Kövess minket!

NewsletterGoogle+RSS
Feliratkozom a heti hírlevélre

Utolsó hozzászólások

2017. 07. 27. - 09:10KGabi

Mi is tudunk munkát adni: mérnököknek  Jooble 

2017. 06. 20. - 20:31Hitetlen Tamás

Ez a cikk egy idealista naíva.

A cél dátum 2067-2117. A holdrajutás 1968(?) Marsra még csak szonda és robot jutott.

A Bioszféra 2 program megbukott. Voltak sikeresebb kísérletek, de kísérletek.

2017. 05. 23. - 09:12Anonymous

Hiya very cool web site!! Guy .. Excellent .. Superb

.. I'll bookmark your blog and take the feeds also? I'm satisfied to find numerous helpful info here in the put

up, we need develop extra techniques on this regard, thank you for sharing.

. . . . .

Súlyos téma II.

2010.07.20.
Stabilabb az alumíniumnál – törésálló szálerősített kompozitok

Mivel a szénszálas polimerek előállítása és megmunkálása a fémekével nem összehasonlítható, temérdek kutatásra és fejlesztésre van még szükség az ipar e szegmensében. Ezeket az anyagokat nem öntik, nem hengerelik, hanem „szövik vagy fontolják”, ragasztják, „égetik”, stb. Hatalmas előnye a technológiának, hogy komplex, nagy terjedelmű elemek is előállíthatók egyetlen darabban. Sajnos azonban ma még nem kiforrott és igen ritka a szénszálas polimerek tömegtermelésének technológiája.

Napjainkban a szénszálak előállítása leggyakrabban poliakrinitrilből (PAN) történik. A szénszálgyártás első lépése a PAN részleges oxidációval történő stabilizációja, ahol a PAN-szálköteget oxigén jelenlétében néhány percig 200–350 °C-on hőkezelik. Az itt létrejött termék az ún. oxidált szál, ami a reakciókörülményektől függően kb. 62% szenet, 21% nitrogént, 13% oxigént és 4% hidrogént tartalmaz.

A második lépés a stabilizált szál pirolízise, más szóval elszenesítése. Ennek során a szálakat inert (oxigénmentes) közegben kb. 800 °C-ra hevítik, így kialakulnak a már szinte kizárólag szénatomot tartalmazó, egymáshoz közvetlenül kapcsolódó aromás gyűrűkből álló láncok. Ez a termék már 90% fölötti széntartalommal bíró szénszál.

A harmadik lépés a grafitizáció, melynek során a szálat kb. 1000-3000 °C-os hőmérsékleten inert atmoszférában nyújtják és hevítik. Ennek eredménye a grafitszál, melynek széntartalma már csaknem 100%. A nyújtás hatására a szénatomok rendkívül erős kötésekkel kristályokba rendeződnek, amelyek többé-kevésbé egy hossztengely mentén láncszerűen helyezkednek el. Ez adja az ilyen típusú szálak rendkívül nagy szilárdságát. A gyártási folyamat befejezéseként mind az oxidált szálakat, mind a szénszálakat a további feldolgozást segítő felületkezeléssel látják el.

homlokfal_kopozit

Hogy a könnyűépítésben rejlő hatalmas lehetőséget kiaknázzák, a kutatók olyan koncepciókon dolgoznak, melyekkel megvalósítható lenne a szálas polimerekkel történő automatizálható tömegtermelés. „A nagyszériás gép- és járműgyártásban követelmény, hogy a hightech elemek is alacsony költségek mellett legyenek előállíthatók” - hangsúlyozza Frank Henning professzor, a Fraunhofer Intézet kémiai laboratóriumának (ICT) vezetője. Henning többek között olyan gyártástechnológiákat fejleszt, melyek alkalmazásával a hosszú szállal erősített hőre lágyuló műanyagok (LFT) végtelen szálakkal történő erősítése is automatizáltan kivitelezhető. A hosszú üvegszállal vagy szénszállal erősített termoplasztikus alkatrészek a normál szálerősítéssel szemben nagy ütésállóságukkal és szilárdságukkal tűnnek ki, azonban még ezek a tulajdonságok is nagymértékben továbbfejleszthetők végtelen szálak beépítésével – a méretesebb elemeknél problémát jelenhet ugyanis, hogy a nagyobb terheléseknek kitett helyeken károsodhatnak, törhetnek, de a mátrixműanyagba épített helyi végtelen szálerősítéssel az ilyen problémák már csekély tömegnövekedés mellett elkerülhetők. Az ICT kutatói az iparral együttműködve egy LFT technológiával készült homlokfalat teszteltek. A teljesen fémmentes szálerősített alkatrész, mely a fényszórókat, a hűtőventillátort és a motorháztetőzárat tartja, maradéktalanul helytállt a 64 km/h-s sebesség mellett végzett törésteszten.

Az intézet munkatársai azt is vizsgálták, hogy a szálerősített polimerek az olyan nagy igénybevételnek kitett alkatrészeknél is megállják-e a helyüket, mint például az autó keréktárcsái. A teszthez a felniket SMC-ből (Sheet Moulding Compound Material – gyantával átitatott sajtolható üvegpaplan, röviden sajtolópaplan) készítették, mely 30-40% vágott üvegszálból és 60-70% telítetlen poliésztergyanta keverékből áll. Az SMC gyártás lényegében folytonos üzemű lemezgyártást jelent, melynek során két elválasztó fólia között kialakítják a gyantából, üvegszálból és adalékokból a képlékeny, még nem térhálósított, tekercselhető előterméket. Az SMC sajtolása során kb. 20-40 bar nyomáson és 150 °C-os hőmérsékleten 1-2 perc/mm ciklusidő alatt megtörténik a teljes térhálósodás. A ciklus elején az SMC először ömledékállapotba kerül – megfolyik, kitölti a szerszámüreget – majd egy kémiai iniciátor hatására kialakul a térhálós, szálerősített szerkezet. Az eredmények egyértelműen igazolták, hogy a szálerősített műanyagok rendkívül strapabírók; a vizsgálat tárgyát képező keréktárcsák pozitív tulajdonságai messze túlmutattak a ma kedvelt alufelnik jellemzőin.

kifaradas_diagram

„A könnyűelemek fejlesztése és alkalmazása korántsem egyszerű feladat – az új anyagokat ugyanis össze kell hangolni az innovatív gyártási- és illesztési technológiákkal” – mondja Henning.

A szendvics a kulcs – kemény és lágy ötvözésével az extrém terhelések ellen

A magas igénybevételnek kitett terjedelmes felületű elemek esetében a legnagyobb potenciál az ún. szendvicsanyagokban rejlik, melyek szerkezetét egy könnyű, lágy szendvicsmag és különösen kemény, tartós borítórétegek alkotják. Ilyen struktúrájú anyagokkal a Fraunhofer kutatói is kísérleteznek, mégpedig a repülőgépgyártáshoz szükséges nagy igénybevételű, magas biztonsági kritériumú alkatrészek hatékony előállításának érdekében.

szendvicspanel

Az új anyagszerkezetek fejlesztése mellett azonban, a felhasználásuk megfelelőségének megállapítására szolgáló egységes vizsgálati módszerek kialakítására is szükség van. Ezért a kutatók olyan eljárásmódokon dolgoznak, melyek segítségével lehetőség nyílik az anyagok tűrőképességének tesztelésére és speciális számítási módszerekkel – végeselem módszerrel – az alkatrészek erős mechanikai és termikus terhelésekkel szemben mutatott ellenállásának, tartósságának elemzésére.

Szükség van a modellezésre: az űrhajózásban minden grammnak neve van, de még a súlynál is nagyobb figyelmet kell, hogy kapjon az anyagok tartóssága. A hajtómű területén például az anyagok huzamos ideig akár 2000 °C-nak is ki vannak téve. Itt a kerámia-mátrix kompozitok (CMC) játszák a főszerepet, melyek extrém magas hőmérséklet mellet nagyobb szilárdsággal rendelkeznek, mint szobahőmérsékleten, ugyanakkor korrózióállók és rendkívüli a tűrőképességük.

Az ilyen anyagok tulajdonságait a kutatók 2000 °C hőmérsékletig képesek vizsgálni, a kapott értékekből pedig ki tudják számítani az optimális anyagszerkezetet és az alkatrészek működés közbeni pontos viselkedését. A modellezés és az adatok - többek között - kimutatták, hogy az anyagban található ún. mikrostrukturális hibák pozitív hatással vannak a tűrőképességre. Ezek a tapasztalatok ugyanakkor nemcsak az űrhajózásban, hanem a gyártás egyéb területein is előrelépést jelentenek – lásd kerámia féktárcsák az autóiparban.

A cikk a következő számban folytatódik…

Forrás: www.scinexx.de

Varga Balázs

Cikk értékelése: 
Szerző: Varga Balázs

Új hozzászólás

Filtered HTML

  • A webcímek és email címek automatikusan kattintható hivatkozásokká alakulnak.
  • Engedélyezett HTML jelölők: <a> <em> <strong> <cite> <blockquote> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <br> <p>
  • A sorokat és bekezdéseket a rendszer automatikusan felismeri.

Plain text

  • A HTML jelölők használata nem megengedett.
  • A webcímek és email címek automatikusan kattintható hivatkozásokká alakulnak.
  • A sorokat és bekezdéseket a rendszer automatikusan felismeri.
CAPTCHA
Ezzel a feladattal teszteljük, hogy valódi látogató vagy-e.

Kapcsolódó cikkek

Egyszerű megoldás ragasztáshoz és tömítéshez
Svéd nők által lett a láthatatlan kerékpáros bukósisak kifejlesztve.
Fraunhofer kutatók megreformálták a tükröződésmentes tárgyak gyártási eljárását
Új kompozit anyagok teszik könnyebbé és energiatakarékosabbá autóinkat

Friss hírek

E-hajtómű? Miért ne?

Építőmérnök állások

Környezetmérnök állások

Vegyészmérnök állások