عنوان
مطالعه تجربي ساخت افزايشي كامپوزيت‌هاي زمينه گرماسخت تقويت شده با الياف به روش اكستروژن مواد
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
ساخت افزايشي، به‌خصوص روش اكستروژن مواد، به‌عنوان يكي از فناوري‌هاي نوين در توليد، توانسته است جايگاه ويژه‌اي در بين محققين و صنايع پيدا كند. اين روش به‌ويژه براي توليد قطعات از پليمر گرماسخت اهميت زيادي دارد؛ زيرا اين مواد پس از پخت، مقاومت بالايي به حرارت و مواد شيميايي از خود نشان مي‌دهند. يكي از روش‌ها براي بالا بردن خواص مكانيكي اين مواد استفاده از الياف است. الياف كوتاه به دليل افزايش خواص مكانيكي و در عين حال راحتي در استفاده از آن‌ها در فرايندها و ايجاد خواص همسانگرد در قطعات، بر خلاف الياف پيوسته، اهميت ويژه‌اي دارند. در اين تحقيق يك روش جديد براي چاپ سه‌بعدي قطعات كامپوزيتي گرماسخت تقويت شده با الياف كوتاه به روش اكستروژن مواد ارائه شده است. جوهرهاي مورد استفاده در اين فرآيند بايد قابليت جريان‌پذيري داشته و در عين حال با خروج از نازل و قرارگرفتن بر روي صفحه ساخت، شكل خود را حفظ كند و بر روي صفحه پخش نشود. برخلاف روش‌هاي موجود، در اين روش براي بهبود خواص رئولوژي جوهر از هيچ افزودني استفاده نشده است و تنها با ارتباط بين زمان سپري شده از تركيب دو جزء پليمر با خواص آن، اين امر انجام شده است. براي رزين مورد استفاده پس از گذشت 3 ساعت از تركيب دو جزء، ماده قابل استفاده در چاپگر است و افزودن 5 درصد الياف اين زمان را به 5/2 ساعت كاهش مي‌دهد. اين روش از هيچ منبع انرژي خارجي از جمله نور فرابنفش براي پخت جوهر در طول فرآيند چاپ استفاده نكرده است و منجر به كاهش هدررفت انرژي شده است. با توجه به ماهيت فيزيكي اين مواد، يك مجموعه اكسترودر براي چاپ جوهر با گران‌روي بالا، طراحي و ساخته شد. اين سازوكار اين امكان را مي‌دهد كه در فضايي محدود و گشتاور كم، نيروي قابل ملاحظه‌اي توليد كند. براي بررسي غيرهمسانگردي در اثر چاپ در راستاهاي مختلف، نمونه‌هايي از جنس رزين خالص با زاويه‌هاي °0، °45 و °90 چاپ شدند و تحت آزمون كشش قرار گرفتند. نتايج نشان داد نمونه‌ها رفتار تقريبا همسانگرد از خود نشان مي‌دهند و زاويه چاپ تاثير زيادي در خواص مكانيكي در نقطه شكست ندارد. تاثير پخت ثانويه از ديگر عوامل مورد بررسي در اين تحقيق بود كه نشان داد با وجود عدم تاثير چشمگير بر روي مدول الاستيك، استحكام نهايي را تا 16 درصد افزايش مي‌دهد. بررسي تاثير افزايش تعداد لايه‌هاي چاپ با چيدمان‌هاي مختلف نشان داد كه ميزان اختلاف در خواص مكانيكي كمتر از 10 درصد است و رفتار تقريبا همسانگرد از خود نشان مي‌دهند. اين افزايش تعداد لايه باعث كاهش خواص مكانيكي نگرديد و نشان مي‌دهد كه چسبندگي بين لايه‌ها به‌خوبي صورت‌گرفته است. همچنين تاثير پارامترهاي آماده‌سازي جوهر براي چاپ كامپوزيت با الياف كوتاه از جمله درصد الياف، زمان و سرعت اختلاط مورد بررسي قرار گرفت. براي كاهش تعداد آزمايش‌ها از 27 به 9 آزمايش، از روش طراحي آزمايش تاگوچي استفاده شد. نتايج نشان داد استفاده از 5 درصد وزني الياف كوتاه مي‌تواند 5/19 درصد استحكام نهايي را افزايش دهد و ميزان افزايش مدول الاستيك با استفاده از 20 درصد وزني الياف، 29 درصد است و نشان داده شد اين روش به‌خوبي مي‌تواند قطعات با ساختار مختلف و حتي بدون تكيه‌گاه را توليد كند. در آزمايش‌هاي انجام شده از روش DIC براي اندازه‌گيري كرنش استفاده شده است
شماره ركورد
230448
دانشگاه
دانشگاه اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك - طراحي كاربردي
استاد راهنما
رسول مهشيد , محمد حيدري راراني