Vật liệu composit và công nghệ quấn chế tạo các bình chịu áp có kết cấu tròn xoay

Bài viết trình bày về vật liệu chế tạo bình chịu áp có kết cấu hình trụ được làm từ vật liệu composit, đưa ra công nghệ quấn là công nghệ thích hợp chế tạo các kết cấu tròn xoay, từ đó phân tích ưu nhược điểm để đưa ra phạm vi cho người sử dụng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vật liệu composit và công nghệ quấn chế tạo các bình chịu áp có kết cấu tròn xoay CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2016VẬT LIỆU COM POSIT VÀ CÔNG NGHỆ QUẤN CHẾ TẠO CÁC BÌNH CHỊU ÁP CÓ KẾT CẤU TRÒN XOAY ThS. Trần Thanh Vân Viện Cơ Khí, Trường Đại học Hàng Hải Việt NamTóm tắt: Bài báo trình bày về vật liệu chế tạo bình chịu áp có kết cấu hình trụ được làm từvật liệu composit, đưa ra công nghệ quấn là công nghệ thích hợp chế tạo các kết cấu trònxoay, từ đó phân tích ưu nhược điểm để đưa ra phạm vi cho người sử dụng.1.Đặt vấn đề: Ở nước ta hiện nay, việc chế tạo và sản xuất các loại sản phẩm bằng vật liệu compositđang trong giai đoạn phát triển dựa nhiều vào kinh nghiệm thuần túy. Do đó việc nghiên cứuvật liệu, công nghệ chế tạo để có thể thiết kế chế tạo các sản phẩm làm bằng composit làviệc làm mang tính cấp thiết hiện nay, từ đó đưa ra giải pháp vật liệu và công nghệ vừa đảmbảo các tính năng kỹ thuật vừa đảm bảo tính kinh tế. Chính vì vậy bài báo đi vào nghiêncứu và tìm hiểu về vật liệu composit cốt sợi thủ tinh và công nghệ quấn đưa ra sản phẩm phùhợp ứng dụng trong điều kiện Việt Nam. Một số kết cấu tròn xoay được chế tạo từ vật compozit cốt sợi liên tục theo công nghệ quấn. 2.Vật liệu composit trong chế tạo bình chịu áp Vật liệu compozit là loại vật liệu được tạo nên từ hai hay nhiều loại vật liệu thànhphần khác nhau, nhằm mục đích tạo nên một vật liệu mới, ưu việt và bền hơn so với vật liệuthành phần. Vật liệu Composite được cấu tạo từ các thành phần cốt nhằm đảm bảo choComposite có được các đặc tính cơ học cần thiết và vật liệu nền đảm bảo cho các thành phầncủa Composite liên kết, làm việc hài hoà với nhau.Nhìn chung, mỗi vật liệu composite gồmNội san khoa học Viện Cơ khí Số 02 – 11/2016 94 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2016một hay nhiều pha gián đoạn được phân bố trong một pha liên tục duy nhất. (Pha là một loạivật liệu thành phần nằm trong cấu trúc của vật liệu composite.) Pha liên tục gọi là vật liệunền (matrice), thường làm nhiệm vụ liên kết các pha gián đoạn lại. Pha gián đoạn được gọilà cốt hay vật liệu tăng cường (renfot) được trộn vào pha nền làm tăng cơ tính, tính kết dính,chống mòn, chống xước ... Vật liệu compozit cốt sợi liên tục sử dụng trong công nghệ quấn thường là compozitnền polyme nhiệt rắn cốt sợi thủy tinh, cốt sợi cac bon và cốt sợi hữu cơ (kevla). Các máyquấn vật liệu compozit hiện nay được điều khiển tự động, cho phép quấn chế tạo các chi tiếtcó các hình dạng phức tạp khác nhau .Trong thực tiễn đó là sản phẩm dạng thân cánh thiếtbị bay, vỏ động cơ nhiên liệu rắn, các ống dẫn thủy khí, các thùng chứa nhiên liệu, ốngphóng; các hệ thống ống dẫn dầu, ống dẫn nước, các vỏ chai chứa khí nén, các vỏ bình chứakhí ga hóa lỏng cho ô tô, các vỏ bình ga dân dụng, các vỏ bình lọc nước sạch… Chế tạo vỏ chịu lực của bình chịu áp suất cao sử dụng vật liệu compozit cốt sợi đơnhướng (sợi liên tục), vật liệu này có độ bền kéo cao trên nền polime. Qua các nghiên cứu các loại vật liệu compozit cốt sợi thuỷ tinh nền polime có tínhchất ổn định, độ bền kéo cao và giá thành rẻ. Ngoài ra, tỷ trọng thấp và mô đun đàn hồikhông lớn so với các vật liệu compozit khác. Chính vì vậy hiện nay compozit cốt sợi thủytinh, đặc biệt là sợi thủy tinh độ bền cao được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp nóichung và mọi mặt của đời sống xã hội. Bảng 1. Đặc tính cơ học vật liệu compozit đơn hướng trên nền polyme. Giới hạn Mô đun đàn Độ giãn dài Mật độ Compozit cốt sợi đơn hướng bền kéo hồi kéo tương đối nền polyme: к ,  вк , Eм , к , Sợi + Nền g/cm3 МPа GPа % Compozit cốt sợi thủy tinh: 2,02 1750 55 3,18 РВМН-9 + ЭДТ-10 Compozit cốt sợi hữu cơ: 1,35 1980 69 2,87 “Армос-6” + ЭДТ-10 Compozit cốt sợi các bon: 1,58 1420 110 1,29 УКН-5000 + ЭДТ-10 3. Cấu tạo bình chịu ápNội san khoa học Viện Cơ khí Số 02 – 11/2016 95 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2016 Các kết cấu vỏ tròn xoay làm t ...