Charakterystyka płyt kompozytowych wytworzonych metodą RTM ze zszywanych preform włókna szklanego

• Autorzy: Kozioł M. , Śleziona J.

Warianty tytułu

EN

Characteristic of composite panels obtained by RTM method from stitched glass-fibre preforms

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono porównanie właściwości płyt laminatowych wytworzonych metodą nasycania ciśnieniowo-próżniowego RTM na bazie klasycznych oraz zszywanych preform tkaniny szklanej, o 10, 22 i 33 warstwach. Wytworzone laminaty poddano próbom statycznego zginania oraz ścinania międzywarstwowego w celu oszacowania ich właściwości mechanicznych. Oszacowano również udział objętościowy zbrojenia poszczególnych laminatów i przeprowadzono mikroskopową analizę struktury. Uzyskane wyniki umożliwiły ocenę skuteczności nasycenia oraz porównanie właściwości wytworzonych laminatów klasycznych i zszywanych. Na podstawie wyników eksperymentalnych oraz biorąc pod uwagę aktualny stan wiedzy na temat nasycania laminatów polimerowo-włók-nistych stwierdzono, że metoda RTM bardzo dobrze nadaje się do wytwarzania tego typu materiałów. RTM szczególnie dobrze sprawdza się przy nasycaniu preform zszywanych, zapewniając optymalną jakość wytworzonego kompozytu, pomimo ściśnięcia struktury zbrojenia przez szwy. Najważniejszymi parametrami warunkującymi efektywne nasycenie preformy w procesie RTM są: dobra zwilżalność w układzie włókno-żywica, odpowiedni gradient ciśnienia wtrysku, bardzo dobra szczelność układu do nasycania. Skuteczny rozpływ żywicy w prefor-mie o kształcie płyty jest uzależniony od jej precyzyjnego wykonania, a ściślej rzecz ujmując od dokładnego dopasowania preformy do krawędzi gniazda formy. Płyty laminatowe o różnej grubości wytworzone w ramach pracy metodą RTM, cechują się gładką powierzchnią. Mają wysoki udział objętościowy zbrojenia (ok. 50%) oraz zadowalającą wytrzymałością na zginanie (do ok. 585 MPa) i na ścinanie między-warstwowe (do ok. 17 MPa). Struktura wytworzonych kompozytów charakteryzuje się dobrym przesyceniem żywicą. Podczas badań mikroskopowych nie zaobserwowano istotnych zaburzeń ułożenia włókien, zauważono tylko sporadycznie występujące niewielkie pęcherze gazu. Uzyskane wyniki i poczynione obserwacje pozwalają stwierdzić, że technologia RTM jest optymalną metodą wytwarzania laminatów na bazie preform zszywanych.

EN

The paper presents properties of laminate panels manufactured by RTM method, basing on classic and stitched preforms of 10, 22 and 33 layers. The cured laminates have been put to static bending and interlaminar shear tests in order to evaluate their mechanical performance. Volume fraction of reinforcement has been also evaluated and microscopic analyse of structure has been taken. Obtained results enabled a valuation of laminates' impregnation effectiveness and a comparison of the properties of the manufactured classic and stitched laminates. Concerning experimental results and recent knowledge on impregnation of polymer-fibre laminates it was concluded that RTM method is very suitable for manufacturing of such materials. RTM is especially efficient for impregnation of stitched preform, providing optimal quality of manufactured composite, in spite of squeezing of the reinforcing structure by the stitches. The most important parameters conditioning an effective impregnation of the preform by RTM are: good wettability in a fibre-resin aray, sufficient injection pressure gradient, very good leaktightness of the RTM system. An effective propagation of the resin in a preform shaped in a panel depends on its precise finishing - exactly on precise matching the preform with the mould cavity edges. The laminate panels of different thickness manufactured within the experimetal works for this paper by RTM method characterize smooth surface. They have high volume fracture of reinforcement (about 50%) and satisfactory flexural strength (about 585 MPa) and interlaminar shear strength (about 17 MPa). Structure of the composites shows good impregnation with the resin. Microscopic observation have not revealed any significant disturbation of fibres arrangement and there have been observed only isolated cases of little gas pores. Obtained results and taken observations let claim that RTM is an optimal method for manufacturing the laminates basing on stitched preforms.

Słowa kluczowe

PL

wytwarzanie laminatów; metoda RTM; właściwości płyt laminatowych

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 29, nr 2
• Strony: 109--113
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kozioł M.

autor

Śleziona J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii Politechniki Śląskiej,

Bibliografia

• [1] Kozioł M., Rutecka M., Łuczak K., Śleziona J.: Porównanie laminatów żywica epoksydowa – włókno szklane wytworzonych różnymi metodami, Materiały Konferencyjne „Nowe Technologie i Materiały w Metalurgii i Inżynierii Materiałowej. XIII Seminarium Naukowe”, s. 151–154, Katowice, 2005.
• [2] H Himmel N., Bach C.: Cyclic fatigue behavior of carbon fiber reinforced vinylester resin composites manufactured by RTM and Vari, International Journal of Fatigue, 28 (2006), str. 1263–1269.
• [3] Saouab A., Bréard J., Lory P., Gardarein B., Bouquet G.: Injection simulations of thick composite parts manufactured by the RTM process, Composites Science and Technology, 61 (2001), str. 445–451.
• [4] Śleziona J.: Podstawy technologii kompozytów, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 1998.
• [5] Ferret B., Anduze M., Nardari C.: Metal insterts in structural composite materiale manufactured by RTM, Composites Part A, 29A (1998), str. 693–700.
• [6] Steenkamer D. A., Wilkins D. J., Karbhari V. M.: The influence of preform joints on the processing of RTM composites, Composites Manufacturing, 6 (1995), str. 23–34.
• [7] Warrior N. A., Turner T. A., Robitaille F., Rudd C. D.: Effect of resin properties and processing parameters on crash energy absorbing composite structures made by RTM, Composites Part A, 34 (2003), str. 54 –550.
• [8] Le Riche R., Saouab A., Bréard J.: Coupled compression RTM and composite layup optimization, Composites Science and Technology, 63 (2003), str. 2277–2287.
• [9] Luersen M. A., Le Riche R.: Globalized Nelder-Mead method for engineering optimization, materiały konferencyjne „3th International Conference on Engineering Computational Technology”, s. 1–16, Stirling, Szkocja, 2002.
• [10] Lee G. –W., Lee N. –J., Jang J., Lee K. –J., Nam J. –D.: Effects of surface modification on the resin transfer moulding (RTM) of glass fibre/unsaturated-polyester composites, Composites Science and Technology, 62 (2002), str. 9–16.
• [11] Pearce N. R. L., Guild F. J., Summerscales J.: The use of automated image analysis for the investigation of fabric architecture on the processing and properties of fibre-reinforced composites produced by RTM, Composites Part A, 29A (1998), str. 829–837.
• [12] Gelin J. C., Cherouat A., Boisse P., Sabhi H.: Manufacture of thin composite structures by the RTM process: numerical simulation of the shaping operation, Composites Science and Technology, 56 (1996), str. 711–718.
• [13] Pearce N., Guild F., Summerscales J.: A study of the effects of convergent flow frons on the properties of fibre reinforced composites produced by RTM, Composites Part A, 29A (1998), str. 141–152.
• [14] Kim P. J., Lee D. G.: Surface quality and shrinkage of the composite bus housing panel manufactured by RTM, Composite Structures, 57 (2002), str. 211–220.
• [15] www.polymertec.com (stan na 15.01.2008).
• [16] www.Chrysler.com (stan na 15.01.2008).
• [17] www.polypan.com (stan na 15.01.2008).
• [18] www.polyworx.com (stan na 15.01.2008).
• [19] Suh J. D., Lee D. G.: Manufacture of composite screw rotors for air compressors by RTM process, Journal of Materials Processing Technology, 113 (2001), str. 196–201.
• [20] Abali F., Shivakumar K., Hamidi N., Sadler R.: An RTM densification method of manufacturing carbon–carbon composites using Primaset PT-30 resin, Carbon, 41 (2003), str. 893–901.
• [21] Kozioł M., Śleziona J.: Właściwości mechaniczne zszywanych laminatów żywica poliestrowa–włókno szklane, Kompozyty, 6(2006)2, s. 14–20.
• [22] Kozioł M., Hyla I.: Badanie wytrzymałości na ścinanie międzywarstwowe laminatów polimer–włókno szklane o zszywanym zbrojeniu, Materiały Konferencyjne „XXXII Szkoła Inżynierii Materiałowej”, s. 567–572, Kraków, Krynica, 2004.
• [23] Dransfield K., Baillie C., Mai Y. –W.: Improving the delamination resistance of CFRP by stitching – a review, Composites Science and Technology, 50 (1994), s. 305–317.
• [24] Kozioł M., Śleziona J.: Wpływ deformacji struktury zbrojenia na właści- wości mechaniczne zszywanych laminatów żywica poliestrowa–włókno szklane, Inżynieria Materiałowa, nr 3 (151) rok XXVII maj–czerwiec 2006, s. 616–620.
• [25] Norma PN-EN ISO 14125: 2001/AC: 2003: Kompozyty tworzywowe wzmocnione włóknem. Oznaczanie właściwości przy zginaniu.
• [26] Norma amerykańska ASTM D5379/D5379M-05: Standard Test Method for Shear Properties of Composite Materials by the V-Notched Beam Method.
• [27] Sharma S. K., Sankar B. V.: Effect of through-the-thickness stitching on impact and interlaminar fracture properties of textile graphite/epoxy laminates, Raport NASA CR 195402, (1995).
• [28] Kozioł M., Śleziona J.: Przebieg zniszczenia zszywanego laminatu żywica poliestrowa – włókno szklane przy statycznym zginaniu, Materiały Konferencyjne „Materiały polimerowe Pomerania – Plast 2007”, s. 123–124, Szczecin, 2007.
• [29] Kozioł M.: Odporność na delaminację zszywanych laminatów polimer –włókno szklane, Rozprawa doktorska, Politechnika Śląska, Katowice, 2007.
• [30] Kozioł M., Śleziona J.: Wpływ grubości zszywanego laminatu żywica poliestrowa – włókno szklane na jego właściwości mechaniczne, Czasopismo Techniczne, 6 – M/2006, s. 281–286.