مقارنة بين استخدام التدفئة الحرارية والتدفئة بالأشعة تحت الحمراء في معالجة الأوتوكلاف لمركبات ألياف الكربون

مقارنة بين استخدام التدفئة الحرارية والتدفئة بالأشعة تحت الحمراء في معالجة الأوتوكلاف لمركبات ألياف الكربون

نبذة عامة

تصف هذه الورقة البحث المنهجي في المقارنات بين الفرن الحراري التقليدي ومجموعة التسخين بالأشعة تحت الحمراء (IR) الجديدة عند تطبيقها على معالجة خارج ألياف الكربون / الأبوكسي الرقائقي خارج الأوتوكلاف. تم علاج لوحين من ألياف الكربون من الدرجة الفضائية ، إحداهما تستخدم التدفئة بالأشعة تحت الحمراء والأخرى مع فرن الحمل الحراري. يلتزم ملف علاج الأشعة تحت الحمراء بجدول المعالجة المقصود بشكل أكثر دقة من علاج الحمل الحراري مع تحكم جيد في درجة الحرارة من خلال السماكة ، مما يدل على أن علاج الفرن الحراري القياسي ليس عملية ملائمة ونسيان كما هو معتاد. تم قطع العينات النفاثة المائية وتقييمها باستخدام التحليل الميكانيكي الديناميكي والاختبار الانحناء لرسم مقارنات في الخصائص الفيزيائية. تم العثور على درجة حرارة الانتقال الزجاجي ومعامل الانحناء للعينة المعالجة بالحرارة أعلى (يعني 7.36 ° C و 3.72GPa على التوالي): يُقترح أن هذا بسبب وقت المعالجة الممتد لطريقة الحمل الحراري (دقائق 70 إضافية) و يحتمل أن يكون ذلك بسبب اختلاف الرطوبة في العينات أثناء الاختبار. كانت قوة الانحناء لعينات الأشعة تحت الحمراء 57MPa أعلى (الوسط) بسبب مستويات المسامية العالية في عينة الحمل الحراري ، ومرة ​​أخرى بسبب فترة طويلة من اللزوجة المنخفضة من الراتنج المصاحب لضعف التحكم في فرن الحمل الحراري. وهكذا أثبتت IR قدرة جيدة للغاية على التحكم بدقة في علاج مركبات ألياف الكربون.

ترغب شركة Ceramicx في تقديم الشكر إلى Kemfast PASS و Cytec لتوفيرهما المواد اللازمة لهذا الاختبار.

المُقدّمة

شهدت الحاجة إلى الابتعاد عن العيوب الموثقة على نطاق واسع لاستخدام الأوتوكلاف لعلاج الراتنجات المركبة تركيزًا متزايدًا على أساليب ومواد الأوتوكلاف (OOA) ، لا سيما داخل قطاع الطيران في السنوات الأخيرة. حتى الآن ، تستخدم غالبية أنظمة راتنج OOA شكلاً من أشكال الفرن الحراري لعلاج وتحقيق خصائص المواد المطلوبة. إن وهم مثل هذا النهج هو أن هذه هي تقنية "ملائمة ونسيان" حيث يتم برمجة معدل المنحدر المطلوب ودرجة حرارة الشفاء في وحدة التحكم وإتمام العملية.

يتحكم العديد من المهندسين في عملية فصل حراري متخلفة ، عادةً ما تقع أسفل الجزء أو من الصعب تسخينه ، وتميل هذه القراءة إلى أن تكون مختلفة بشكل ملحوظ عن درجة حرارة الهواء ودرجات الحرارة على سطح المادة ودرجات الحرارة الموجودة في جميع أنحاء سماكة الجزء. بينما يمكن أن تصل درجة الحرارة النهائية لهذا الزوج المزدوج المتأخر إلى درجة الحرارة المطلوبة للعلاج ، إلا أن معدل التسخين الذي تعرض له الجزء يميل إلى أن يكون مختلفًا كثيرًا عن معدل التسخين المبرمج. يمكن أن تؤدي هذه الانحرافات إلى مرات تدفق راتنجات زائدة / غير كافية تؤدي إلى شرائح جافة) أو وقتاً زائداً / غير كاف في درجة حرارة المعالجة. لمكافحة ذلك ، غالبًا ما يتم تعديل جداول العلاج بناءً على جزء من المادة / الكتلة ، وترتيب المواد / الكتلة وأدوات التعبئة والتغليف والمجموعات المضمنة في النظام. في حين أن هذه وسيلة مقبولة تمامًا لتحقيق علاج جيد ، إلا أن الأمر قد يستغرق فترة تطورية لتأسيس عمليات تعويض.

أظهرت المعالجة بالأشعة تحت الحمراء (IR) القدرة على تسخين مجموعة واسعة من المواد بسرعة وبدقة ، باستخدام الطاقة لتسخين جزء مستهدف مباشرة والحد من عدم كفاءة الطاقة. على الرغم من أن علاج الأشعة تحت الحمراء سيتطلب بعض العمل في البداية لإعداد معايير العملية ، فقد تم افتراض أن هذا لا يختلف عن التحكم الدقيق في علاج الحمل الحراري ، المقترح أعلاه. سعت هذه الدراسة بالتالي إلى مقارنة استخدام الحمل الحراري والأشعة تحت الحمراء في علاج ألياف الكربون OOA / راتنجات الايبوكسي. ومن المثير للاهتمام ، أن هناك شكًا منذ فترة طويلة في أن علاج الأشعة تحت الحمراء يوفر أيضًا قدرة معززة على إزالة المسامية من الرقائق بسبب الطبيعة الاهتزازية لنقل الطاقة عند وصولها إلى مادة ما ، ولكن هذا ليس جزءًا من نطاق هذا التحقيق الأولي. يتمثل نطاق هذه الدراسة في البدء في إجراء مقارنات بين طريقتين من طرق المعالجة بهدف بناء بيانات أولية عن خصائص المواد الناتجة. كان من المفهوم منذ البداية أن هذا لن يكون جدول اختبار شامل.

اختيار معايير التقييم

يمكن استخدام مجموعة واسعة من الطرق لتقييم الخواص الفيزيائية الناتجة عن طريقتي المعالجة ، ولكن نظرًا لأن الوظيفة الأساسية للتسخين هي بدء ربط البوليمر ، فمن المنطقي التركيز على اختبار الخواص التي يسيطر عليها الراتنج. ونتيجة لذلك ، تم اختيار التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) والاختبار العاطفي في الطرق الأساسية لاختبار المواد فعليًا مع مقارنة لاحقة للنتائج مع البيانات المسجلة أثناء العلاج. يوفر اختبار DMA فهمًا جيدًا لدرجة حرارة انتقال الزجاج (Tg) من البوليمرات ويشير Tg مماثل إلى درجة مماثلة من العلاج. تم اختيار اختبار الانحناء العاطفي كوسيلة بسيطة لاستحثاث قوى الشد والضغط والقص في العينات ، وسوف يعطي إشارة إلى مساهمة العلاج في التحميل متعدد الأوضاع. غالبية اختبارات تقييم المصفوفة في المواد المركبة ذاتية إلى حد ما ولا يمكن قياسها بشكل كامل بالنسبة لنتائج الاختبار ، وبالتالي فإن التشابه في الطريقة هو الوسيلة الأساسية التي يمكن بها إجراء مقارنة.

خدمة التوصيل

يعطي مسار الاختبار المقترح إشارة إلى مقارنات علاج الأشعة تحت الحمراء مقابل الحمل الحراري وخصائص المواد الناتجة. ستسعى الطريقة فقط إلى توفير مقارنة أساسية وكان من المفهوم منذ البداية أن التحليل لن يكون شاملاً - مجرد وسيلة يمكن من خلالها بدء مناقشة مستنيرة. كانت الطريقة المتبعة هي:

1. صفح اثنين من ألياف الكربون / لوحات الايبوكسي
2. علاج لوحة واحدة باستخدام الأشعة تحت الحمراء
3. علاج لوحة واحدة باستخدام الحرارة الحراري
4. قطع المياه النفاثة العينات
5. إجراء اختبار التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA)
6. إجراء اختبار الانثناء
7. تحليل النتائج

صفح التحضير

تزيين

بما أن الاختبارات الفيزيائية تتطلب عينات مسطحة ، فقد تم تصنيع لوحة مسطحة باستخدام كلتا الطريقتين والأداة نفسها. تم استخدام لوحة Invar بسمك 12mm للاختبار بهدف تكرار المواد المستخدمة في صناعة الطيران. يوضح الشكل 2.1 أدوات invar قبل الترقق.

الخامة

سعت هذه الدراسة إلى تحليل استخدام علاج الأشعة تحت الحمراء بالمقارنة مع الحمل الحراري.

كان الهدف من هذه الدراسة هو إثبات أن علاج الأشعة تحت الحمراء يمكن أن يقدم تحسينات محتملة في معالجة المركبات عالية القيمة عند مقارنتها بالتسخين الحراري. تم استهداف pre-pregs خارج الأوتوكلاف (OOA) كتطبيق من المرجح أن يستفيد من ذلك.

تم إدراج عدد من المواد الأولية المسبقة الشائعة في OOA كمواد محتملة لاستخدامها في برنامج الاختبار ، كما هو موضح في الجدول 2.1. هذا الجدول ليس شاملاً ولكنه يعرض عينة من pregs علاج ارتفاع درجة الحرارة المتوفرة لـ OOA التطبيقات.

تتوفر العديد من أنظمة المعالجة المسبقة 120 ° C لتطبيقات OOA ، ومع ذلك ، يتم تقليل عدد أنظمة pre-pre المتوفرة بسهولة في 180 ° C. تميل هذه pre-pregs للتطبيقات الفضائية ولديها توفر تبعي والحد الأدنى من كميات الطلب التي تعني أن الكثير منها غير مناسب للاختبار على نطاق صغير. تم افتراض أن 180 ° C ستكون درجة حرارة أكثر صعوبة لتحقيق توحيد درجة الحرارة من خلال مكونات أكثر من 120 ° C ، وبالتالي ، إذا كان من الممكن إثبات تحقيق تكافؤ جيد في درجات الحرارة عند هذه القيمة ، فإن درجات الحرارة المنخفضة ستكون أكثر استقامة إلى الأمام. (في الواقع ، تم اختبار 120 ° C منذ ذلك الحين وثبت أنه دقيق للغاية باستخدام التدفئة بالأشعة تحت الحمراء المشابهة للطرق الموضحة في هذا التقرير.)

تم اختيار Cytec MTM 44-1 كإعداد مسبق لهذا المشروع نظرًا لطبيعته عالية الأداء وتطبيقات الفضاء الجوية النموذجية. علاوة على ذلك ، قدمت Cytec عينة من المواد للمشروع من خلال Kemfast PASS و Ceramicx ممتنون لهذا الكرم. تم توفير pre-preg في نسج نسيج قطني طويل في 285g / m².

وضع المتابعة و دي يستكثر

تم قطع كل شريحة للرقائق المقترحة بقياس 250mm x 130mm ووضعها على الأداة.

تم وضع حبيبات 2 مبدئيًا على الأداة ، متبوعة بحزمة 30 دقيقة. وضعت 5 المزيد من الطيات متبوعة بزخرفة 30 دقيقة. بعد ذلك تم وضع حبيبات 7 المتبقية (انقلبت للحفاظ على صفيحة متوازنة) ونُفذت صيحة دقيقة 30 دقيقة قبل التعبئة والشفاء النهائي.

التعبئة تخطيط خارج

تم تحديد تسلسل تعبئة الفراغ لزيادة كفاءة علاج الأشعة تحت الحمراء. نظرًا لأن IR هي طاقة اتجاه ، تحدث الفقد عند وضع أي عنصر بين مصدر الحرارة والمادة المستهدفة. لذلك ، تحدث خسائر بسبب الأكياس المفرغة ، والأفلام المطلقة ، وقشور التقشير ، والأقمشة التي تتنفس ، وما إلى ذلك ، وهذا صحيح بالفعل بالنسبة لأي طريقة من وسائل المعالجة حيث تعمل هذه المواد كعوازل للراتنج المستهدف. يحتوي سيراميك على بيانات مستفيضة عن التأثيرات العازلة لكل مادة مستخدمة في معالجة المواد المركبة ، بما في ذلك التباينات في الشركة المصنعة ، ولون المنتج ، وتحمل درجات الحرارة ، وما إلى ذلك. وبالتالي ، فقد تقرر أن تستفيد الطبقة السفلية من التنفس باستخدام حافة الإفراج والفراغ فقط حقيبة في مكان بين مصدر الحرارة و preg. مريح ، في هذه الحالة ، يوصى أيضًا بتصنيع فيلم إطلاق غير مثقب من قبل الشركة المصنعة لـ preg ، لكن هذا ليس هو الحال دائمًا.

تم ختم الرقاقة بشريط مانع للتسرب مغطى في فيلم إطلاق يعمل كسد حافة يحيط بالبريج ، كما أوصت بذلك الشركة المصنعة بريج. تعمل طبقة التقشير التي تعمل كوسيلة للتنفس على الحافة على طبقة مغلفة بـ 5mm وتم توصيلها عبر النسيج المتنفس بمصدر الفراغ.

المواد المستخدمة هي:

• حقيبة فراغ - VAC Innovation VACleaseR1.2
• فيلم إطلاق غير مثقب - Vac Innovation VACleaseR1.2 • نسيج متنفس - البوليستر Vac Innovation VACB4
• قشر رقائق - نايلون
• شريط مانع التسرب - Vac Innovation VACsealY-40

تم تصميم تخطيط التعبئة في الفراغ على النحو الموصى به في ورقة البيانات الفنية الخاصة بالشركة المُصنّعة مسبقًا ، ويمكن الاطلاع على مقتطف في الشكل 2.2. وقد تكرر هذا لكلا الطريقتين لضمان الاتساق.

علاج الجدول الزمني

يمكن رؤية جدول العلاج المستهدف لـ MTM 44-1 في الجدول 2.2. يمكن ملاحظة أن معدل الطريق الموصى به هو 1-2 ° C في الدقيقة. ولذلك تم اختيار 1.5 ° C في الدقيقة كقيمة متوسطة في هذا النطاق.

علاج الإعداد

استخدمت التركيبة المستخدمة لعلاج عينات الأشعة تحت الحمراء مزيجًا من العناصر الخزفية المجوفة وأنابيب الهالوجين الكوارتز لضمان تحقيق درجة الحرارة المثلى من خلال عينة من ألياف الكربون ، كما هو موضح في الشكل 2.3. تظل التفاصيل الدقيقة لجدول المعالجة هذا ملكية فكرية لـ Ceramicx وبالتالي لا يتم الكشف عنها ؛ ومع ذلك ، يمكن رؤية المخرجات الرسومية لدرجات الحرارة المسجلة في الشكل 3.1.

تم علاج عينة الحمل الحراري في فرن الحمل الحراري الصغير في جامعة أولستر ويتم عرض المخرجات الرسومية في الشكل 3.2. (p7)

النتائج

يتم تفصيل النتائج التي تم الحصول عليها أثناء التحقيق في هذا القسم. يتم تقديم النتائج لعملية المعالجة في القسم 3.1 ، والتحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) في القسم 3.2 والاختبار العاطفي في القسم 3.3.

معالجة

يعرض الشكل 3.1 ملف تعريف العلاج المرتبط بلوحة الأشعة تحت الحمراء ويوضح الشكل 3.2 التسجيلات من فرن الحمل الحراري.
الشكل 3.3 يتراكب مع درجات حرارة الأشعة تحت الحمراء (داخلي يؤخذ كمتوسط ​​تقريبي لكلا القراءتين) مع درجات حرارة الحمل الحراري. يمكن الإشارة بوضوح إلى وجود اختلافات كبيرة في القراءات في عينة الحمل الحراري بسبب التطبيق غير المباشر للحرارة مقارنةً بالأشعة تحت الحمراء.

اختبار DMA

يستخدم اختبار التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) بانتظام لتحديد خصائص البوليمرات عند تعرضها للحرارة والحمل.

تم إجراء الاختبار وفقًا لدرجة حرارة انتقال الزجاج (DMA Tg) لـ ASTM D7028-07 من مركبات مصفوفة البوليمر عن طريق التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA). كان الجهاز المستخدم هو TA Instruments Q800 ، كما هو موضح في الشكل 3.4. يوضح الجدول 3.1 شروط الاختبار الرئيسية التي تم إجراؤها على آلة TA Instruments Q800 DMA.

يعرض الشكل 3.5 مخرجات رسومية لنتائج DMA النموذجية حيث يمكن رؤية منحنى معامل التخزين (E ') باللون الأخضر ، وفقدان معامل الخسارة باللون الأزرق ودلتا الدان باللون الأحمر. ثم يعرض الجدول 3.2 المخرجات العددية من التحليل ، مع نقل أرقام Tg من بداية معامل التخزين وذروة دلتا دلتا.

اختبار الانحناء

تم إجراء 3 Point Bending (3PB) وفقًا لـ ASTM D7264 "طريقة الاختبار القياسية للخواص العاطفة للمواد المركبة من Poly-mer Matrix" لتحديد الخواص الفيزيائية الرئيسية للمواصفات التي تم علاجها. تم إجراء الاختبار في جامعة أولستر باستخدام Instron 5500R. يمكن رؤية مثال على الإعداد قبل الاختبار في الشكل 3.6.

تم تجميع البيانات التي تم الحصول عليها من عينات 5 من المواد المركبة ذات الحمل الحراري وعينات 5 من المركب المعالج بالأشعة تحت الحمراء في منحنى الضغط والإجهاد ويمكن رؤيتها في الأشكال 3.2 و 3.3 على التوالي. (p7)

بعد التحليل ، تمت تصفية البيانات لحساب المعامل من جزء القسط الثابت من منحنى الإجهاد - الإجهاد. تم استخراج ميل المنحنى بين 150MPa و 500MPa. يعرض الجدول 3.1 المعامل والإجهاد المرن لكلتا الطريقتين.

من المهم ملاحظة أن هناك اختلافات بسيطة بين العينات التي من المحتمل أن تكون سبب هذه الانحرافات وتناقش بمزيد من التفصيل في القسم 4.0.

يمكن مشاهدة العينات المكسورة في الشكل 3.9.

مناقشة

دقة الملف الحرارة

من الشكل 3.3 ، يمكن ملاحظة وجود اختلافات ملحوظة في جداول العلاج التي أدت بلا شك إلى اختلافات في الخصائص الفيزيائية. على سبيل المثال ، بقي نموذج الحمل الحراري في الفرن 70 لمدة أطول من عينة الأشعة تحت الحمراء وله تأثيرات واضحة ليس فقط على إجمالي وقت المعالجة ولكن أيضًا على خصائص مثل جزء حجم الألياف (FVF) و Tg. علاوة على ذلك ، في العينة الحرارية ، تم وضع المزدوجات الحرارية داخل الكيس على جانب الأداة ، وربما يكون معزولًا قليلاً عن طريق التنفس ، مما أدى إلى ارتفاع درجات الحرارة التي يتم اختبارها (على سبيل المثال في 180 ° C) لفترة أطول قليلاً من البيانات يشير - مرة أخرى قد يؤثر هذا على قيم مثل Tg.

الحمل الحراري كطريقة مناسبة وتنسى

يميل المهندسون إلى تسمية أفران الحمل الحراري كتقنية "مناسبة ونسيان" حيث يمكن علاج أي راتنج بشكل فعال. على الرغم من أن هذا صحيح إلى حد ما ، فمن الواضح جدًا أن المظهر الجانبي للعلاج المقصود ليس هو نفسه الملف التعريفي الذي يعاني منه الجزء ، كما يتضح من الشكل 3.3. أظهر علاج الأشعة تحت الحمراء دقة جيدة للغاية في التحكم في درجات الحرارة أسفل الصفح (أي على الأداة) ، في منتصف الصفح وعلى السطح العلوي. على نحو مثير للإعجاب ، كان هذا بتركيب سريع ويساهم بالتأكيد في التخلص من الوهم بأن المكونات المركبة يمكن علاجها بسهولة في فرن الحمل الحراري.

مما لا شك فيه ، يمكن تضييق الفروق التي تحدث داخل فرن الحمل الحراري وتأسيس ملف علاجي أكثر تمثيلا ، لكن لا يزال هناك تعويضات يمكن برمجتها وتأخيرات كبيرة عند مقارنتها بعلاج الأشعة تحت الحمراء. علاج الأشعة تحت الحمراء لديه استجابة أسرع بكثير لهذه الفروق لأنها طريقة تسخين مباشرة ، وبالتالي تقليل وقت المعالجة الكلي والطاقة المستخدمة.

من المهم أيضًا ملاحظة أنه يمكن تحقيق معدلات تسخين أسرع بكثير مع الأشعة تحت الحمراء مع الحمل الحراري وتقتصر في هذه الدراسة على المعدل الموصى به لإزالة الفراغ من قبل الشركة المصنعة preg. يحتوي Ceramicx على بيانات حول معدلات التسخين لمختلف مواد الأدوات الخاصة بالفضاء ، وهي أوامر أكبر من المعدلات الموصى بها لهذا النظام من الراتنج.

Exotherm

السيطرة على exotherm هي سمة أخرى يحتمل أن تكون مفيدة لاستخدام الأشعة تحت الحمراء في علاج المركبات. عند استخدام البيرومترات على سطح المركب للتحكم في درجات حرارة الشفاء ، يمكن لمسخنات الهالوجين في الكوارتز أن تغلق بسرعة أو تحد من الطاقة في حالة زيادة درجة حرارة راتنجات الراتنج في درجة حرارة المعالجة إلى ما بعد جدول العلاج الموصى به. سيكون هذا أسرع بكثير من أي انخفاض في درجة الحرارة يمكن تحقيقه باستخدام فرن الحمل الحراري ، لكن التأثير غير معروف في هذا الاختبار.

محتوى الراتنج

بعد معالجة كلا الفريقين ، يمكن أن نرى بوضوح أن هناك راتينجًا كبيرًا تم استخلاصه من العينة التي تم علاجها في فرن الحمل الحراري ، على الرغم من إزالة الشظايا وتغليفها بالطريقة نفسها ، مع فيلم إطلاق صلب وتنفس حافة متحكم باستخدام قشر -تنفس وتنفس. من المحتمل أن يكون صفيح التجفيف الناتج من الفرن الحراري ناتجًا عن اختلاف خصائص التدفق أثناء مرحلة التسخين للعلاج. على الرغم من عدم إجراء محادثات مع الشركة المصنعة مسبقًا ، فمن المحتمل أن يكون تدفق الراتنج أمرًا بالغ الأهمية خلال مرحلة التسخين إلى 130 ° C قبل أن تسكن 2 ساعة عند درجة الحرارة هذه. أدى ضعف التحكم في فرن الحمل الحراري إلى إعاقة القدرة على التحكم في الراتنج في كل من الرقائق ومن ثم مستويات المسامية الأعلى في الشكل 4.1

DMA ودرجة الحرارة انتقال الزجاج

مقارنة تيراغرام في عينات الأشعة تحت الحمراء والحمل الحراري

كان متوسط ​​تيراغرام بلغ عينات الأشعة تحت الحمراء 175 ° C و 182 ° C مع عينات الحمل الحراري. على الرغم من أن انخفاض Tg في هذه التجربة يمكن أن يشير إلى علاج غير مكتمل ، إلا أنه من غير المرجح للغاية بالنظر إلى درجات الحرارة المقاسة داخل وضع الأشعة تحت الحمراء. لذلك ، يمكن القول بثقة أن هذا الاختلاف يرجع إلى تمديد فترة علاج الفرن المرتبط بعينة الحمل الحراري ودرجات الحرارة المرتفعة داخلها. كما هو موضح في القسم 4.1 ، كان وقت المعالجة لعينة الحمل الحراري أطول 70 دقيقة من الأشعة تحت الحمراء ومن المعروف أن Tg يتأثر بدرجة حرارة المعالجة والوقت في درجة حرارة المعالجة ، وبالتالي يمكن تحديد الفرق 7 ° C بوضوح. علاوة على ذلك ، فإن الفترة القصيرة بين قطع المياه النفاثة ومستويات الرطوبة المحتملة الكامنة يمكن أن تفسر بسهولة التباين في العينات. عادة ، سيتم استخدام إجراء تجفيف 48 ساعة للعينات ، ولكن لم يتم تنفيذ هذه العينات ، كما هو موضح في 4.3.2.

الفرق في قياس تيراغرام ورقة البيانات تيراغرام

تنص ورقة بيانات MTM 44-1 على أن Dry Tg في E 'Onset هو 190 ° C ومن المناقشات مع Cytec ، تم فهم هذه الدُفعة الخاصة على أنها 194 ° C. حصلت العينات التي تم علاجها في هذا التقرير التجريبي على متوسط ​​175 ° C (IR) و 182 ° C (الحمل الحراري) الذي لا يزال أقل من المرجع 190 ° C. ومع ذلك ، لا يُنظر إلى ذلك على أنه مشكلة حيث من المعروف أن العديد من العوامل تؤثر على درجة حرارة انتقال الزجاج في اختبار DMA. من المعلوم أن Cytec يشير إلى طريقة SACMA SRM 18R-94 لتحليل DMA والتي يُفهم أنها تشير إلى معدل تسخين يبلغ 5 ° C / min - معدل التسخين المستخدم أيضًا في هذه الطريقة. لذلك ، قد نشأت الاختلافات الأساسية من عدم تكييف العينات. لم تكن العينات مشروطة كما هو مذكور سابقًا ، حيث إنها في المقام الأول دراسة مقارنة. عادة ، قد يستغرق هذا ساعات 48 في بيئة حارة وجافة ومن المعروف على نطاق واسع أن الرطوبة يمكن أن تقلل من Tg من المركبات. لوحظ وجود اختلاف بسيط في الكتلة في جميع العينات التالية للاختبار (0.12 - 0.15٪ تقريبًا) ، ومن غير الواضح ما إذا كان هذا سيحدث مثل هذا التغيير الملحوظ من قيمة ورقة البيانات المذكورة.

DMA اختبار التناقضات

يجب ملاحظة أي عمليات حذف ملحوظة من الإجراء المطلوب لـ ASTM D7028 ، وبالتالي من المهم التعرف على الانحراف عن القسم 10 ، "تكييف" العينات. الإجراء الموصى به هو شرط لمدة تصل إلى 48 ساعة ، ثم ختم العينات في وعاء مقاوم للرطوبة. نظرًا لأن الهدف من هذا التحليل كان تقديم نتائج مقارنة بدلاً من النتائج المطلقة ، لم يكن هذا ضروريًا. كانت العينات مقطوعة بنفاثات المياه ، وتجفيفها باليد ، ثم يُسمح لها بالتجفيف في منطقة مشمسة ساخنة لمدة ساعات 3. تم وزن العينات قبل وبعد الاختبارات على النحو الموصى به ، ثم تم اختبار عينة من كل دفعة بطريقة متغيرة بحيث يتم مشاركة أي آثار للرطوبة من البيئة المحيطة في النتائج. لوحظ وجود اختلاف في 0.006g قبل وبعد اختبار العينات ولكن تم أخذ هذا الاختلاف خلال فترة زمنية قصيرة بدلاً من التكييف الموصى به لساعات 48.

اختبار الانحناء

من الجدول 3.1 ، يمكن ملاحظة وجود اختلافات في المعامل والقوة بين دفعتي العينات. معامل أعلى في عينات الحمل الحراري بواسطة 3.8GPa في المتوسط. على الرغم من أن هذا لم يتأكد بعد مع مورد المواد ، فمن المحتمل أن يكون ذلك بسبب زيادة الوقت في درجات حرارة عالية كما هو موضح في القسم 4.3.

من المعروف على نطاق واسع أن مستويات المسامية يمكن أن يكون لها تأثير ملحوظ على أداء المواد المركبة ، وخاصة تلك الخواص التي تهيمن عليها المصفوفة / خارج المحور مثل اختبار الانحناء ، (على الرغم من أن التأثيرات يمكن أن تكون محدودة بواسطة المواد المنسوجة المستخدمة). لذلك ، من المحتمل أن تكون مستويات المسامية الأعلى قد ساهمت في انخفاض قوة عينات الحمل الحراري مع انخفاض متوسط ​​57MPa.

بالنظر إلى كل هذه الجوانب ، من المرجح أن تكون الاختلافات بين العينات ضئيلة أو غير موجودة إذا تم إجراء مقارنة دقيقة حيث تكون معدلات تسخين المكونات متطابقة.

التباين في اختبار التباين

كانت هناك تغيرات طفيفة في فترة الدعم أثناء اختبار كلتا الدُفعتين من فترة: نسبة سمك 32 لعينات الحمل الحراري إلى 30.8 لعينات الأشعة تحت الحمراء. هذا من شأنه أن يترجم إلى انخفاض طفيف في قوة الانحناء لعينات الأشعة تحت الحمراء ولكن التأثير صغير وقوة الانثناء لعينات الأشعة تحت الحمراء لا تزال أعلى بشكل ملحوظ. في الواقع ، أدى المحتوى العالي للراتنج لعينات الأشعة تحت الحمراء إلى وجود عدد أكبر من التلال الراتنجية على السطح وبالتالي سمك أكبر محتمل (مع الفرجار الورني) من ذلك الموجود في عينات الحمل الحراري الأكثر جفافًا. نتيجة لذلك ، يمكن لهذا السماكة الزائدة أن يقلل من قوة الانثناء والمعامل قليلاً (حيث يتم تربيعه في حساب الإجهاد) ويجعله قريبًا جدًا من عينات الحمل الحراري.

استنتاجات

الاستنتاجات المستخلصة من هذه الدراسة هي:

• يمكن إثبات وجود مقارنة في خواص المواد بين علاج الأشعة تحت الحمراء والحمل الحراري حيث يمكن حساب الاختلافات الصغيرة داخل هذا الاختبار:
• على الرغم من أن Tg و معامل الثني لعينات الحمل الحراري أعلى (يعني 7.36 ° C و 3.72GPa) ، فمن المحتمل أن هذا يرجع إلى تمديد الوقت في درجة حرارة مرتفعة مقارنة بعينة الأشعة تحت الحمراء والتغيرات المحتملة للرطوبة داخل العينات.
• على الرغم من أن قوة الانثناء لعينات الأشعة تحت الحمراء أعلى (متوسط ​​57MPa) ، فمن المحتمل أن يكون ذلك بسبب ارتفاع مستوى الفراغ في عينات الحمل الحراري المقارنة.
• أظهر علاج الأشعة تحت الحمراء قدرة على التحكم بدقة في درجات الحرارة داخل صفح من ألياف الكربون الصف OOA الفضاء الجوي بسمك 4.5mm تقريبا.
• لقد ثبت أن العلاج باستخدام الفرن الحراري ليس طريقة مناسبة ونسيان مع عدم وجود معدلات تسخين مبرمجة تمثل معدل التدفئة الذي يواجهه الجزء. تضمن قدرة IR على الاستجابة السريعة لتغير درجات الحرارة قدرة معززة بشكل كبير على مطابقة درجة حرارة الجزء مع درجة الحرارة المقصودة.

إخلاء المسئولية

تعتمد هذه المعلومات على البيانات الفنية التي تعتقد شركة Ceramicx أنها موثوقة في الوقت الحالي. يخضع للمراجعة عند اكتساب معرفة وخبرة إضافية. لا تتحمل سيراميك أي مسؤولية عن دقة أو اكتمال أو استخدام أي طرف ثالث أو نتائج أي معلومات أو جهاز أو منتج أو عملية تم الكشف عنها.