Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mechanical properties and fatigue life detection of copper particle filled polyester composite material under rotating bending load

Hamzah Ahmed Fadhil, Al-Turaihi Ali S., Hunain Mustafa Baqir, Fadhel Essam Zuheir

Diagnostyka

|

2021

|

Vol. 22, No. 3

35--42

EN

In the present investigation, the fatigue life detection of composite material by adding copper particle of about than 25 μm diameter with 5, 10, 15 % volume fraction, as a reinforcements into the unsaturated polyester polymer composite material on fatigue life detection of composite material were studied experimentally and numerically. Composites were made using hand lay-up technique and evaluated for mechanical and fatigue properties in accordance with ASTM standards. The experimental results of the tensile test showed that adding 15% of copper particle in unsaturated polyester gives maximum ultimate tensile stress. Fatigue tests including test rod specimens made of composite materials under completely reversed cyclic loading in a rotating cantilever reversed bending machine. It is found that, the fatigue life and fatigue strength increase with increasing in the copper percentage volume fraction in unsaturated polyester resin compared with pure polyester composites. The experimental work was compared with numerical work, which was done by using ANSYS/19 and good agreement has been found. The maximum overall difference between the experimental and numerical work was around 9 %.

2

Manufacturing gearbox housing case made of carbon fiber reinforced polymer composite by autoclave method

Jucha Barbara, Kozioł Mateusz

Composites Theory and Practice

|

2019

|

R. 19, nr 4

135--142

EN

The aim of the study was to verify the possibility of reproducing a steel, welded gear body element, using an epoxy-carbon composite, as an adaptation project. The content includes a description of the design and manufacturing process along with an indication of the problems occurring at various stages. The design procedure included product optimization, mold design, and composite structure design. The molded element was to be a composite monolithic structure and was intended for vibroacoustic studies. The wall thickness of the element was to be 6÷10 mm. Pre-impregnated fabric (so-called prepreg) with an areal mass of 240 g/m2 (outer layers) and 800 g/m2 (structural layers) was used as the material. The matrix was epoxy resin. The technological procedure included producing the mold and molding the product using the produced mold. The mold was made by milling with a 5-axis milling center (CNC), based on a block assembled of epoxy panels. The molding of the product was started by manually lining the mold with a layup of prepregs. During laying, consolidation was carried out several times using a vacuum bag. A full vacuum packet (vacuum foils, breather, delamination fabric) was applied to the layup. The preformed layup was cured in an autoclave at 120°C, at the pressure of 4 bar and a set -1 bar vacuum inside the packet. The total process time was 4 hours. It was found that the obtained product very accurately reproduces the steel housing and meets the assumptions of the comparative element for vibroacoustic testing. The use of the composite allowed the weight of the element compared to the original to be reduced by over 80% without taking into account the weight of additional steel elements necessary for installation and by over 60% including the weight of those elements. The performed procedures and their effect confirm that polymer matrix composite materials are very well suited for reproducing products and creating prototypes.

PL

Celem pracy była ocena możliwości odtworzenia stalowego, spawanego elementu korpusu przekładni zębatej z kompozytu epoksydowo-węglowego, na zasadach projektu adaptacyjnego. Opisano proces projektowania oraz wytwarzania wraz ze wskazaniem problemów występujących na różnych etapach. Procedura projektowania obejmowała optymalizację wyrobu, projektowanie formy oraz projektowanie struktury kompozytu. Formowany element miał stanowić kompozytową strukturę monolityczną i był przeznaczony do badań wibroaktywności. Grubość ścianek elementu miała wynosić 6÷10 mm. Jako materiał zastosowano tkaninę preimpregnowaną (tzw. prepreg) o gramaturze 240 g/m2 (warstwy zewnętrzne) oraz 800 g/m2 (warstwy konstrukcyjne). Osnowę stanowiła żywica eposksydowa. Procedura technologiczna obejmowała wykonanie formy oraz formowanie wyrobu z jej użyciem. Formę wykonano metodą frezowania z użyciem 5-osiowego centrum frezerskiego (CNC) na bazie półfabrykatu z płyty epoksydowych. Formowanie wyrobu rozpoczęto od ręcznego wyłożenia formy stosem prepregów. Podczas układania kilkukrotnie przeprowadzano konsolidację z użyciem worka próżniowego. Na ułożonym stosie zastosowano pełny pakiet próżniowy (folie uszczelniające, breather, delaminaż). Wstępnie uformowany stos utwardzano w autoklawie, w temperaturze 120°C, przy ciśnieniu o wartości 4 bar i zadanym podciśnieniu wewnątrz pakietu -1 bar. Całkowity czas procesu wyniósł 4 h. Stwierdzono, że uzyskany wyrób stanowi bardzo dokładne odwzorowanie obudowy stalowej oraz spełnia założenia elementu porównawczego do badań. Zastosowanie kompozytu pozwoliło na obniżenie masy odtwarzanego elementu w porównaniu z pierwowzorem: o ponad 80% bez uwzględnienia masy dodatkowych elementów stalowych, koniecznych do domontowania i o ponad 60% z uwzględnieniem masy tychże elementów. Wykonane działania i ich efekt potwierdzają, że polimerowe materiały kompozytowe bardzo dobrze nadają się do odtwarzania wyrobów w wymiarze jednostkowym oraz tworzenia prototypów.

3

Fatigue testing devices in a complex load condition

Dudek A., Papacz W.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2019

|

Vol. 95, nr 1

20--30

EN

Purpose: The article presents an overview of fatigue testing devices for polymer composites in a complex load condition. This paper presents physically existing devices and which are in the design phase. Also presented are own concepts of the construction of such devices. The analysis of each device was completed with a description of its advantages and disadvantages. There are various constructor approaches to the problem of fatigue testing. The choice of the device depends on the research program adopted for implementation. Design/methodology/approach: The article presents the comparative analysis of individual devices. The authors presented their own proprietary designs of machines for fatigue tests in a complex load condition. Findings: It was found that the selection of the machine should provide restoration of real working reconstruction of the tested object. Originality/value: Specialist research machines are very expensive. Knowledge about technical solutions and potential capabilities of fatigue testing machines, and about the availability of such devices, allows for the best adjustment of the research program and the optimization of their costs. For designers of new machines, the submitted compendium of solutions may provide inspiration for improvements in the own constructions of subsequent generations of such devices.

4

Simplified simulation of VARI process using PAM-RTM software

Kozioł M.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 4

218--227

EN

The aim of the work was to assess the effectiveness of a simplified simulation procedure of the VARI (vacuum assisted resin infusion) process with the use of PAM-RTM® software on mat, plain-woven fabric and unidirectional fabric preforms. The performed experimental determination of permeability, followed by its application in the simulation, exhibits an error of a few to a dozen % of the resin front range - process time relation. At the same time, it was stated that the samples with high anisotropy exhibit a larger simulation error. The cause of the simulation errors is the stochastic course of the actual VARI process, disturbed by such factors as: structural anomalies in the fabric, incomplete hermeticity of the vacuum system, non-uniformity of the resin accumulation behind the front and a non-uniform flow of the resin at the initial stage of the process. The simulation error was also affected by: insufficient mesh density, tetrahedral shape of the finite elements as well as a simulation function different than the actual one. The simulation errors observed for the simplified method are not large, considering the stochastic type of the process, and they make it possible to practically apply the simplified simulation method. The latter can be especially attractive for small and medium enterprises, as its only requirement is to perform simple VARI experiments on small samples and to possess the appropriate software and a standard PC (personal computer).

PL

Celem pracy była ocena skuteczności uproszczonej procedury symulacji procesu VARI (pol. infuzja próżniowa) z użyciem oprogramowania PAM-RTM na preformach maty, tkaniny plain-woven oraz tkaniny jednokierunkowej. Przeprowadzone eksperymentalne wyznaczanie przepuszczalności, a następnie zastosowanie jej w symulacji wykazuje kilku-, kilkunastoprocentowy błąd zależności zasięg żywicy - czas procesu. Stwierdzono jednocześnie, że próbki o dużej anizotropii pokazują większy błąd symulacji. Powodem błędów symulacji jest stochastyczny przebieg rzeczywistego procesu VARI, zaburzonego m.in. przez: występowanie zaburzeń struktury w tkaninach, niecałkowitą szczelność układu próżniowego czy nierównomierność gromadzenia się żywicy za frontem, nierównomierny przepływ żywicy w początkowym etapie procesu. Na błąd symulacji wpłynęły także: niewystarczająca gęstość meshu, tetraedryczny kształt elementów skończonych, odmienna od rzeczywistej funkcja symulacji. Błędy symulacji uzyskane dla metody uproszczonej nie są zbyt duże, jak na stochastyczny proces i umożliwiają praktyczne zastosowanie uproszczonej metody symulacji. Może być ona atrakcyjna szczególnie dla małych i średnich producentów, gdyż wymaga jedynie przeprowadzenia prostych eksperymentów VARI na niewielkich próbkach oraz oprogramowania i zwykłego PC.

5

Wpływ wielkości frakcji proszku amorficznego Fe60Co10Y8W1B20 na właściwości magnetyczne i mechaniczne kompozytu w osnowie polimerowej

Pietrusiewicz P., Nabiałek M., Dośpiał M., Bukowska A.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2014

|

[R.] 20, nr 1 (157)

76--81

PL

W pracy badano wpływ wielkości frakcji amorficznego proszku wiązanego polimerem na właściwości magnetycznie miękkie i mechaniczne. Proszek został otrzymany poprzez niskoenergetyczne mielenie amorficznej płytki wytworzonej metodą wtłaczania ciekłego stopu do miedzianej formy. Na podstawie badań dyfrakcji promieni rentgenowskich stwierdzono, że kompozyty miały strukturę amorficzną. Wykorzystując magnetometr wibracyjny zmierzono statyczne pętle histerezy magnetycznej, na podstawie których wyznaczono parametry takie jak: magnetyzacja nasycenia (μoMs.) oraz pole koercji (Hc). Zmierzono mikrotwardość wykorzystując metodę Vickersa. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że wielkość amorficznych cząstek istotnie wpływa na zmianę parametrów magnetycznych jak i mechanicznych badanych kompozytów. Dodatkowo stwierdzono, że osnowa polimerowa izolująca amorficzne cząstki wpłynęła na pogorszenie parametrów magnetycznie miękkich w porównaniu do masywnych płytek.

EN

In the paper investigates the effect of the volume fraction of amorphous powders on the soft magnetic and mechanical properties. The powder was obtained by low-energy milling of amorphous plates produced by the injection of a liquid alloy into a copper mold. On the basis of X-ray diffraction, it was found that the composites had an amorphous structure. Using the vibrating sample magnetometer, the static hysteresis loops were measured, on which basis the basic magnetic parameters such as saturation magnetization (μoMs) and the coercive field (Hc) were determined. Microhardness was measured using the Vickers method. From the examinations, it was found that the size of the amorphous particles significantly influences the change of magnetic and mechanical parameters of the studied composites. Additionally it was found that the polymeric matrix insulating the amorphous particles affected the deterioration of soft magnetic parameters in comparison to the massive plates.

6

Wybrane właściwości modyfikowanych kompozytów PVC - niskotopliwy stop metali

Trojanowska-Tomczak M., Steller R.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2013

|

[R.] 19, nr 3 (153)

278--282

PL

W pracy przedstawiono właściwości mechaniczne, elektryczne oraz strukturalne materiałów kompozytowych składających się z polichlorku winylu oraz niskotopliwego stopu Wooda, które poddano modyfikacjom. Pierwsza z nich polegała na wygrzewaniu kompozytu w temperaturze, w której matryca polimerowa jest uplastyczniona a metal stopiony. W drugiej modyfikacji, po etapie wygrzewania na próbki wywierano nacisk przy użyciu prasy. Modyfikacje miały na celu sprawdzenie, czy stopienie fazy metalicznej nie uszkadza struktury sieci przewodzących ścieżek. Oprócz tego założono, że zastosowanie ciśnienia może przyczynić się do poprawy spójności układu, poprzez penetrację stopionego metalu do pustych przestrzeni międzyziarnowych bądź też do wnętrza porowatych ziaren suspensyjnego PVC. Otrzymane wyniki badań wskazują, iż działanie temperatury nie wpływa negatywnie na strukturę kompozytu, jednak w niewielkim stopniu zmniejsza udarność i wytrzymałość na zginanie. Zaobserwowano natomiast korzystny wpływ ciśnienia. Próbki charakteryzują się większą udarnością, wytrzymałością na zginanie oraz twardością. Obie modyfikacje nie wpływają znacząco na rezystywność skrośną oraz skuteczność ekranowania promieniowania elektromagnetycznego kompozytów. Wszystkie materiały dobrze przewodzą prąd elektryczny oraz skutecznie ekranują promieniowanie.

EN

The paper concerns the modified composite materials based on poly(vinyl chloride) and low melting Wood’s alloy. Mechanical, electrical and microstructural properties of composites are presented. First modification consisted in composite heating at temperature higher than softening temperature of polymer matrix and melting point of metal. In second modification, after heating, pressure was exerted on samples. The influence of these modifications on metallic conductive paths was investigated. The aim of these modifications was to verify if the structure of metal phase undergoes destruction. Besides, it was assumed that using pressure may improve coherence of system by liquid metal penetration into free space between grains or by penetration into porous grains of suspension PVC. Investigation results show that temperature expose does not have negative influence on composite structure, though reduces slightly impact and flexural strength. On the other hand, the positive influence of pressure was observed. Samples have higher impact, flexural strength and hardness. The modifications do not change significantly electrical resistivity and electromagnetic interference shielding effectiveness (EMI SE). All materials conduct electrical current well and have a good ability to shield electromagnetic waves.

7

Właściwości tribologiczne wybranych kompozytów z osnową polimerową

Szymiczek M., Wróbel G., Stawarz M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2011

|

[R.] 17, nr 3

230-233

PL

W pracy omówiono wpływ doboru składników na skuteczność hamowania oraz zużycie okładzin ciernych skojarzenia okładzina cierna-żeliwna tarcza hamulcowa. Okładziny cierne wykonano z wcześniej opracowanych mieszanek oznaczonych symbolami A, B, C przy stałym ciśnieniu prasowania, czasie prasowania oraz temperaturze. Badania tribologiczne wykonano w warunkach stałej siły docisku klocków hamulcowych za pomocą urządzenia znajdującego się w Katedrze Odlewnictwa Politechniki Śląskiej. Wykorzystując aparaturę pomiarową zmierzono prędkość tarczy hamulcowej, wartość temperatury dla poszczególnych okładzin oraz ubytek masy każdej okładziny.

EN

The paper discusses the impact of the selection of ingredients on the effectiveness of brake linings and the use of friction-pad combination cast iron brake disc. Friction linings are made of pre-prepared mixes marked as A, B, C at constant pressing pressure, time and temperature. Tribological tests were carried out under a constant brake pads clamping force, on the device located in the Department of Foundry, Silesian University of Technology. Using the measurement apparatus, speed of the brake disc, the value of temperature for each shoe and volume loss in weight of each pad were monitored.

8

Właściwości kompozytów polimerowych zawierających cząstki srebra

Myalski J., Wieczorek J.

Kompozyty

|

2009

|

R. 9, nr 2

175-180

PL

Przedstawiono wyniki badań przewodzących kompozytów z osnową polimerową. Jako materiał osnowy wybrano dwa rodzaje tworzyw sztucznych, najczęściej stosowanych w materiałach ślizgowych poliamid i politetrafluoroetylen. Komponentem zapewniającym przewodnictwo elektryczne były cząstki srebra. Kompozyty otrzymane metodą prasowania zawierały od 30 do 80% części objętościowych srebra. Przeprowadzone badania właściwości elektrycznych wykazały, że dobrą przewodność elektryczną można uzyskać po wprowadzeniu do osnowy około 50% cząstek srebra. Taki udział komponentu umacniającego zapewnia również dobre właściwości mechaniczne. Z uwagi na możliwości wykorzystania badanych kompozytów jako materiałów styczników elektrycznych przeprowadzone zostały również badania tribologiczne pozwalające określić wpływ udziału cząstek srebra na współczynnik tarcia i zużycie. Badania tribologiczne przeprowadzono w układzie tarcza-trzpień. Jako przeciwpróbkę w skojarzeniu ciernym wykorzystano tarcze wykonane ze srebra i kompozytu srebro-cząstki węgla szklistego. Trzpienie wykonano metodą prasowania z kompozytów polimerowo-srebrnych. Wyniki badań tribologicznych wykazały, że o wartości współczynnika tarcia decyduje przede wszystkim rodzaj materiału polimerowego osnowy. W przypadku osnowy z politetrafluoroetylenu uzyskano prawie dwukrotnie mniejszą wartość współczynnika tarcia niż w przypadku osnowy poliamidowej. Zróżnicowana zawartość cząstek srebra w niewielkim stopniu wpływa na zmianę współczynnika tarcia. Rodzaj zastosowanej w kompozytach osnowy decyduje również o procesach zużycia i zmianach zachodzących w warstwie wierzchniej w wyniku tarcia. Znaczne obniżenie zużycia zaobserwowano w przypadku kompozytów z osnową z poliamidu. Wykorzystane w skojarzeniu ciernym materiały kompozytowe zawierające cząstki węgla szklistego zwiększają dodatkowo zużycie oraz wpływają na mechanizmy zużycia warstwy wierzchniej. Badania profilometryczne śladów współpracy wykazały, że w przypadku przeciwpróbek srebro-cząstki węgla szklistego zużycie ma charakter typowego zużycia abrazyjnego. Natomiast w przypadku współpracy z trzpieniem wykonanym ze srebra pojawiają się obszary świadczące o zużyciu adhezyjnym.

EN

The paper presents the results of investigations of conductive polymer-matrix composites. As the matrix of the composites two most popular sliding polymer materials - polyamide and polytetrafluorethylene, were applied. Component providing electric conductivity were silver particles. Composites were manufactured by press moulding method and contained 30-80% of silver by weight. Conducted investigations of electric properties have shown that good electric conductivity may be obtained after introducing about 50% of silver particles to the polymer matrix. It is caused by homogeneous spacing of silver particles, closing of the particles in polymer envelops of low thickness and increase in average number of contact points between indi-vidual silver particles. Such mass fraction of reinforcing component (silver particles) ensures also good mechanical properties of the composite. Taking into account a possibility of application of the composites as the elements periodically short-contacted (electric contactors) the tribological tests were also made. The tests let to determine an effect of the silver particles on friction coefficient and wear factor. The tribological tests were conducted on pin-on-disc system. As co-specimen in the friction-junction the pure silver pins and cast silver-glassy carbon particles composite pins were used. The results of the tests showed that value of friction coefficient is affected mainly by polymer matrix. The composites with polytetrafluorethylene show almost 2-times lower friction coefficient in comparison with the polyamide matrix composites. Such material may be used in friction-junctions as a sliding material. Change of content of silver particles in the composites only weakly affects a friction coefficient. Type of matrix decides also about wear processes and changes occuring in a surface area due to friction. Considerable decrease in wear was observed in the composites with polyamide matrix. The friction-junction containing glassy carbon composites show especially intensive wear and affect mechanisms of wear in surface area. Profilometric tests showed that in case of the silver-glassy carbon composite co-specimen, wear is of evidently abbrasive character. Whereas in case of the pure silver pin occurred areas where adhesive wear was evident. Physico-mechanical and tribological properties determined within the investigations let to assume that composites containing silver may be used in the elements conducting electric current, short circuit and squib systems.

9

Określenie warunków infiltracji w infuzyjnej metodzie wytwarzania laminatów poliestrowo-szklanych

Myalski J.

Kompozyty

|

2009

|

R. 9, nr 2

138-143

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczące możliwości wykorzystania do formowania kompozytów technologii infuzji. Badania miały na celu określenie wpływu parametrów technologicznych procesu, w szczególności stosowanego podciśnienia na jakość procesu nasycania i przepływu żywicy nasączającej włókna umacniające. Określono również, jak rodzaj i postać wzmocnienia włóknistego, jego gramatura oraz ilość zastosowanych warstw wpłynie na prędkość przepływu żywicy oraz podstawowe właściwości mechaniczne i udział procentowy wzmocnienia w laminacie. Jako osnowę wykorzystano żywicę winyloestrową o małej lepkości i włókna szklane w postaci mat, tkanin o splocie satynowym, tkanin rowingowych oraz matotkanin. Przeprowadzono także badania dla układów przekładkowych (z rdzeniem) w celu ustalenia wpływu przekładek na proces nasączania. Stwierdzono, że o jakości i czasie trwania procesu nasączania włókien decyduje przede wszystkim ciśnienie formowania. W badaniach stosowano różne podciśnienia infiltracji wynoszące 0,4 0,6, i 0,75 bar. Wielkość podciśnienia decyduje o prędkości nasączania warstw materiałów umacniających. Przy podciśnieniu 0,4 bar czas infiltracji był prawie sześciokrotnie dłuższy niż przy ciśnieniu 0,6 bar. Na podstawie badań właściwości mechanicznych uzyskanych laminatów stwierdzono, że ciśnienie wpływa również na wytrzymałość otrzymanych kompozytów. Przy stosunkowo małych podciśnieniach uzyskuje się jakościowo lepsze wyroby o dobrych właściwościach mechanicznych. Przy podciśnieniu wynoszącym 0,4 bar wytrzymałość na zginanie i rozciąganie laminatów kompozytowych była prawie o 30% wyższa niż przy największym podciśnieniu formowania wynoszącym 0,75 bar. Okazało się również, że niższe podciśnienie formowania przyczynia się do poprawy jakości uzyskanych kompozytów. Powoduje lepsze zwilżanie i przesączanie warstw włókien. oraz zwiększenie udziału wzmocnienia w laminacie. Przyczynia się jednak do znacznego wydłużenia czasu wypełniania formy przez żywicę. Natomiast zbyt niskie ciśnienie formowania, mimo skrócenia procesu technologicznego, może doprowadzić do powstawania zamkniętych obszarów nieprzesączonych żywicą. Skrócenie czasu formowania wyrobów kompozytowych można uzyskać, stosując dodatkowe układy wspomagające proces infiltracji. Stwierdzono, że dodatkowo wprowadzenie pomiędzy warstwy tkanin o dużej gramaturze trudnych do przesączenia warstw maty charakteryzującej się większą zdolnością do przesączania przyczynia się do zwiększenia prędkości infiltracji. W przypadku konstrukcji przekładkowych - laminat z rdzeniem piankowym - znaczne zwiększenie prędkości infiltracji uzyskano poprzez nacięcie w materiale rdzenia o strukturze porowatej dodatkowych kanałów rozprowadzających żywicę. Przeprowadzone badania pozwoliły stwierdzić, że technologia infuzji pozwala na uzyskanie kompozytów o dużym udziale włókien umacniających, nawet o bardzo dużej gramaturze, w wielowarstwowych strukturach kompozytowych, trudnych do uzyskania przy formowaniu ręcznym. Poprzez dobór odpowiednich parametrów procesów infuzji możliwe jest uzyskanie jakościowo powtarzalnych kompozytów charakteryzujących się dobrymi właściwościami wytrzymałościowymi.

EN

The paper presents the results of investigations introducing possibilities of manufacturing of FRP composites using infusion technology. The investigations focused on evaluation of an influence of technological parameters, particularly applied underpressure, on efficiency of infiltration process and on a flow of resin through the reinforcing fibers. An effect of kind and form of fiber reinforcement, its basis weight, and amount of layers on flow speed of a resin was also evaluated, as well as the basic mechanical proprieties of the laminate and volume fraction of the reinforcement. As the composite matrix a low viscosity vinylester resin was used. The composite reinforcement were glass fibers in the form of: mat, satin weave fabric, roving fabrics and fabric-mat cloth. An investigation was also conducted on sandwich construction in order to determine an effect of a sandwich foam-core on the infiltration process. It was found that laminate quality and duration of the process depend first of all on the pressure value. Values of pressure 0.4, 0.6, and 0.75 bar were applied within the investigations. The pressure value decides how fast the reinforcing layers soak. By 0.4 bar pressure the infiltration time is even 6 times longer that by 0.6 bar. It was considered that the laminate composites of better mechanical proprieties and the enlarged volume fraction of reinforcement were obtained by comparatively low pressure. Flexural and tensile strength of composite laminates manufactured by 0.4 bar pressure were of about 30% higher than of those manufactured by 0.75 bar. However, lower value of pressure extends considerably the time of filling of the preform. Increase in the pressure shortens time of the process, but it can bring deterioration in mechanical properties of the laminate, producing areas devoid of resin. To shorten the process duration we can apply a special arrangements introduced between the layers of reinforcement giving additional channels distributing the resin. In the case of sandwich constructions we may introduce special cross incisions in material of foam-core. It was found that infusion technology gives high volume fraction values in composites, even by large basis areal weight of reinforcing layers. In laminates formed by contact method, the volume fraction of reinforcement is usually much lower. It is impossible to impregnate the fabric and mats of large basis weight using contact method because impossibility of infiltration of the resin through reinforcement. Infusion technique enables manufacturing of strong, good quality and good repeatability composite materials.

10

Zbiorniki chemoodporne z kompozytów polimerowych - ocena porównawcza przepisów krajowych i zagranicznych

Bełzowski A.

Kompozyty

|

2005

|

R. 5, nr 3

56-61

PL

Przedstawiono analizę porównawczą niektórych ogólnych koncepcji przyjętych w przepisach określających projektowanie i wytwarzanie kompozytowych zbiorników chemoodpornych używanych w przemyśle. Porównując dwie kolejne edycje przepisów krajowych z normami brytyjskimi, francuskimi i amerykańskimi, analizowano opis zabezpieczeń antykorozyjnych, dobór wartości współczynników bezpieczeństwa oraz zasady oceny nowych konstrukcji. Wykazano istotne niedostatki opisu budowy warstw ochronnych zawartego w normach polskich oraz przytoczono przykład ekspertyzy zniszczonego zbiornika, w którym wadliwe warstwy ochronne stanowiły główną przyczynę poważnej awarii (rys. rys. 1 i 2). Przytoczona analiza wartości współczynników bezpieczeństwa wykazała, że przepisy polskie sprzyjają konstruowaniu urządzeń mniej bezpiecznych w porównaniu do wszystkich analizowanych norm zagranicznych. Zasady oceny nowych konstrukcji określone w przepisach polskich nie przewidują statycznych niszczących prób nośności prototypów oraz prób trwałości zmęczeniowej, co jest wymagane w wielu normach zagranicznych. Przeprowadzona analiza wykazała, że w najnowszej edycji polskich przepisów opisujących kompozytowe zbiorniki chemoodporne pozostawiono bez większych zmian wiele rozwiązań już wcześniej sprzyjających większej awaryjności takich urządzeń. Opisany przykład awarii pokazuje możliwe konsekwencje stosowania nieprecyzyjnych i nadmiernie liberalnych przepisów oraz niedostatki wewnętrznej i zewnętrznej kontroli jakości takich urządzeń.

EN

A comparative analysis of some basic concepts adopted in standards for design and construction of large-size corrosion--resistant tanks has been presented. The last two editions of Polish standards were compared with the corresponding British, American and French counterparts, the principal attention being paid to anticorrosion coatings, safety factor determination and assessment of newly constructed structures. Significant shortcomings in all the named aspects were found in the Polish codes. The protective layers which are of prime importance in this type of structures are vaguely defined in the documents. A forensic study of a tank whose badly inadequate inner lining was a prime cause of the unrepairable failure (Figs 1,2) has been presented. The analysis of the safety factor determination approach shows that Polish standards tend to be overly optimistic and thus the resulting designs are less safe than those specified by the foreign codes. For newly constructed tanks the Polish codes require no destructive tests of bearing capacity and no fatigue tests which is contrary to requirements set by many foreign specifications. The presented analysis proves that the last edition of the Polish codes leaves much of the shortcomings unamended. The quoted tank failure study shows in detail how imprecise and vague design standards combined with inadequate inspection policies lead to industrial disasters.

11

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

Bełzowski A., Stasieńko J., Ziółkowski B., Kamińska A.

Kompozyty

|

2004

|

R. 4, nr 12

389-395

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.