Materiały kompozytowe warstwowe (laminarne)

Przemysław BułhakPiotr ByrtBartłomiej DziemiańczykMichał HermanKamil Borowik

• Ogólna charakterystyka• Wytwarzanie materiałów

kompozytowych warstwowych

• Laminaty z materiałów polimerowych

• Laminaty metalowo-polimerowe

• Platery• Bimetale

Ogólna charakterystyka

Materiały kompozytowe warstwowe, należące do najczęściej stosowanych konstrukcyjnych materiałów kompozytowych, są złożone z połączonych ze sobą kilku lub wielu warstw dwuwymiarowych płyt lub paneli o wysokich izotropowych własnościach, uprzywilejowanych w każdej z płyt składowych w jednym kierunku.

Poszczególne warstwy są ułożone w stos i wzajemnie ze sobą połączone, tak że pomiędzy orientacjami uprzywilejowanych kierunków, dla których występują najlepsze własności wytrzymałościowe w poszczególnych warstwach, występuje odpowiedni kąt, zapewniając najkorzystniejsze własności w różnych kierunkach w płaszczyźnie wytworzonego materiału warstwowego.

Lub prościej :Tworzywa sztuczne powstające z połączenia dwóch materiałów o różnych właściwościach mechanicznych i technologicznych.

W zasadzie jeden materiał, zazwyczaj w postaci cienkich włókien lub nici, spełnia podstawową rolę konstrukcyjną, a drugi jest lepiszczem, wiążącym ze sobą elementarne włókna konstrukcyjne i chroniącym je przed czynnikami zewnętrznymi (np. korozją)

Wśród materiałów kompozytowych warstwowych

można wyróżnić:

• laminaty

• bimetale

• platery

• grube warstwy ochronne

• bardzo cienkie pokrycia.

Cele stosowania tych materiałów mogą być związane z :• poprawą własności wytrzymałościowych (laminaty)• regulacją własności fizycznych lub mechanicznych (bimetale, platery)• zwiększeniem odporności chemicznej oraz na działanie czynników środowiskowych (laminaty, platery, grube warstwy ochronne, bardzo cienkie warstwy)• obniżeniem kosztów produktu przez zastosowanie relatywnie tanich materiałów konstrukcyjnych o wymaganych własnościach wytrzymałościowych

Wytwarzanie materiałów kompozytowych

wielowarstwowych

Stosowane są liczne metody wytwarzania materiałów kompozytowych warstwowych, których dobór zależy w głównej mierze od materiału, z którego wykonane są płyty tworzące poszczególne warstwy.

Łączenie adhezyjne stosowane jest do materiałów o osnowie polimerowej. W tym przypadku cienka warstwa niespolimeryzowanego materiału pomimerowego jest nakładana pomiędzy poszczególne warstwy lub preimpregnaty, a następnie cały stos jest prasowany na gorąco, a po zakończeniu polimeryzacji wszystkie warstwy są połączone w jeden materiał kompozytowy.

Oddziaływanie adhezyjne na przykładzie

cząsteczek wody na pajęczynie

W pewnych przypadkach mogą być tak łączone równieżwarstwy z materiałów metalowych, a często wykonujesię w ten sposób materiały hybrydowe, w których poszczególne warstwy są wykonane z różnych materiałów. Przykładem może być złożony produkt wykonany jako laminat wielowarstwowy, tzn. narta zjazdowa jak również nowoczesna dachówka, w której wytrzymałość zapewnia rdzeń wykonany z blachy stalowej powlekanej antykorozyjnie ogniowo stopem cynku, efekt estetyczny i kolorystykę łudząco przypominające dachówki ceramiczne zapewnia warstwa naturalnego kruszywa skalnego, natomiast pozostałe warstwy zapewniają odporność na korozję.

Łączenie odkształceniowe, głównie przez walcowanie na gorąco, ale także i na zimno, jest stosowane dla większości metalowych materiałów kompozytowychwarstwowych, w tym platerów i bimetali. Może być również stosowane łączenie lub platerowanie wybuchowe, głównie w zastosowaniu do dużych płyt. Możliwe jest również współosiowe wyciskanie różnych materiałów różniących się zwykle twardością jak również temperaturą topnienia lub mięknienia. Stosowane jest również lutowanie. Materiały kompozytowe warstwowe, a głównie laminaty, mogą być również wytwarzane w procesach specjalnych

TUTAJ WSTAWIĆ RYSUNEK 7.192 STRONA1131 z DOBRZANA

Proces FFF (foil-fibre-foil) jest stosowany dla wytwarzania laminatów z osnową metalową. W metodzie tej warstwy tkaniny ciągłych włókien SiC są układane na przemian krzyżowo z pasmami drutów lub taśm molibdenu, tytanu lub wiązkami z drutu tytanu i niobu układanymi równolegle obok siebie.

TUTAJWSTAWIC OBRAZEK7.193STRONA 1132

Innym przykładem jest automatyczne

łącznie

dotychczas zestalonego zimnego podłoża z

preimpregnatem rozwijanym z bębna

zasilającego w procesie „type laying”

przez walcowanie przy równoczesnym

podgrzaniu łączonego materiału

polimerowego termoplastycznego

wzmacnianego włóknami ciągłymi np.

węglowymi, przez skupioną energię

cieplną emitowaną przez laser. Szybkość

procesu osiąga 25m/min

Laminaty z materiałów polimerowych