Niektóre kryteria akceptacji defektów w kompozytach na przykładzie laminatu ciętego strumieniem wody

• Autorzy: Bełzowski A. , Stasieńko J. , Ziółkowski B. , Kamińska A.

Warianty tytułu

EN

Some criteria for accepting defects in composites as applied to laminate cut with a water-jet

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Podczas wytwarzania elementów konstrukcyjnych z kompozytów polimerowych mogą powstawać różne defekty technologiczne. We wprowadzeniu przedstawiono zbiorcze zestawienie takich defektów oraz dwie koncepcje określenia jakości wytworzonego elementu: w oparciu o pomiary stopnia porowatości materiału (rys. rys. 1 i 2) i na podstawie wizualnej oceny rodzaju, wielkości oraz nasilenia występowania wad widocznych okiem nieuzbrojonym. Z wcześniejszych obserwacji wynikało, że ze względu na porowatość badany materiał cechuje dobra jakość. Niektóre technologie wytwarzania elementów z kompozytów polimerowych wymagają stosowania obróbki mechanicznej. W ostatnich latach pojawiły się sterowane numerycznie urządzenia do przecinania różnych materiałów strumieniem wody pod bardzo wysokim ciśnieniem. Metodę tę zastosowano do wstępnego kształtowania próbek do prób wytrzymałości wycinanych z płyt epoksydowo-szklanych. Rysunki 3 i 4 przedstawiają typowe mikrostruktury powierzchni wytworzonych przez ciecie wodą, wskazują na utworzenie nierówności spowodowanych przez wyłamywanie i wyrywanie pojedynczych włókien oraz debonding. Wielkość nierówności powierzchni przypomina powierzchnie po zwykłym cieciu mechanicznym. W wykonanych elementach występowały liczne rozwarstwienia brzegowe (rys. 5) i wewnętrzne (rys. rys. 6-8), które posłuży przedstawieniu metody oceny jakości na podstawie wizualnych obserwacji defektów. Przedyskutowano również problem dostosowywania kryteriów akceptacji defektów widocznych gołym okiem do warunków użytkowania i wymagań pod względem trwałości i bezpieczeństwa.

EN

Structural components made of polymer composites may have built-in defects that have arisen during manufacturing operations. A list of such defects is presented along with two methodologies used in evaluating quality of a product. The first of them involves measurements of porosity (Figs. 1,2) while the second one enables an inspector to assess type, size and severity of defects with a naked eye. An example is presented where porosity measurements failed to identify actual condition of a material. It was visual inspection that proved to be reliable in this case. Some manufacturing methods for composite components involve machining operations. Nowadays they are usually performed using hydrodynamic machining. The method was evaluated by the present author in preparing strength test specimens cut out from glass-epoxy plates. Figures 3 and 4 show typical images of resulting surfaces. The irregularities can be identified as single broken or pulled out fibres and debonding spots. The surface roughness height is comparable to that left by conventional cutting. Typical defects produced by a water jet can be seen in Figure 5 as the side ones and in Figures 6-8 as those arising in the bulk material. The defects of the two types served as a basis for putting forward a method of visual inspection for composite quality assessment. The method is flexible enough to take account of particular service conditions and durability/safety requirements set for a component to be fabricated.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt polimerowy; cięcie; woda; laminat; defekt

EN

polymer matrix composite; cutting; polymer composites; defect

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2004
• Tom: R. 4, nr 12
• Strony: 389--395
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bełzowski A.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Wydziałowy Zakład Wytrzymałości Materiałów, ul. Smoluchowskiego 25, 50-370 Wrocław

autor

Stasieńko J.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Wydziałowy Zakład Wytrzymałości Materiałów, ul. Smoluchowskiego 25, 50-370 Wrocław

autor

Ziółkowski B.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej, ul. Smoluchowskiego 25, 50-370 Wrocław

autor

Kamińska A.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej, ul. Smoluchowskiego 25, 50-370 Wrocław

Bibliografia

• [1] Boczkowska A., Kapuściński J., Puciłowski K., Wojciechowski S., Kompozyty, Oficyna Wyd. Pol. Warszawskiej, Warszawa 2000.
• [2] Reyne M., Technologie des composites, Wyd. 3, HERMES, Paryż 1998.
• [3] Ghosh S.K., Physical Defects in Composite Materials Processing, Proc. of the Int. Conf. Advanced Materials, Wyd. IIIT International 1989, 171-183.
• [4] Potter R.T., Strength of composites, Concise Encyclopedia of Composite Materials, Pergamon Press 1989, 248-254.
• [5] Krawczak P., Structure des composites: porosité des composites fibres/resine, Opracowanie z Ecole des Mines de Douai we Francji, 1996, 1-50.
• [6] Bełzowski A., Efekt wielkości w materiałach kompozytowych, Stan zagadnienia, Górnictwo Odkrywk. 2003, 4-5, 25-29.
• [7] Purslow D., On the optical assessment of the void content in composite materials, COMPOSITES 1984, 15, 3, 207- 210.
• [8] Summerscales J. (ed.) Microstructural characterisation of fibre-reinforced composites, Woodhead 2000.
• [9] PN-EN ISO 7822: 2002. Tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem szklanym. Oznaczanie zawartości pustych przestrzeni. Ubytek przy spalaniu, kruszenie mechaniczne i statystyczne metody badań.
• [10] ASTM D 2562 D-94, Standard Practice for Classifying Visual Defects in Parts Molded from Reinforced Thermosetting Plastics. 1994.
• [11] ASTM D 2563 D-94, Standard Practice for Classifying Visual Defects in Glass-Reinforced Plastic Laminate Parts. 1994.
• [12] Gordon S., Hillery M.T., A review of the cutting of composite materials, Proc. Instn. Mech. Eng., Part L: J. of Materials: Design and Applications 2003, 217, 35-45.
• [13] Bełzowski A., O praktycznych aspektach badań nad kinetyką rozwoju pęknięć poprzecznych w kompozytach warstwowych, Mat. I Konferencji Polimery i kompozyty konstrukcyjne, Kozubnik 95, SIMP, Gliwice 1995, 95-101.
• [14] Le plastique armé, application au matériel tubulaire. Chambre Syndical de le Recherche et de la Production du Pétrole et du Gaz Naturel, Paryż 1986.
• [15] ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section X, Fiber-Reinforced Plastic Pressure Vessel 1992.
• [16] BS 4994 Specification for design and construction of vessels and tanks in reinforced plastics 1987.
• [17] Klumpp P.A., Schnack E., Asymmetrical Growth of Edge Delamination in CFRP Tensile Specimens, Inelastic Deformation of Composite Materials, Proc. IUTAM Symp., Troy/New York 1990, 741-759.
• [18] Castaing P., Dessarthe A., Lemasçon A. i inni, Influence of Various Defects on the Quality and the Durability of Composite Pipes, Proceedings of ICCM-12, Paryż 1999, CD, 10 s.
• [19] Tropis A., Thomas M., Bounie J.L., Lafon P., Certification of the composite outer wing of the ATR 72, Proc. Instn. Mech. Eng., Part G: J. of Aerospace Engineering 1994, 209, 327-339.