EN
Nəmin UD prepreg rezin sistemlərinə təsiri
Bir istiqamətli prepreglər üçün istifadə olunan rezin sistemləri — epoksi və fenolik rezinlər — xüsusilə rezin sistemlərinin şüşə keçid temperaturunda (Tg) yüksək dərəcədə hidrofil və nəm udan materiallardır. Rezinlərdəki polimer zəncirləri su ilə bağlana bilən qütb qrupları ehtiva edir. Bu, iki əsas nəzərə alınmalı vəziyyətə səbəb olur: (i) rezinin su tərəfindən plastikləşdirilməsi və (ii) rezin sistemində kimyəvi rabitələrin su tərəfindən parçalanması — yəni hidroliz. Nisbi rütubətin 60%-dən çox olduğu hallarda rezinlərin liflər arasındakı rezin-bağlı sahələrində əhəmiyyətli nəm udulması günlər ərzində baş verir; bu da rezinin şişməsinə və su udulması nəticəsində yaranan gərginliklərə səbəb olur. Rezin yumşalar və liflərə zəif yapışır. Nəticədə rezin-lif sərhədində yük ötürülməsi pozulur. Bu xüsusi olaraq bir istiqamətli (UD) prepreglər üçün problem yaradır, çünki burada rezin liflərin istiqamətində daha yüksək konsentrasiyada olur.
Nəmlik, sertləşmə başlamazdan əvvəl belə potensial qüsurlu nöqtələrin yaranmasına səbəb olur. İstehsalçılar bu riski saxlama və emal zamanı azaltmalıdırlar.
Difuziya Dinamikası: Bir istiqamətli Lif Arxitekturası və Ətraf Mühit Nəmliyi Mexanizmi
Bir istiqamətli (UD) prepreg, toxunmuş materiallara nisbətən çox daha yüksək sürətlə su udur və bunun əsas səbəbi nəmın liflərlə necə qarşılıqlı təsiri ilə əlaqədardır. Bütün liflər düz xəttlərdə yerləşdirildiyi üçün lif və rezin arasında birləşmə nöqtələrində mikrokanallar əmələ gəlir. Bu, eyni nəm şəraitində rezinə nisbətən nəmin lif demələri vasitəsilə hərəkət etmə sürətini 3–5 dəfə artırır. Məsələn, 75% nisbi rütubət şəraitində standart qalınlıqda UD prepreg 8 saat ərzində su udmağa başlayır ki, bu da toxunmuş materialların 2 gün tələb etdiyi müddətdən əhəmiyyətli dərəcədə qısa müddətdir. Bu hadisəyə üç əsas amil səbəb olur. Birincisi, prepregdəki düz liflərin həcmi səth sahəsinə nisbəti daha yüksəkdir və bu, nəmin daha effektiv yayılmasına imkan verir. İkincisi, lif demələrinin eroziyası nəticəsində nəm keçiriciləri qalır ki, bu da nəmin rezin içərisində yayılmasını daha da artırır. Bu şərtlər prepregin bütünlüyünü sürətlə pozur. Isınma və soyuma dövrləri lif demələri daxilində çox kiçik cərəyanların yaranmasına səbəb olur və bu da prepregin nəm eroziyasını sürətləndirir.
UD Prepreg Laminatlarında Mikroboşluqlar, Qabarıqlar və Dezlaminalar
Nəm Səbəbiylə Boşluq Əmələ Gəlməsi (>0.3 çəki % → Boşluq Həcmində >15% artım, ASTM D2734-ə görə)
Mikroboşluqlar kompozit materiallarda sərtləşmə prosesi zamanı materiallar tərəfindən udulan nəmin buxar halına çevrilərək genişlənməsi nəticəsində əmələ gəlir. Boşluqlar yalnız 0.3% çəki faizi ilə belə ümumi həcmin 15%-dən çoxunu təşkil edə bilər. Bu vəziyyət aerokosmik standartlara (ASTM D2734) uyğun deyil. Bundan sonra boşluqlar rezin və liflərin birləşmə yerlərində əsas problemlər yaradır, birləşmə yerlərinə kifayət qədər rezin çatdırmamasına səbəb olur və kompozitin struktur bütövlüyünü azaldır. Bir istiqamətli prepreg materialları nəmə həssasdır və digər kompozit prepreg materiallarına nisbətən daha asan nəm udur. Beləliklə, istehsalçılar artıq boşluqları qarşısını almaq və kompozit prepreg materiallarının istehsalda retuşa düşməsini təmin etmək üçün nisbi rütubət səviyyələrini dəqiq nəzarətdə saxlamalıdır.
Qurutma ilə əlaqəli nasazlıqlar: Nəm səbəbiylə şişmə və qatlararası ayrılma
Nəm kompozit materiallarda tutulduqda, nəmlik olduqda avtoklavda buxar və təzyiq artımı baş verir ki, bu da rezin şişməsinə və təbəqələrin ayrılmasına səbəb olur. Məlumatlar aydındır: prepreg laminasiyası zamanı nisbi rütubəti 75%-dən yuxarı olan kompozit prepreg, prepreg laminasiyası zamanı nisbi rütubəti 30%-dən aşağı olan kompozit prepreg ilə müqayisədə təxminən iki dəfə çox şişmə meydana gətirir. Rezinin çıxması və təbəqələrin ayrılmasından sonra zərərli mexaniki gərginliklər bu problemləri daha da pisləşdirə bilər. Bu problemlər təyyarə komponentlərinin yorulmaya davamlılığı üçün əhəmiyyətli rol oynayır, çünki təyyarə komponentlərində struktur bütövlüyünün təmin edilməsi kritik əhəmiyyət daşıyır. Prepreg materiallarının saxlanması və daşınması, unidireksional prepreg kompozitlərin xidmətə verildikdə ideal performans göstərmələri üçün quru otaq idarəetməsinin nə qədər vacib olduğunu göstərir.
Həqiqi dünyanı əhatə edən nəticələr: Sahədə uğursuzluqlara və aviakosmik sertifikatlaşdırmalara təsiri
Airbus A350 təyyarəsinin qanad örtüyü delaminasiya hadisəsi: Səbəb kimi UD prepregdə yüksək nəmlik miqdarı müəyyən edilib
Ən son inkişaf etdirilən təyyarələrdən biri üçün uçuş testləri apararkən mühəndislər qanadların örtüyünün qat-qat ayrılmasının birbaşa istiqamətli (UD) prepregin çox nəm olması səbəbindən baş verdiyini müşahidə etdilər. Çox nəm nə deməkdir? Sadəcə: 0,4 çəki faizindən yuxarı. Beləliklə, nə baş verdi? UD prepreg mikroçatlamalara məruz qaldı ki, bu da yalnız örtüyün qat-qat ayrılmasına səbəb olmadı, həm də EASA-nın 2022-ci il Təhlükəsizlik Bülleteni uyğunluğuna əsaslanan sertifikatlaşdırma prosesində 200 milyon ABŞ dolları dəyərində təkrar dizayn xərcləri və 11 aylıq gecikmə kimi ciddi nəticələrə səbəb oldu. Belə gecikmələr prepreglərdə nəmin izlənilməsinin, bahalı təkrar dizaynlar və tənzimləyici gecikmələrdən qorunmaq üçün əhəmiyyətini göstərir. Artıq nəmə məruz qalan prepreglər materialları təsir edir və FAA və EASA tərəfindən tələb olunan bahalı təkrar sertifikatlaşdırma və tənzimləyici uyğunluq prosedurlarından keçmək zərurətini yaradır. Boeing 787 Gövdə Paneli Məlumatları: Nisbi rütubət (RH) 75%-də saxlanma şəraitində kabarcıqlanma hadisəsi nisbi rütubətin 30%-dən az olduğu nəzarət olunan şəraitdə saxlanmaya nisbətən iki dəfə artır.
Gövdə panelinin nəm udma qabiliyyəti ilə bağlı bir əsas kosmik sənaye istehsalçısı tərəfindən açıqlanan məlumatlar bəzi qorxulu nəticələr verir. Bu məlumatlar göstərir ki, 75% nisbi rütubət şəraitində 48 saat müddətində saxlanılan panelin boşluq tərkibi təxminən 32% olur. 30% nisbi rütubətdən aşağıda saxlanılan UD prepreg materialının isə boşluq tərkibi 16% olur; bu, nəmə bağlı şişmənin daha az olması kimi qiymətləndirilir. Nəmə bağlı şişmə artıq uçuş qabiliyyəti standartları tərəfindən qəbul edilə bilən həddi keçmiş hesab olunur; SAE AIR 7292 standartlarına görə, gövdədəki birincil struktur komponentlərdə 5% boşluq toleransı tələb olunur. Təbii ki, bu eyni zamanda tamir xərclərinin çox yüksək olmasına səbəb olur. Əlavə laboratoriya işlərindən alınan başqa bir maraqlı tapıntı da budur ki, nisbi rütubətin hər 10% artması prepreg materiallarının təhlükəsiz emal müddətini təxminən 15 saat azaldır; yəni rezin istilik təsirindən qayıtmaz deqradasiyaya uğramadan əvvəl keçə biləcək vaxt. Buna görə də istehsalat şəraitində effektiv rütubət idarəetməsi operativ iş sahəsini əhəmiyyətli dərəcədə genişləndirir.
UD Prepreg üçün uğurlu nəmlik idarəsi
Ən yaxşı üsullar: Quru otaq spesifikasiyaları (ISO 12944-2), quruducu paketlər və real vaxt rejimində NIR
UD prepreg materialları üçün keyfiyyət nəzarəti və ya sadəcə nəm səviyyələrinin nəzarət olunması vacibdir. Məsələn, ISO 12944-2 standartlarına uyğun olaraq qurulan quru otaqları rezinin emal zamanı parçalanmasını qarşısını almaq üçün rütubəti 30% (nisbi rütubət) və ya ondan aşağı saxlaya bilir. Bundan əlavə, vakuumla paketlənmiş quruducu nəm göstəricisi lentləri rezin ilə havanın təmasını standart nəm maneəsi filmi ilə müqayisədə təxminən %95 azalda bilir. Rezinin nəm miqdarının (0,1 çəki % üstündə) davamlı və qeyri-məhdud ölçülmesi üçün yaxın infragırmızı (NIR) nəm sensorları mövcuddur və bu sensorlar hədd dəyərində siqnal verir. Yuxarıda qeyd olunan bütün metodların birləşdirilməsi ilə vulkanlaşdırma prosesi zamanı boşluqların 80%-lik azalması və şişliklərin tamamilə aradan qaldırılması əldə edilir. Bu, istehsalçıların süni şəkildə yaradılmış isti və rütubətli, tropik şəraitə uyğun mühitlərdə aparılan sürətləndirilmiş yaşlanma tədqiqatları nəticəsində materialların saxlanması üzrə praktikalarına qazandıqları etibar nəzərə alınmaqla xüsusilə diqqətəlayiqdir.
SSS
UD prepreg rezin sistemləri ilə bağlı əsas nəticə nədir?
UD prepreg rezin sistemləri ilə bağlı əsas nəticə — nəm udmağıdır; bu isə plastikləşməyə və hidrolizə səbəb olur və materialın struktur bütövlüyünü zədələyir.
Niyə UD prepreq-lər toxunmuş materiallardan daha çox nəm udur?
UD prepreq-lərin düz xəttli lif konstruksiyası nəmin toxunmuş materiallara nisbətən daha asan penetrasiyasına imkan verir. Bundan əlavə, temperatur dəyişiklikləri nəm penetrasiyasını daha da pisləşdirir.
UD prepreq-lərdə çoxlu nəmin təsirləri nələrdir?
Artıq nəm boşluqlar, kabarıqlıqlar və qat-qat ayrılmalar yarada bilər; bunların hamısı struktur bütövlüyünü zədələyir və fəlakətli qırılmalara səbəb ola bilər.
UD prepreq-lərdə nəmi necə idarə etmək olar?
Nəm səviyyəsini idarə etmək üçün quru otaqlardan, quruducu qablaşdırmalardan və yaxın infragırmızı real vaxt monitorinqindən istifadə edilə bilər.