINS CUPRINS

IntroducereIntroducere Ce sunt compozitele?Ce sunt compozitele? Avantaje Avantaje Definitie Definitie

Materiale compozite polimericeMateriale compozite polimerice Materiale compozite polimericeMateriale compozite polimerice Elemente componenteElemente componente Clasificarea materialelor compozite polimericeClasificarea materialelor compozite polimerice Matricea polimericaMatricea polimerica Materiale complementareMateriale complementare

ProcedeeProcedee de de fabricatie, utilizarifabricatie, utilizari Procedee de fabricProcedee de fabricareare Utilizari curenteUtilizari curente

IntrebariIntrebari Informatii suplimentareInformatii suplimentare BibliografieBibliografie ConcluziiConcluzii

INTRODUCEREINTRODUCERE

Materiale compozite – materialele viitoruluiMateriale compozite – materialele viitorului

CE SUNT MATERIALELE COMPOZITE?CE SUNT MATERIALELE COMPOZITE?

CompoziteleCompozitele, integrate în viaţa modernă, sunt una dintre componentele , integrate în viaţa modernă, sunt una dintre componentele acesteia. De la industrie la joc, ele ne înconjoară; în laborator, nimic nu se acesteia. De la industrie la joc, ele ne înconjoară; în laborator, nimic nu se mai face fără ele; ele ne transportă. Ce ar fi automobilul, aviaţia, navetele mai face fără ele; ele ne transportă. Ce ar fi automobilul, aviaţia, navetele spaţiale fără ele?spaţiale fără ele?

Ca o definiţie generală, Ca o definiţie generală, materialele compozitematerialele compozite sunt amestecuri de două sunt amestecuri de două sau mai multe componente, ale căror proprietăţi se potenţează reciproc, sau mai multe componente, ale căror proprietăţi se potenţează reciproc, rezultând un material cu proprietăţi superioare celor specifice fiecărui rezultând un material cu proprietăţi superioare celor specifice fiecărui component în parte.component în parte.

Este foarte potrivită folosirea noţiunii de Este foarte potrivită folosirea noţiunii de sinergiesinergie, care desemnează , care desemnează rezultatul unitar produs prin asocierea şi dozarea convenabilă a rezultatul unitar produs prin asocierea şi dozarea convenabilă a caracteristicilor unor caracteristicilor unor ccomponente. Astfel, aceste componente vor omponente. Astfel, aceste componente vor „coopera”, deficienţele unora fiind suplinite de calităţile altora, conferind „coopera”, deficienţele unora fiind suplinite de calităţile altora, conferind ansamblului proprietăţi pe care nici un component nu le poate avea.ansamblului proprietăţi pe care nici un component nu le poate avea.

Problemele apărute în încercarea de a defini cât mai Problemele apărute în încercarea de a defini cât mai exact materialele compozite sunt o dovadă a exact materialele compozite sunt o dovadă a domeniului extrem de largdomeniului extrem de larg pe care îl ocupă acest tip pe care îl ocupă acest tip de materiale, domeniu aflat într-o continuă şi rapidă de materiale, domeniu aflat într-o continuă şi rapidă extindere (există un număr imens de combinaţii extindere (există un număr imens de combinaţii posibile între două sau mai multe componente). posibile între două sau mai multe componente).

AvantajulAvantajul major, esenţial al major, esenţial al materialelor compozitematerialelor compozite constă în constă în posibilitatea modulării proprietăţilorposibilitatea modulării proprietăţilor şi şi obţinereaobţinerea,, în acest fel în acest fel,, a unei game foarte variate de a unei game foarte variate de materiale, a căror utilizare se poate extinde în aproape materiale, a căror utilizare se poate extinde în aproape toate domeniile de activitate tehnică şi nu numai. toate domeniile de activitate tehnică şi nu numai.

AVANTAJEAVANTAJE

Încercările de obţinere a unor noi materiale Încercările de obţinere a unor noi materiale superperformansuperperformantte au condus la dezvoltarea unei clase e au condus la dezvoltarea unei clase de produşi cunoscuţi sub denumirea de materiale de produşi cunoscuţi sub denumirea de materiale compozite.compozite.

Prin definiţie, conceptul de "Prin definiţie, conceptul de "compozitcompozit" este atribuit unui " este atribuit unui sistem complex, alcătuit din mai multe materiale de sistem complex, alcătuit din mai multe materiale de natură diferită. În această categorie intră o clasă foarte natură diferită. În această categorie intră o clasă foarte vastă de produşi. vastă de produşi.

Acest lucru este determinat de faptul că posibilităţile de Acest lucru este determinat de faptul că posibilităţile de modificare a modificare a constituenţilor de bazăconstituenţilor de bază, a tehnicilor de , a tehnicilor de ""asamblareasamblare" şi de " şi de fabricarefabricare, a nivelului de , a nivelului de performanţăperformanţă şi şi costuluicostului sunt practic infinite. sunt practic infinite.

DEFINITIEDEFINITIE

MATERIALE COMPOZITE MATERIALE COMPOZITE POLIMERICEPOLIMERICE


Având în vedere vastitatea subiectului abordat, vom Având în vedere vastitatea subiectului abordat, vom dezdezbatebate doar doar materialele compozitematerialele compozite polimericepolimerice. . Acest lucru se datoreaza si faptuluiAcest lucru se datoreaza si faptului că ele au cea mai că ele au cea mai largă şi variată paletă de utilizare.largă şi variată paletă de utilizare.

Compozitele polimerice sunt materiale alcătuite, în Compozitele polimerice sunt materiale alcătuite, în principiu, dintr-un principiu, dintr-un compus macromolecularcompus macromolecular şi un şi un agent de ranforsareagent de ranforsare sau sau dede umpluturăumplutură. .

Scopul acestei asocieri constă în obţinerea unor Scopul acestei asocieri constă în obţinerea unor materiale cu rezistenţe mecanice deosebite, capabile materiale cu rezistenţe mecanice deosebite, capabile să înlocuiască aluminiul şi aliajele sale, precum şi alte să înlocuiască aluminiul şi aliajele sale, precum şi alte materiale metalice.materiale metalice.

MATERIALE COMPOZITE POLIMERICEMATERIALE COMPOZITE POLIMERICE

Compusul macromolecular utilizat în acest scop poate fi un Compusul macromolecular utilizat în acest scop poate fi un polimer termoplastic sau termoreactiv şi este denumit polimer termoplastic sau termoreactiv şi este denumit matrice polimericămatrice polimerică. .

Agentul de ranforsareAgentul de ranforsare sau sau de umpluturăde umplutură este dispersat este dispersat omogen în matricea polimerică, dar nu se dizolvă în omogen în matricea polimerică, dar nu se dizolvă în aceasta. aceasta.

Fără îndoială însă, ambele componente Fără îndoială însă, ambele componente acţionează acţionează concertatconcertat. Componentele individuale şi interfaţa dintre . Componentele individuale şi interfaţa dintre acestea pot fi identificate prin metode fizice, iar acestea pot fi identificate prin metode fizice, iar comportarea şi proprietăţile interfeţei controlează comportarea şi proprietăţile interfeţei controlează proprietăţile materialului compozit.proprietăţile materialului compozit.

ProprietăţileProprietăţile materialului compozit sunt total materialului compozit sunt total diferitediferite şi şi netnet superioaresuperioare faţă de cele ale componentelor individuale. faţă de cele ale componentelor individuale.

ELEMENTE COMPONENTEELEMENTE COMPONENTE

CLASIFICAREA MATERIALELOR COMPOZITE CLASIFICAREA MATERIALELOR COMPOZITE POLIMERICEPOLIMERICE

după natura componentelor participante la după natura componentelor participante la formarea acestora este următoareaformarea acestora este următoarea::

Compozite polimerice

Cu umpluturi poroase

Compozite macroscopice

Polimeri armati

Compozite polimerice

cu umpluturi poroase

Cu umpluturi ceramice

Betoane

Cu umpluturi pe baza de lemn

Prin

polimeriza-re

in situ

Impregna-re

cu polimeri

Cu emulsii polimerice

Monomer cu

materiale de

constructii

Sisteme impregnate

Prin Polimeriza-

re vinilica

Prin poli-

condensare

Compozitepolimerice

macroscopice

Lacuri deacoperire

MaterialePlastice

stratificateAdezivi

Materiale plastice

expandate(celulare)

Cu tesaturitextile

Cu hartieCu porideschisi

Cu poriinchisi

Polimeri armati

Cu materialepulverulente

Cu umpluturilamelare

Cu fibre

ElastomeriSarjati

Materialeplastice sarjate

Cu fibrecontinue

Cu fibrescurte

Cu fibre inaltorientate

Cu fibreneorientate

Una din componentele de bază necesare obţinerii Una din componentele de bază necesare obţinerii materialelor compozite organice o constituie materialelor compozite organice o constituie matricea matricea polimericăpolimerică..

Funcţie de proprietăţile compozitelor obţinute, polimerii Funcţie de proprietăţile compozitelor obţinute, polimerii utilizaţi se pot grupa în trei clase:utilizaţi se pot grupa în trei clase:

I I - Polimeri cu performanţe - Polimeri cu performanţe mediimedii..IIII - Polimeri cu "performanţe - Polimeri cu "performanţe înalteînalte", dar cu ", dar cu

termostabilitate redusătermostabilitate redusă..III III - - Polimeri termostabiliPolimeri termostabili cu performanţe cu performanţe ridicateridicate. .

La rândul lor, toate cele trei clase de polimeri pot fi: La rândul lor, toate cele trei clase de polimeri pot fi: termoplasticitermoplastici, , termoreactivitermoreactivi sau sau elastomerielastomeri..

MATRICEA POLIMERICAMATRICEA POLIMERICA

Materialele complementareMaterialele complementare, utilizate în scopul , utilizate în scopul ranforsării matricei sau pentru inducerea proprietăţii de ranforsării matricei sau pentru inducerea proprietăţii de autolubrifiere materialului compozit, diferă între ele prin autolubrifiere materialului compozit, diferă între ele prin natura chimicănatura chimică şi şi configuraţieconfiguraţie..

După După configuraţieconfiguraţie, materialele complementare se împart , materialele complementare se împart în două mari categorii : în două mari categorii : fibrefibre şi şi particuleparticule,, fiecare fiecare categorie incluzând numeroase alte tipuri, diferenţiate categorie incluzând numeroase alte tipuri, diferenţiate după mărime, după raportul lungime/diametru şi după după mărime, după raportul lungime/diametru şi după compoziţia chimică în secţiune transversală.compoziţia chimică în secţiune transversală.

MATERIALE COMPLEMENTAREMATERIALE COMPLEMENTARE

a) a) b) b) c)c)

a — fibre dispuse unidirecţional ; a — fibre dispuse unidirecţional ;

b — fibre dispuse bidirecţional (tip ţesătură);b — fibre dispuse bidirecţional (tip ţesătură);

c — fibre cu dispunere spaţială (împletitură în c — fibre cu dispunere spaţială (împletitură în volum).volum).

Modalităţi de dispunere a fibrelor Modalităţi de dispunere a fibrelor continue în matrice :continue în matrice :

PROCEDEE DE FABRICARE PROCEDEE DE FABRICARE & UTILIZARI& UTILIZARI


Procedeele de fabricare a pieselor din materiale compozite cu matrice organică Procedeele de fabricare a pieselor din materiale compozite cu matrice organică s-au diversificat foarte mult prin adaptarea lor la condiţiile concrete care pot s-au diversificat foarte mult prin adaptarea lor la condiţiile concrete care pot fi asigurate la nivelul producţiei, un rol însemnat avându-l de asemenea, fi asigurate la nivelul producţiei, un rol însemnat avându-l de asemenea, precizia dimensională şi cerintele de calitate impuse. În principiu, tehnicile precizia dimensională şi cerintele de calitate impuse. În principiu, tehnicile uzuale folosite în prezent constau în:uzuale folosite în prezent constau în:

Formarea prin pulverizareaFormarea prin pulverizarea Formarea prin compactareFormarea prin compactare FormareaFormarea prin răsucire filamentarăprin răsucire filamentară Formarea prin pultruziuneFormarea prin pultruziune Turnarea gravitaţionalăTurnarea gravitaţională Turnarea sub presiuneTurnarea sub presiune Formarea prin injecţieFormarea prin injecţie Infiltrarea prin centrifugareInfiltrarea prin centrifugare Formarea prin stratificare continuăFormarea prin stratificare continuă sau sau laminarealaminarea Formarea prin presare la rece sau la cald Formarea prin presare la rece sau la cald sausau matriţarea matriţarea ExtrudareaExtrudarea Tehnologii moderneTehnologii moderne (ex.(ex. structuri hibride de tip „sandwich”structuri hibride de tip „sandwich”))

PROCEDEE DE FABRICAREPROCEDEE DE FABRICARE

UTILIZĂRI CURENTE ALE MATERIALELOR COMPOZITE UTILIZĂRI CURENTE ALE MATERIALELOR COMPOZITE

POLIMERICEPOLIMERICE Industria aeronauticăIndustria aeronautică Aplicaţii la temperaturi ridicateAplicaţii la temperaturi ridicate Sisteme aerospaţiale şi racheteSisteme aerospaţiale şi rachete Aplicaţii în marinăAplicaţii în marină Protecţia clădirilor împotriva efectelor cutremurelorProtecţia clădirilor împotriva efectelor cutremurelor Construcţia de maşini şi aplicaţii comercialeConstrucţia de maşini şi aplicaţii comerciale Construcţii şi lucrări publiceConstrucţii şi lucrări publice Industria chimicăIndustria chimică Transporturi şi telecomunicaţiiTransporturi şi telecomunicaţii Industria mobileiIndustria mobilei ArtăArtă Aplicaţii particulare:Aplicaţii particulare:

Veliere multicoc (catamaran)Veliere multicoc (catamaran) SkiurileSkiurile EolieneleEolienele Butelii de gazButelii de gaz Tuburi pentru instalaţiile off-shoreTuburi pentru instalaţiile off-shore Aplicaţii biomecaniceAplicaţii biomecanice Cabine de telefericCabine de teleferic

Prima construcţie protejată împotriva efectelor Prima construcţie protejată împotriva efectelor cutremurelor a fost clădirea Foothillcutremurelor a fost clădirea Foothill Communities Law Communities Law

and Justice Center, SUA (la 20 km de San Andreas)and Justice Center, SUA (la 20 km de San Andreas)

Cea mai scumpă maşină din lume cu caroserie Cea mai scumpă maşină din lume cu caroserie din compozit (după cele din tehnica spaţială) din compozit (după cele din tehnica spaţială) DiMora Natalia SLS2 – 2 milioane de dolariDiMora Natalia SLS2 – 2 milioane de dolari

INTREBARIINTREBARI


? INTREBARI ?? INTREBARI ?

Ce este un compozit?Ce este un compozit?

Care Care sunt avantajele principale ale materialelor sunt avantajele principale ale materialelor compozitecompozite??

Care Care sunt elementele componente sunt elementele componente ale cale compozitelompoziteloror polimericepolimerice??

Enumerati cateva procedee de fabricare a materialelor Enumerati cateva procedee de fabricare a materialelor compozite polimericecompozite polimerice..

Enumerati cateva modalitati de utilizareEnumerati cateva modalitati de utilizare a a materialelor materialelor compozite polimericecompozite polimerice..

INFORMATII SUPLIMENTAREINFORMATII SUPLIMENTARE

http://ro.wikipedia.org/wiki/Material_compozit

http://facultate.regielive.ro/cursuri/stiinta-materialelor/materiale-compozite-74512.html

http://www.compozite.net/

http://mihaelabucur.blogspot.ro/2009/05/materiale-compozite-i.html

BIBLIOGRAFIE BIBLIOGRAFIE

Hubca Gh., ş.a., Hubca Gh., ş.a., Materiale compoziteMateriale compozite, Editura , Editura Tehnică, Bucureşti, 1999Tehnică, Bucureşti, 1999

Ştefănescu Florin, ş.a., Ştefănescu Florin, ş.a., Materialele viitorului se Materialele viitorului se fabrică azi: Materiale compozitefabrică azi: Materiale compozite, Editura Didactică şi , Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1996Pedagogică, Bucureşti, 1996

Daniel Gay, Daniel Gay, Matériaux CompositesMatériaux Composites – 3e édition revue – 3e édition revue et augmentee, Hermes, Paris, 1991et augmentee, Hermes, Paris, 1991

*** *** Les Composites dans l'artLes Composites dans l'art, Centre de Promotion , Centre de Promotion des Composites, Paris, 1992des Composites, Paris, 1992

Liana Balteş, Liana Balteş, Introducere în structura, proprietăţile şi Introducere în structura, proprietăţile şi utilizările materialelor compoziteutilizările materialelor compozite, Editura Luxlibris, , Editura Luxlibris, Braşov, 2003Braşov, 2003

RETINEM!RETINEM! Conceptul deConceptul de " "compozitcompozit"" este atribuit unui sistem complex, alcătuit din mai este atribuit unui sistem complex, alcătuit din mai

multe materiale de natură diferită.multe materiale de natură diferită.

Avantaje:Avantaje:domeniului extrem de largdomeniului extrem de largposibilitatea modulării proprietăţilorposibilitatea modulării proprietăţilor

Compozitele polimerice sunt materiale alcătuite, în principiu, dintr-un Compozitele polimerice sunt materiale alcătuite, în principiu, dintr-un compus compus macromolecularmacromolecular şi un şi un agent de ranforsareagent de ranforsare sau sau de umpluturăde umplutură..

ProprietăţileProprietăţile materialului compozit sunt total materialului compozit sunt total diferitediferite şi şi netnet superioaresuperioare faţă de faţă de cele ale componentelor individuale.cele ale componentelor individuale.

Procedee de fabricare: Procedee de fabricare: formarea prin pulverizare, prin compactare, prin răsucire filamentară, prin formarea prin pulverizare, prin compactare, prin răsucire filamentară, prin pultruziunepultruziune, t, turnarea gravitaţională , sub presiune, formarea prin injecţie, urnarea gravitaţională , sub presiune, formarea prin injecţie, infiltrarea prin centrifugareinfiltrarea prin centrifugare, f, formarea prin stratificare continuă sau laminareaormarea prin stratificare continuă sau laminarea, , fformarea prin presare la rece sau la cald sau matriţareaormarea prin presare la rece sau la cald sau matriţarea, e, extrudareaxtrudarea, , ttehnologii moderne (ex. structuri hibride de tip „sandwich”)ehnologii moderne (ex. structuri hibride de tip „sandwich”)

UtilizareUtilizarea a materialelor compozite polimerice:materialelor compozite polimerice:

prezentare materiale compozite

Education