Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

ग्लास फाइबर सुदृढीकरण बहुलक मिश्रित लैमिनेट्स के यांत्रिक गुणों को मापना विभिन्न निर्माण प्रक्रियाओं द्वारा प्राप्त

Published: June 30, 2023 doi: 10.3791/65376
Automatic Translation
1, 1, 1
1Department of Mechanics and Aerospace Engineering, Southern University of Science and Technology

Summary

यह पेपर गीले हाथ ले-अप / वैक्यूम बैग विधि का उपयोग करके प्राप्त फाइबर-प्रबलित बहुलक मैट्रिक्स मिश्रित लैमिनेट्स के लिए एक निर्माण प्रक्रिया का वर्णन करता है।

Abstract

पारंपरिक गीले हाथ ले-अप प्रक्रिया (डब्ल्यूएल) को व्यापक रूप से फाइबर मिश्रित लैमिनेट्स के निर्माण में लागू किया गया है। हालांकि, बनाने के दबाव में अपर्याप्तता के कारण, फाइबर का द्रव्यमान अंश कम हो जाता है और बहुत सारे हवा के बुलबुले अंदर फंस जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कम गुणवत्ता वाले लैमिनेट्स (कम कठोरता और ताकत) होते हैं। कम्पोजिट लैमिनेट्स के निर्माण के लिए गीले हाथ ले-अप/वैक्यूम बैग (डब्ल्यूएलवीबी) प्रक्रिया पारंपरिक गीले हाथ ले-अप प्रक्रिया पर आधारित है, जिसमें हवा के बुलबुले को हटाने और दबाव प्रदान करने के लिए वैक्यूम बैग का उपयोग किया जाता है, और फिर हीटिंग और इलाज प्रक्रिया को अंजाम दिया जाता है।

पारंपरिक हाथ ले-अप प्रक्रिया की तुलना में, डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया द्वारा निर्मित लैमिनेट्स बेहतर यांत्रिक गुण दिखाते हैं, जिसमें बेहतर ताकत और कठोरता, उच्च फाइबर वॉल्यूम अंश और कम शून्य मात्रा अंश शामिल हैं, जो समग्र लैमिनेट्स के लिए सभी लाभ हैं। यह प्रक्रिया पूरी तरह से मैनुअल है, और यह तैयारी कर्मियों के कौशल से बहुत प्रभावित है। इसलिए, उत्पादों में रिक्तियों और असमान मोटाई जैसे दोषों का खतरा होता है, जिससे लैमिनेट के अस्थिर गुण और यांत्रिक गुण होते हैं। इसलिए, लैमिनेट्स के यांत्रिक गुणों को सुनिश्चित करने के लिए डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया का बारीक वर्णन करना, चरणों को बारीक नियंत्रित करना और सामग्री अनुपात की मात्रा निर्धारित करना आवश्यक है।

यह पेपर बुने हुए सादे पैटर्न वाले ग्लास फाइबर सुदृढीकरण समग्र लैमिनेट्स (जीएफआरपी) तैयार करने के लिए डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया की सावधानीपूर्वक प्रक्रिया का वर्णन करता है। लैमिनेट्स की फाइबर वॉल्यूम सामग्री की गणना फॉर्मूला विधि का उपयोग करके की गई थी, और गणना किए गए परिणामों से पता चला है कि डब्ल्यूएल लैमिनेट्स की फाइबर वॉल्यूम सामग्री 42.04% थी, जबकि डब्ल्यूएलवीबी लैमिनेट्स की 57.82% थी, जिसमें 15.78% की वृद्धि हुई थी। लैमिनेट्स के यांत्रिक गुणों को तन्यता और प्रभाव परीक्षणों का उपयोग करके विशेषता दी गई थी। प्रयोगात्मक परिणामों से पता चला कि डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया के साथ, लैमिनेट्स की ताकत और मापांक क्रमशः 17.4% और 16.35% तक बढ़ाया गया था, और विशिष्ट अवशोषित ऊर्जा में 19.48% की वृद्धि हुई थी।

Introduction

फाइबर प्रबलित बहुलक कम्पोजिट (एफआरपी) फाइबर सुदृढीकरण और बहुलक मैट्रिक्स 1,2,3 को मिलाकर निर्मित एक प्रकार की उच्च शक्ति सामग्री है। यह व्यापक रूप से एयरोस्पेस 4,5,6, निर्माण7,8, मोटर वाहन9, और समुद्री10,11 उद्योगों में इसकी कम घनत्व, उच्च विशिष्ट कठोरता और ताकत, थकान गुणों और उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध के कारण उपयोग किया जाता है। सामान्य सिंथेटिक फाइबर में कार्बन फाइबर, ग्लास फाइबर और अरमिड फाइबर12 शामिल हैं। इस पेपर में जांच के लिए ग्लास फाइबर को चुना गया था। पारंपरिक स्टील की तुलना में, ग्लास फाइबर सुदृढीकरण मिश्रित लैमिनेट्स (जीएफआरपी) हल्के होते हैं, जिसमें घनत्व का एक तिहाई से कम होता है, लेकिन स्टील की तुलना में उच्च विशिष्ट शक्ति प्राप्त कर सकता है।

एफआरपी की तैयारी प्रक्रिया में वैक्यूम-असिस्टेड राल ट्रांसफर मोल्डिंग (वीएआरटीएम) 13, फिलामेंट वाइंडिंग (एफडब्ल्यू) 14, और प्रीप्रेग मोल्डिंग के अलावा कई अन्य उन्नत निर्माण प्रक्रियाएं 15,16,17,18 शामिल हैं। अन्य तैयारी प्रक्रियाओं की तुलना में, गीले हाथ ले-अप / वैक्यूम बैग (डब्ल्यूएलवीबी) प्रक्रिया में कई फायदे हैं, जिनमें सरल उपकरण आवश्यकताएं और सरल प्रक्रिया तकनीक शामिल हैं, और उत्पाद आकार और आकार तक सीमित नहीं हैं। इस प्रक्रिया में उच्च स्तर की स्वतंत्रता है और इसे धातु, लकड़ी, प्लास्टिक या फोम के साथ एकीकृत किया जा सकता है।

डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया का सिद्धांत तैयार लैमिनेट्स के यांत्रिक गुणों को बढ़ाने के लिए वैक्यूम बैग के माध्यम से अधिक से अधिक दबाव लागू करना है; इस प्रक्रिया की उत्पादन तकनीक मास्टर करना आसान है, जिससे यह एक किफायती और सरल समग्र सामग्री तैयारी प्रक्रिया बन जाती है। यह प्रक्रिया पूरी तरह से मैनुअल है, और यह तैयारी कर्मियों के कौशल से बहुत प्रभावित है। इसलिए, उत्पादों में रिक्तियों और असमान मोटाई जैसे दोषों का खतरा होता है, जिससे लैमिनेट के अस्थिर गुण और यांत्रिक गुण होते हैं। इसलिए, लैमिनेट्स के यांत्रिक गुणों की उच्च स्थिरता प्राप्त करने के लिए, डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया का विस्तार से वर्णन करना, चरणों को बारीक नियंत्रित करना और सामग्री अनुपात को निर्धारित करना आवश्यक है।

अधिकांश शोधकर्ताओं ने अर्ध-स्थैतिक 19,20,21,22,23 और गतिशील व्यवहार 24,25,26,27,28 के साथ-साथ समग्र सामग्री के संपत्ति संशोधन 29,30 का अध्ययन किया है। फाइबर से मैट्रिक्स का वॉल्यूम अंश अनुपात एफआरपी लैमिनेट के यांत्रिक गुणों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। एक उपयुक्त सीमा में, फाइबर का एक उच्च मात्रा अंश एफआरपी लैमिनेट की ताकत और कठोरता में सुधार कर सकता है। एंड्रयू एट अल .31 ने फ्यूज्ड डिपोजिशन मॉडलिंग (एफडीएम) योजक विनिर्माण प्रक्रिया द्वारा तैयार नमूनों के यांत्रिक गुणों पर फाइबर वॉल्यूम अंश के प्रभाव की जांच की। परिणामों से पता चला कि जब फाइबर वॉल्यूम अंश 22.5% था, तो तन्यता शक्ति दक्षता अपने अधिकतम तक पहुंच गई, और ताकत में मामूली सुधार देखा गया क्योंकि फाइबर वॉल्यूम अंश 33% तक पहुंच गया। खालिद एट अल .32 ने विविध फाइबर वॉल्यूम अंशों के साथ निरंतर कार्बन फाइबर (सीएफ) -प्रबलित 3 डी-मुद्रित कंपोजिट के यांत्रिक गुणों का अध्ययन किया, और परिणामों से पता चला कि फाइबर सामग्री में वृद्धि के साथ तन्यता शक्ति और कठोरता दोनों में सुधार हुआ था। उज़ाय एट अल .33 ने कार्बन फाइबर-प्रबलित बहुलक (सीएफआरपी) के यांत्रिक गुणों पर तीन निर्माण विधियों-हाथ ले-अप, संपीड़न मोल्डिंग और वैक्यूम बैगिंग के प्रभावों की जांच की। लैमिनेट्स के फाइबर वॉल्यूम अंश और शून्य को मापा गया, तन्य और झुकने वाले परीक्षण आयोजित किए गए। प्रयोगों से पता चला कि फाइबर वॉल्यूम अंश जितना अधिक होगा, यांत्रिक गुण उतने ही बेहतर होंगे।

एफआरपी लैमिनेट में रिक्तियां सबसे आम दोषों में से एक हैं। रिक्तियां मिश्रित सामग्रियों के यांत्रिक गुणों को कम करती हैं, जैसे कि ताकत, कठोरता और थकान प्रतिरोध34। रिक्तियों के चारों ओर उत्पन्न तनाव एकाग्रता सूक्ष्म दरारों के प्रसार को बढ़ावा देती है और सुदृढीकरण और मैट्रिक्स के बीच इंटरफ़ेस की ताकत को कम करती है। आंतरिक रिक्तियां एफआरपी लैमिनेट के नमी अवशोषण को भी तेज करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप इंटरफ़ेस विघटन और प्रदर्शन में गिरावट होती है। इसलिए, आंतरिक रिक्तियों का अस्तित्व समग्र की विश्वसनीयता को प्रभावित करता है और उनके व्यापक अनुप्रयोग को प्रतिबंधित करता है। झू एट अल.35 ने सीएफआरपी मिश्रित लैमिनेट्स के स्थैतिक इंटरलेमिनर कतरनी शक्ति गुणों पर शून्य सामग्री के प्रभाव की जांच की, और पाया कि 0.4% से 4.6% तक शून्य सामग्री में 1% की वृद्धि से इंटरलेमिनर कतरनी ताकत में 2.4% की गिरावट आई। स्कॉट एट अल.36 ने कंप्यूटेड टोमोग्राफी (सीटी) का उपयोग करके हाइड्रोस्टेटिक लोडिंग के तहत सीएफआरपी मिश्रित लैमिनेट्स में क्षति तंत्र पर रिक्तियों के प्रभाव को प्रस्तुत किया, और पाया कि रिक्तियों की संख्या यादृच्छिक रूप से वितरित दरारों की संख्या का 2.6-5 गुना है।

उच्च गुणवत्ता वाले और विश्वसनीय एफआरपी लैमिनेट्स को आटोक्लेव का उपयोग करके निर्मित किया जा सकता है। अब्राहम एट अल.37 ने इलाज के लिए 1.2 एमपीए के दबाव के साथ एक आटोक्लेव में डब्ल्यूएलवीबी असेंबली रखकर कम-सरंध्रता, उच्च फाइबर सामग्री लैमिनेट्स का निर्माण किया। फिर भी, आटोक्लेव उपकरण का एक बड़ा और महंगा टुकड़ा है, जिसके परिणामस्वरूप काफी विनिर्माण लागत होती है। यद्यपि वैक्यूम-असिस्टेड राल हस्तांतरण प्रक्रिया (वीएआरटीएम) लंबे समय से उपयोग में है, लेकिन समय लागत, अधिक जटिल तैयारी प्रक्रिया और अधिक डिस्पोजेबल उपभोग्य सामग्रियों जैसे डायवर्सन ट्यूब और डायवर्सन मीडिया के संदर्भ में इसकी एक सीमा है। डब्ल्यूएल प्रक्रिया की तुलना में, डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया कम लागत वाले वैक्यूम बैग के माध्यम से अपर्याप्त मोल्डिंग दबाव की भरपाई करती है, फाइबर वॉल्यूम अंश को बढ़ाने और आंतरिक छिद्र सामग्री को कम करने के लिए सिस्टम से अतिरिक्त राल को अवशोषित करती है, जिससे लैमिनेट के यांत्रिक गुणों में काफी सुधार होता है।

यह अध्ययन डब्ल्यूएल प्रक्रिया और डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया के बीच अंतर की पड़ताल करता है, और डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया की सावधानीपूर्वक प्रक्रिया का विवरण देता है। लैमिनेट्स की फाइबर वॉल्यूम सामग्री की गणना फॉर्मूला विधि द्वारा की गई थी, और परिणामों से पता चला कि डब्ल्यूएल लैमिनेट्स की फाइबर वॉल्यूम सामग्री 42.04% थी, जबकि डब्ल्यूएलवीबी लैमिनेट्स की 57.82% थी, जिसमें 15.78% की वृद्धि हुई थी। लैमिनेट्स के यांत्रिक गुणों को तन्यता और प्रभाव परीक्षणों की विशेषता थी। प्रयोगात्मक परिणामों से पता चला कि डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया के साथ, लैमिनेट्स की ताकत और मापांक क्रमशः 17.4% और 16.35% तक बढ़ाया गया था, और विशिष्ट अवशोषित ऊर्जा में 19.48% की वृद्धि हुई थी।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. सामग्री तैयार करना

  1. कैंची से 300 मिमी x 300 मिमी बुने हुए ग्लास फाइबर कपड़े के आठ टुकड़े काट लें। फाइबर फिलामेंट्स को गिरने से रोकने के लिए पहले कट को टेप करें।
    नोट: कपड़े को काटते समय उंगली की चुभन और फिलामेंट इनहेलेशन को रोकने के लिए मास्क और दस्ताने पहनें। न केवल बुना हुआ ग्लास फाइबर कपड़ा, बल्कि यूनिडायरेक्शनल कपड़े और अन्य प्रकार के फाइबर, जैसे कार्बन फाइबर और अरमिड फाइबर भी उपलब्ध हैं।
  2. 10: 3 के द्रव्यमान अनुपात के अनुसार 260 ग्राम एपॉक्सी राल और 78 ग्राम सख्त वजन करें।
    नोट: फाइबर कपड़े और राल प्रणाली का अनुपात एकल परत फाइबर कपड़े के प्रति वर्ग मीटर 360 ग्राम एपॉक्सी राल प्रणाली होने की सिफारिश की जाती है।

2. निर्माण प्रक्रिया

नोट: चित्र 1 हाथ ले-अप प्रक्रिया के लिए समग्र लैमिनेट के निर्माण की योजना को दर्शाता है, जिसे खंड 2 में दिखाया गया है।

  1. WLVB
    1. कपड़े को 8 घंटे के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर ओवन में रखें।
    2. राल को बंधन से रोकने के लिए ऐक्रेलिक शीट पर अलगाव फिल्म पेस्ट करें।
    3. सांचे को बिछाने वाले क्षेत्र पर रखें।
    4. राल और सख्त को धीरे-धीरे 5 मिनट के लिए मिलाएं, और फिर इसे अंदर हवा के बुलबुले को बाहर निकालने के लिए एक वैक्यूम कक्ष में डाल दें।
    5. मोल्ड पर गैर-छिद्रपूर्ण रिलीज फिल्म बिछाएं और इसे इसके चारों ओर टेप के साथ ठीक करें।
    6. गैर-छिद्रपूर्ण रिलीज फिल्म पर एक छिलका रखें।
    7. एपॉक्सी राल में डालें और पूरी फिल्म में राल को समान रूप से वितरित करने के लिए एक स्क्रैपर का उपयोग करें।
    8. पहले फाइबर कपड़े को चलाएं, यह सुनिश्चित करने के लिए एक नग्न रोलर के साथ रोल करें कि राल पूरी तरह से कपड़े में घुसपैठ करता है और बुलबुले बाहर निकल जाते हैं, और फिर राल को समान रूप से खुरचने के लिए स्क्रैपर का उपयोग करके राल डालें।
    9. चरण 2.1.7 और 2.1.8 को तब तक दोहराएं जब तक कि सभी कपड़े का उपयोग न किया जाए।
    10. कपड़े पर एक छील रखें और हवा के बुलबुले को मैन्युअल रूप से निचोड़ें।
    11. एक छिद्रित रिलीज फिल्म और एक ब्रीथर कपड़े को क्रमिक रूप से बिछाएं।
    12. सक्शन चैनल और सांस लेने योग्य पैड को एक तरफ रखें।
    13. मोल्ड के बाहर एक ऐक्रेलिक शीट के साथ गर्मी प्रतिरोधी टेप का एक चक्र चिपकाएं और एक बंद स्थान बनाने के लिए टेप के साथ वैक्यूम बैग को संलग्न करें।
    14. कमरे के तापमान पर 10 घंटे के लिए दबाव की 1 बार दबाने के लिए वैक्यूम पंप चालू करें। फिर, वैक्यूम पंप को बंद करें और 14 घंटे के लिए स्थिरता बनाए रखें।
    15. लैमिनेट्स को पूरी तरह से ठीक करने के लिए 16 घंटे के लिए 80 डिग्री सेल्सियस पर ओवन में रखें।
    16. समीकरणों (1-3)38,39 का उपयोग करके फाइबर वॉल्यूम अंश को मापें।
      Equation 1(1)
      Equation 2(2)
      Equation 3(3)
      एन लैमिनेट की परतों की संख्या है, : फाइबर निर्माता से फाइबर कपड़े का अवास्तविक घनत्व है, ए फाइबर लैमिनेट का क्षेत्र है, एम फाइबर फाइबर कपड़े का द्रव्यमान है, एमकुल लैमिनेट का द्रव्यमान है, एपॉक्सी एपॉक्सी का घनत्व है, वीएपॉक्सी और वीटोटल है। क्रमशः एपॉक्सी और लैमिनेट की मात्रा हैं, और फाइबर वॉल्यूम अंश है।
  2. WL
    1. कपड़े को 8 घंटे के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर ओवन में रखें।
    2. राल और सख्त को 5 मिनट के लिए धीरे-धीरे मिलाएं और फिर हवा के बुलबुले को अंदर खींचने के लिए इसे वैक्यूम चैंबर में डाल दें।
    3. मोल्ड पर गैर-छिद्रपूर्ण रिलीज फिल्म बिछाएं और इसे इसके चारों ओर टेप के साथ ठीक करें।
    4. गैर-छिद्रपूर्ण रिलीज फिल्म पर एक छिलका रखें।
    5. एपॉक्सी राल में डालें और पूरी फिल्म में राल को समान रूप से वितरित करने के लिए एक स्क्रैपर का उपयोग करें।
    6. पहले फाइबर कपड़े को चलाएं, यह सुनिश्चित करने के लिए एक नग्न रोलर के साथ रोल करें कि राल पूरी तरह से कपड़े में घुसपैठ करता है और बुलबुले बाहर निकल जाते हैं, और फिर राल को समान रूप से खुरचने के लिए स्क्रैपर का उपयोग करके राल डालें।
    7. चरण 2.2.5 और 2.2.6 को तब तक दोहराएं जब तक कि सभी कपड़े का उपयोग न किया जाए।
    8. कपड़े पर एक छील रखें और हवा के बुलबुले को मैन्युअल रूप से निचोड़ें।
    9. एक छिद्रित रिलीज फिल्म, एक ब्रीथर फैब्रिक और एक गैर-छिद्रपूर्ण रिलीज फिल्म क्रमिक रूप से रखें।
    10. शीर्ष पर फाइबर कपड़े के समान आकार के साथ एक एल्यूमीनियम प्लेट रखें।
    11. 14 घंटे के लिए कमरे के तापमान पर स्थिरता बनाए रखें।
    12. लैमिनेट्स को पूरी तरह से ठीक करने के लिए 16 घंटे के लिए 80 डिग्री सेल्सियस पर ओवन में रखें।

3. प्रभाव गुणों का लक्षण वर्णन

नोट: समग्र लैमिनेट्स के प्रभाव परीक्षण के लिए कई तरीके हैं। कम-वेग प्रभाव स्थितियों के तहत, आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली विधि ड्रॉप-वेट प्रभाव परीक्षण है, जबकि उच्च-वेग या अल्ट्रा उच्च-वेग प्रभाव स्थितियों के तहत, अक्सर इस्तेमाल की जाने वाली विधि बुलेट प्रभाव विधि है। इस अध्ययन में, ड्रॉप-वेट प्रभाव परीक्षण लागू किया गया था। उपकरण चित्रा 2 में दिखाया गया है।

  1. एएसटीएम डी 7136 के अनुसार, एक उच्च परिशुद्धता काटने वाली मशीन का उपयोग करके प्रभाव परीक्षण के लिए जीएफआरपी से 150 मिमी x 100 मिमी नमूनों का एक सेट काटें।
  2. प्रत्येक नमूने के वजन और आकार को मापें।
  3. नमूनों के केंद्रों में पोजिशनिंग नाखूनों का उपयोग करके नमूनों की स्थिति तय करें जो प्रभावक हर परीक्षण के लिए संपर्क कर सकता है।
  4. चार रबर युक्तियों के साथ प्रभाव समर्थन फिक्स्चर पर नमूना ठीक करें।
  5. 10 जे ऊर्जा स्तर पर ड्रॉप-वेट इम्पैक्ट टॉवर का उपयोग करके प्रभाव परीक्षण करें। ड्रॉप हथौड़ा परीक्षण मशीन चालू करें और नियंत्रक को ड्रॉपडाउन से कनेक्ट करने के लिए कनेक्ट करें पर क्लिक करें, फिर होम पर क्लिक करें | परीक्षण से पहले। प्रभाव ऊर्जा को 10 जे और अतिरिक्त द्रव्यमान को 2 किलोग्राम पर सेट करें। इम्पैक्टर की ऊंचाई निर्धारित करने के लिए डब्ल्यूएलवीबी नमूनों के लिए 2.1 मिमी और डब्ल्यूएल नमूनों के लिए 2.5 मिमी माप मोटाई इनपुट करें, और प्रयोग शुरू करने के लिए प्रारंभ करें पर क्लिक करें।
  6. बल, विक्षेपण और ऊर्जा इतिहास सहित प्रभाव प्रतिक्रिया डेटा रिकॉर्ड करें।
  7. नमूना निकालें। प्रभाव के बाद नमूने की आकृति विज्ञान रिकॉर्ड करें।
  8. परिणामों की पुनरावृत्ति सुनिश्चित करने के लिए प्रभाव परीक्षण को पांच बार दोहराएं।
  9. नमूनों के डेटा की गणना और तुलना करें।

4. तन्यता गुणों का लक्षण वर्णन

  1. एएसटीएम डी 3039 के अनुसार, डायमंड कटर के साथ एक उच्च परिशुद्धता काटने वाली मशीन का उपयोग करके, तन्यता परीक्षण के लिए लैमिनेट्स से 250 मिमी x 25 मिमी नमूनों का एक सेट काटें।
  2. वर्नियर कैलिपर के साथ प्रत्येक नमूने के आकार को मापें।
  3. तनाव एकाग्रता से बचने के लिए नमूने के दोनों सिरों पर चार 50 मिमी x 25 मिमी x 2 मिमी एल्यूमीनियम टैब को बांधने के लिए एपॉक्सी चिपकने वाला का उपयोग करें।
  4. नमूने के सामने सफेद पेंट की एक पतली परत स्प्रे करें, फिर काले धब्बे स्प्रे करें।
  5. तन्यता परीक्षण मशीन के क्लैंप के केंद्र में नमूना रखें और छवि अधिग्रहण प्रणाली स्थापित करें, जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है।
  6. तनाव डेटा की सटीकता सुनिश्चित करने के लिए, नमूने की स्थिति को बदलें ताकि यह कैमरा शूटिंग क्षेत्र के बीच में और ऊर्ध्वाधर स्थिति में हो। इसके अतिरिक्त, यह सुनिश्चित करने के लिए कैमरा फोकल लंबाई और एक्सपोज़र दर समायोजित करें कि नमूने पर धब्बे स्पष्ट रूप से दर्ज किए गए हैं।
  7. तन्यता परीक्षण करें। परीक्षण कॉन्फ़िगर करें क्लिक करें. परीक्षण की गति 0.5 मिमी / मिनट पर सेट करें। नमूना डेटा क्लिक करें. नमूने की माप चौड़ाई और मोटाई इनपुट करें। प्रारंभ क्लिक करें, फिर वर्तमान स्थिति स्वीकार करें क्लिक करें. लोड-टाइम डेटा रिकॉर्ड करें.
  8. नमूना निकालें। तन्यता परीक्षण के बाद नमूने की आकृति विज्ञान रिकॉर्ड करें।
  9. परिणामों की पुनरावृत्ति सुनिश्चित करने के लिए तन्यता परीक्षण को पांच बार दोहराएं।
  10. तन्यता परीक्षण के दौरान नमूने के नाममात्र तनाव को मापने के लिए डिजिटल छवि सहसंबंध (डीआईसी) सॉफ्टवेयर का उपयोग करें।
  11. पिक्सेल की लंबाई को कैलिब्रेट करने के लिए लंबाई स्केल छवि पर क्लिक करें, संदर्भ छवि पर क्लिक करें, और संदर्भ छवि के रूप में पहली छवि चुनें। विकृत छवि पर क्लिक करें और शेष छवियों को विकृत छवियों के रूप में चुनें। आरेखण उपकरण क्लिक करें | माप क्षेत्र का चयन करने के लिए आयत का चयन करें। एक्सटेंसोमीटर पर क्लिक करें और एक्सटेंसोमीटर की लंबाई 100 मिमी पर सेट करें, फिर प्रोसेसिंग क्लिक करें | सहसंबंध प्रारंभ करें।
  12. नाममात्र तनाव प्राप्त करने के लिए लोड को क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र से विभाजित करें।
  13. डीआईसी माप से नाममात्र तनाव और तन्यता परीक्षण मशीन से नाममात्र तनाव को मिलाएं।
  14. लोचदार मापांक के रूप में तनाव-तनाव वक्र के रैखिक खंड के ढलान का चयन करें। ताकत के रूप में तन्यता बल-समय वक्र का चरम मान चुनें।
  15. लोचदार मापांक और नमूने की ताकत की तुलना करें।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

तालिका 1 नमूने के फाइबर वॉल्यूम अंश, औसत मोटाई और निर्माण प्रक्रिया को दर्शाती है। जी 8-डब्ल्यूएलवीबी और जी 8-डब्ल्यूएल क्रमशः वैक्यूम बैग प्रक्रिया के साथ और बिना गीले हाथ ले-अप द्वारा निर्मित 8-प्लाई ग्लास कपड़े से युक्त लैमिनेट्स का प्रतिनिधित्व करते हैं। जाहिर है, वैक्यूम बैग सहायता के साथ, लैमिनेट्स में फाइबर वॉल्यूम अंश में 15.78% की वृद्धि होती है, साथ ही औसत मोटाई में 16.27% की कमी होती है।

डब्ल्यूएलवीबी और डब्ल्यूएल नमूनों के तन्यता परीक्षण द्वारा प्राप्त तनाव-तनाव वक्र चित्र 4 में दिखाए गए हैं। ऊर्ध्वाधर अक्ष नाममात्र तनाव को दर्शाता है, जो क्रॉस-सेक्शन क्षेत्र द्वारा विभाजित बल से प्राप्त होता है, और क्षैतिज अक्ष डीआईसी सॉफ्टवेयर द्वारा गणना की गई नाममात्र तनाव दिखाता है। यह देखा जा सकता है कि प्रयोग वक्र में सही पुनरावृत्ति प्राप्त की जाती है, चाहे वे डब्ल्यूएल नमूने हों या डब्ल्यूएलवीबी नमूने। पहले दो नमूने और अंतिम तीन नमूने एक ही लैमिनेट में नहीं गढ़े गए हैं, लेकिन एक ही निर्मित स्थिति में हैं; इसलिए, चरणों को बारीक नियंत्रित करना और सामग्री अनुपात को निर्धारित करना महत्वपूर्ण है।

डब्ल्यूएलवीबी नमूनों और डब्ल्यूएल नमूनों के तन्यता परीक्षण परिणाम क्रमशः तालिका 2 और तालिका 3 में दर्शाए गए हैं। तन्यता वक्र में अंतर देखा गया था। तन्यता तनाव-तनाव वक्र के रैखिक खंड का ढलान लोचदार मापांक का प्रतिनिधित्व करता है, और तन्यता तनाव-तनाव वक्र के ऊर्ध्वाधर अक्ष पर अधिकतम मूल्य बिंदु ताकत का प्रतिनिधित्व करता है। जैसा कि तालिका 2 में दिखाया गया है, पांच डब्ल्यूएलवीबी नमूनों की औसत तन्यता शक्ति और मापांक क्रमशः 431.79 एमपीए और 19.14 जीपीए हैं। तन्यता शक्ति और तन्यता मापांक के मानक विचलन क्रमशः 17.81 और 0.52 हैं। जैसा कि तालिका 3 में दिखाया गया है, पांच डब्ल्यूएल नमूनों की औसत तन्यता शक्ति और औसत तन्यता मापांक क्रमशः 367.8 एमपीए और 16.45 जीपीए हैं। तन्यता शक्ति और तन्यता मापांक के मानक विचलन क्रमशः 11.63 और 0.43 हैं।

तालिका 4 लैमिनेट्स की तन्यता शक्ति और कठोरता को दर्शाती है। परिणाम बताते हैं कि डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया का उपयोग करके लैमिनेट्स की तन्यता शक्ति और मापांक में बेहद सुधार हुआ है। डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया का उपयोग करके निर्मित लैमिनेट्स में तन्यता शक्ति और मापांक में क्रमशः 17.4% और 16.35% की वृद्धि होती है। नतीजतन, डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया का लैमिनेट निर्माण पर उत्कृष्ट प्रभाव पड़ता है, लैमिनेट्स के तन्यता गुणों को बढ़ाकर।

चित्रा 5 जी 8-डब्ल्यूएलवीबी और जी 8-डब्ल्यूएल नमूनों की त्रुटि पट्टी के साथ तन्यता मापांक और ताकत दिखाता है। डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया द्वारा निर्मित लैमिनेट्स की तन्यता मापांक और ताकत डब्ल्यूएल प्रक्रिया का उपयोग करके निर्मित लोगों की तुलना में अधिक है। त्रुटि पट्टी जितनी छोटी होगी, प्रक्रिया की स्थिरता उतनी ही अधिक होगी; दूसरे शब्दों में, WLVB प्रक्रिया WL प्रक्रिया की तुलना में अधिक स्थिर है। चित्रा 6 तन्यता परीक्षण के बाद डब्ल्यूएलवीबी और डब्ल्यूएल नमूनों के फ्रैक्चर को दर्शाता है; नमूनों का फ्रैक्चर स्थान बीच के पास है, जो स्वीकार्य है। चित्र 7 तन्यता परीक्षण के बाद WLVB और WL नमूनों के साइड व्यू को दर्शाता है। चाहे नमूने डब्ल्यूएलवीबी या डब्ल्यूएल निर्माण प्रक्रियाओं द्वारा निर्मित हों, नमूनों के तन्यता फ्रैक्चर मोड में फाइबर टूटना, मैट्रिक्स फ्रैक्चर और डिलेमिनेशन शामिल हैं। जैसा कि चित्र 7 में दिखाया गया है, डब्ल्यूएल नमूने की डिलेमिनेशन लंबाई डब्ल्यूएलवीबी नमूने की तुलना में अधिक है। डब्ल्यूएल नमूनों में डब्ल्यूएलवीबी नमूनों की तुलना में अधिक राल की मात्रा अंश होता है, जिसके परिणामस्वरूप परतों के बीच मोटी राल होती है। नतीजतन, डब्ल्यूएल नमूनों में एक लंबी डिलेमिनेशन दरार देखी जा सकती है।

डब्ल्यूएलवीबी और डब्ल्यूएल नमूनों के प्रभाव परीक्षण द्वारा प्राप्त बल और अवशोषित ऊर्जा इतिहास वक्रों को चित्र 8 में दिखाया गया है। प्रभाव परीक्षण में बहुत पुनरावृत्ति दिखाई गई है। डब्ल्यूएलवीबी और डब्ल्यूएल नमूनों के बल-समय वक्र का आकार एक साइन तरंग के समान है, जिसे एक विशिष्ट गैर-भेदी वक्र के रूप में दर्शाया गया है। चित्रा 8 सी, डी वास्तविक समय ऊर्जा अवशोषण मूल्य का प्रतिनिधित्व करता है। अवशोषित ऊर्जा मूल्य पहले बढ़ा और फिर समय के साथ घट गया। प्रारंभिक बढ़ते चरण में, लैमिनेट ने धीरे-धीरे इंपैक्टर की सभी गतिज ऊर्जा को अवशोषित किया और इसे अपनी आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तित कर दिया। अधिकतम बिंदु के पीछे, लैमिनेट ने इम्पैक्टर को रिबाउंड करने के लिए लोचदार ऊर्जा जारी की। लैमिनेट्स की अवशोषित ऊर्जा अंतिम वक्र मान द्वारा प्राप्त की गई थी।

सांख्यिकीय विश्लेषण प्रयोगात्मक डेटा40 पर आयोजित किया गया था। डब्ल्यूएलवीबी और डब्ल्यूएल नमूनों के प्रभाव परीक्षण के परिणाम क्रमशः तालिका 5 और तालिका 6 में दिखाए गए हैं। जैसा कि तालिका 5 में दिखाया गया है, पांच डब्ल्यूएलवीबी नमूनों की औसत विशिष्ट अवशोषित ऊर्जा और मानक विचलन क्रमशः 0.092 जे / जी और 0.0024 हैं। जैसा कि तालिका 6 में दिखाया गया है, पांच डब्ल्यूएल नमूनों की औसत विशिष्ट अवशोषित ऊर्जा और मानक विचलन क्रमशः 0.077 जे / जी और 0.0021 हैं।

तालिका 7 लैमिनेट्स के प्रभाव गुणों और डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया द्वारा निर्मित लैमिनेट्स के विशिष्ट ऊर्जा अवशोषण में प्रतिशत वृद्धि को दर्शाती है। 10 जे की समान प्रभाव ऊर्जा के तहत, डब्ल्यूएलवीबी और डब्ल्यूएल प्रक्रियाओं द्वारा निर्मित लैमिनेट्स के लिए एक ही क्षति मोड देखा जाता है। परिणाम बताते हैं कि डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया द्वारा निर्मित लैमिनेट्स में विशिष्ट ऊर्जा अवशोषण में 19.48% की वृद्धि हुई है। इस प्रकार, डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया द्वारा लैमिनेट निर्माण में एक अद्भुत प्रभाव लैमिनेट्स के प्रभाव गुणों में वृद्धि के साथ देखा जा सकता है।

चित्रा 9 जी 8-डब्ल्यूएलवीबी और जी 8-डब्ल्यूएल नमूनों की त्रुटि पट्टियों के साथ विशिष्ट अवशोषित ऊर्जा दिखाता है। दो प्रक्रियाओं द्वारा निर्मित लैमिनेट्स के विभिन्न मोटाई मूल्यों के कारण, विशिष्ट ऊर्जा अवशोषण का उपयोग लैमिनेट्स के ऊर्जा अवशोषण प्रदर्शन को चिह्नित करने के लिए किया जाता है। परिणाम बताते हैं कि डब्ल्यूएलवीबी नमूने की विशिष्ट अवशोषित ऊर्जा डब्ल्यूएल नमूने की तुलना में बड़ी है। WLVB नमूना और WL नमूने की त्रुटि पट्टियाँ प्रभाव परीक्षण में समान हैं। चित्रा 10 प्रभाव परीक्षण के बाद डब्ल्यूएलवीबी और डब्ल्यूएल नमूनों की ऊपरी और निचली सतह को दर्शाता है। यह स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है कि डब्ल्यूएल नमूने का क्षतिग्रस्त क्षेत्र डब्ल्यूएलवीबी नमूने से बड़ा है। यह इस प्रकार है कि डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया द्वारा निर्मित नमूनों की प्रभाव ऊर्जा अवशोषण क्षमता डब्ल्यूएल प्रक्रिया द्वारा निर्मित नमूनों की तुलना में अधिक है।

Figure 1
चित्रा 1: डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया का एक सरलीकृत योजनाबद्ध। (1) वैक्यूम फिल्म, (2) वैक्यूम वाल्व का ऊपरी हिस्सा, (3) छील ढेर, (4) गैर-छिद्रपूर्ण रिलीज फिल्म, (5) गर्मी प्रतिरोधी नल, (6) ऐक्रेलिक प्लेट, (7) वैक्यूम वाल्व का निचला हिस्सा, (8) सांस लेने योग्य पैड, (9) सक्शन चैनल, (10) एल्यूमीनियम मोल्ड, (11) कपड़े, (12) छिद्रित रिलीज फिल्म, (13) ब्रीथर फैब्रिक। संक्षिप्त नाम: WLVB: गीला हाथ ले-अप / वैक्यूम बैग। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्र 2: ड्रॉप हथौड़ा परीक्षण मशीन। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्रा 3: डिजिटल छवि सहसंबंध तनाव मापने प्रणाली और ज़विक तन्यता परीक्षण मशीन। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्रा 4: पांच नमूनों के तन्यता परीक्षण द्वारा प्राप्त तनाव-तनाव वक्र। (ए) डब्ल्यूएलवीबी; (बी) डब्ल्यूएल। संक्षेप: डब्ल्यूएल = गीला हाथ ले-अप; डब्ल्यूएलवीबी: गीला हाथ ले-अप / वैक्यूम बैग। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 5
चित्रा 5: जी 8-डब्ल्यूएलवीबी और जी 8-डब्ल्यूएल नमूने की तन्यता मापांक और ताकत। संक्षेप: डब्ल्यूएल = गीला हाथ ले-अप; डब्ल्यूएलवीबी: गीला हाथ ले-अप / वैक्यूम बैग। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 6
चित्रा 6: तन्यता परीक्षण के बाद डब्ल्यूएलवीबी और डब्ल्यूएल नमूनों का सामने का दृश्य। पीले डैश्ड अंडाकार फ्रैक्चर स्थान दिखाते हैं। संक्षेप: डब्ल्यूएल = गीला हाथ ले-अप; डब्ल्यूएलवीबी: गीला हाथ ले-अप / वैक्यूम बैग। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 7
चित्र 7: तन्यता परीक्षण के बाद WLVB और WL नमूने का साइड व्यू। (A) WL नमूना, (B) WLVB नमूना। स्केल सलाखों = 6 मिमी। पीले डैश्ड अंडाकार फ्रैक्चर स्थान दिखाते हैं और नीले अंडाकार डिलेमिनेशन दिखाते हैं। संक्षेप: डब्ल्यूएल = गीला हाथ ले-अप; डब्ल्यूएलवीबी: गीला हाथ ले-अप / वैक्यूम बैग। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 8
चित्रा 8: पांच नमूनों के प्रभाव परीक्षण द्वारा बल और अवशोषित ऊर्जा इतिहास वक्र। (ए) डब्ल्यूएलवीबी नमूनों का बल इतिहास वक्र। (बी) डब्ल्यूएल नमूनों का बल इतिहास वक्र। (सी) डब्ल्यूएलवीबी नमूनों का अवशोषित ऊर्जा इतिहास वक्र। (डी) डब्ल्यूएल नमूनों के अवशोषित ऊर्जा इतिहास वक्र। संक्षेप: डब्ल्यूएल = गीला हाथ ले-अप; डब्ल्यूएलवीबी: गीला हाथ ले-अप / वैक्यूम बैग। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 9
चित्रा 9: जी 8-डब्ल्यूएलवीबी और जी 8-डब्ल्यूएल नमूने की विशिष्ट अवशोषित ऊर्जा। संक्षेप: डब्ल्यूएल = गीला हाथ ले-अप; डब्ल्यूएलवीबी: गीला हाथ ले-अप / वैक्यूम बैग। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 10
चित्रा 10: प्रभाव परीक्षण के बाद डब्ल्यूएलवीबी और डब्ल्यूएल नमूनों की ऊपरी और निचली सतहें। स्केल बार = 20 मिमी। पीले डैश्ड अंडाकार क्षतिग्रस्त क्षेत्रों को दिखाते हैं। संक्षेप: डब्ल्यूएल = गीला हाथ ले-अप; डब्ल्यूएलवीबी: गीला हाथ ले-अप / वैक्यूम बैग। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

नमूना फाइबर वॉल्यूम अंश (%) फाइबर वॉल्यूम अंश में वृद्धि (%) औसत मोटाई (मिमी)
G8-WLVB 57.82 15.78 2.11
G8-WL 42.04 - 2.52

तालिका 1: फाइबर वॉल्यूम अंश, फाइबर वॉल्यूम अंश में वृद्धि, और डब्ल्यूएलवीबी और डब्ल्यूएल प्रक्रियाओं द्वारा निर्मित लैमिनेट्स की औसत मोटाई। संक्षेप: डब्ल्यूएल = गीला हाथ ले-अप; डब्ल्यूएलवीबी: गीला हाथ ले-अप / वैक्यूम बैग।

नमूना 1 नमूना 2 नमूना 3 नमूना 4 नमूना 5
तन्यता शक्ति (एमपीए) 400.68 432.61 440.1 430.41 455.15
औसत तन्यता शक्ति (एमपीए) 431.79
तन्यता शक्ति के लिए मानक विचलन (एमपीए) 17.81
तन्यता मापांक (GPa) 19.64 18.95 18.47 18.79 19.85
औसत तन्यता मापांक (GPa) 19.14
तन्यता मापांक (GPa) के लिए मानक विचलन 0.52

तालिका 2: डब्ल्यूएलवीबी नमूनों के तन्यता परीक्षण परिणाम। संक्षिप्त नाम: WLVB: गीला हाथ ले-अप / वैक्यूम बैग।

नमूना 1 नमूना 2 नमूना 3 नमूना 4 नमूना 5
तन्यता शक्ति (एमपीए) 344.89 375.48 374.51 369.7 374.4
औसत तन्यता शक्ति (एमपीए) 367.8
तन्यता शक्ति के लिए मानक विचलन (एमपीए) 11.63
तन्यता मापांक (GPa) 17.19 16.61 16.27 15.89 16.31
औसत तन्यता मापांक (GPa) 16.45
तन्यता मापांक (GPa) के लिए मानक विचलन 0.43

तालिका 3: डब्ल्यूएल नमूनों के तन्यता परीक्षण परिणाम। संक्षिप्त नाम: डब्ल्यूएल = गीला हाथ ले-अप।

नमूना तन्यता शक्ति (एमपीए) तन्यता शक्ति में वृद्धि (%) तन्यता मापांक (GPa) तन्यता मापांक में वृद्धि (%)
G8-WLVB 431.79 17.4 19.14 16.35
G8-WL 367.8 - 16.45 -

तालिका 4: डब्ल्यूएलवीबी और डब्ल्यूएल प्रक्रिया द्वारा निर्मित लैमिनेट्स की औसत तन्यता शक्ति और मापांक और तन्यता गुणों में प्रतिशत वृद्धि। संक्षिप्त नाम: WLVB: गीला हाथ ले-अप / वैक्यूम बैग।

नमूना 1 नमूना 2 नमूना 3 नमूना 4 नमूना 5
द्रव्यमान (g) 49.52 49.34 49.52 49.05 49.88
पीक फोर्स (जे) 2847 2872 2854 2831 2866
अवशोषित ऊर्जा (J) 4.65 4.36 4.67 4.63 4.55
विशिष्ट अवशोषित ऊर्जा (J/g) 0.094 0.088 0.094 0.094 0.091
औसत विशिष्ट अवशोषित ऊर्जा (J / g) 0.092
मानक विचलन (J/g) 0.0024

तालिका 5: WLVB नमूने के प्रभाव परीक्षण परिणाम। संक्षिप्त नाम: WLVB: गीला हाथ ले-अप / वैक्यूम बैग।

नमूना 1 नमूना 2 नमूना 3 नमूना 4 नमूना 5
द्रव्यमान (g) 62.83 62.02 60.07 61.82 61.4
पीक फोर्स (जे) 3018 3017 2905 2999 2949
अवशोषित ऊर्जा (J) 4.66 4.63 4.74 4.69 4.83
विशिष्ट अवशोषित ऊर्जा (J/g) 0.074 0.075 0.079 0.076 0.079
औसत विशिष्ट अवशोषित ऊर्जा (J / g) 0.077
मानक विचलन (J/g) 0.0021

तालिका 6: डब्ल्यूएल नमूने के प्रभाव परीक्षण परिणाम। संक्षिप्त नाम: डब्ल्यूएल = गीला हाथ ले-अप।

नमूना प्रभाव ऊर्जा (J) औसत पीक फोर्स (एन) औसत विशिष्ट अवशोषित ऊर्जा (J / g) औसत विशिष्ट अवशोषित ऊर्जा में वृद्धि (%)
G8-WLVB 10J 2854 0.092 19.48
G8-WL 10J 2978 0.077 -

तालिका 7: डब्ल्यूएलवीबी और डब्ल्यूएल प्रक्रियाओं द्वारा निर्मित लैमिनेट्स की औसत प्रभाव ऊर्जा, पीक बल और विशिष्ट अवशोषित ऊर्जा, और प्रभाव गुणों में प्रतिशत वृद्धि। संक्षेप: डब्ल्यूएल = गीला हाथ ले-अप; डब्ल्यूएलवीबी: गीला हाथ ले-अप / वैक्यूम बैग।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

यह पेपर कम लागत के साथ हाथ ले-अप विधि के लिए दो अलग-अलग निर्माण प्रक्रियाओं पर केंद्रित है। इसलिए, इस पेपर में सावधानीपूर्वक वर्णित करने के लिए दो निर्माण प्रक्रियाओं का चयन किया गया था, जो सरल, मास्टर करने में आसान, निवेश लागत में कम और प्रयोगशालाओं और छोटे पैमाने के कारखानों में सामग्री संशोधन के साथ उत्पादन के लिए उपयुक्त हैं। लैमिनेट्स के इलाज के दौरान, उच्च समेकन दबाव उच्च गुणवत्ता वाले लैमिनेट्स के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। पर्याप्त बाहरी दबाव के बिना पारंपरिक डब्ल्यूएल प्रक्रिया को अपनाने से उच्च राल मात्रा अंश हो सकता है। उच्च राल की मात्रा प्रमुख कारकों में से एक है जो लैमिनेट्स के यांत्रिक गुणों को कम करती है। इस काम में, हवा के बुलबुले को हटाने और दबाव प्रदान करने के लिए वैक्यूम बैग का उपयोग करके पारंपरिक डब्ल्यूएल प्रक्रिया पर आधारित एक निर्माण प्रक्रिया का वर्णन किया गया है। इस निर्माण प्रक्रिया में, सामग्री के अनुपात और चरणों के अनुक्रम को नियंत्रित करना महत्वपूर्ण है। लैमिनेट्स के यांत्रिक गुणों को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक फाइबर वॉल्यूम अंश और रिक्तियां हैं; इसलिए, बुलबुले को हटाने के लिए प्रोटोकॉल कदम, जैसा कि चरण 2.1.4, 2.1.8 और 2.1.13 में वर्णित है, महत्वपूर्ण हैं।

विभिन्न निर्माण प्रक्रियाओं द्वारा निर्मित लैमिनेट्स के यांत्रिक गुणों की तुलना करने के लिए, तन्यता परीक्षण और कम वेग प्रभाव परीक्षण किए जाते हैं। इस अध्ययन में, डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया द्वारा निर्मित लैमिनेट्स बेहतर यांत्रिक गुण दिखाते हैं, जिसमें तन्यता शक्ति, तन्यता मापांक और प्रभाव ऊर्जा अवशोषण शामिल हैं। परिणाम बताते हैं कि डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया का उपयोग करके निर्मित लैमिनेट्स में विशिष्ट ऊर्जा अवशोषण में 18.3% की वृद्धि होती है, साथ ही तन्यता शक्ति और मापांक में क्रमशः 16.3% और 14.6% की वृद्धि होती है।

डब्ल्यूएल प्रक्रिया की तुलना में, डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया कम लागत वाले वैक्यूम बैग के माध्यम से अपर्याप्त मोल्डिंग दबाव की भरपाई करती है, फाइबर वॉल्यूम अंश को बढ़ाने और आंतरिक छिद्र सामग्री को कम करने के लिए सिस्टम से अतिरिक्त राल को अवशोषित करती है, जिससे लैमिनेट के यांत्रिक गुणों में काफी सुधार होता है। डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया द्वारा निर्मित लैमिनेट्स की गुणवत्ता बेहतर है। वैक्यूम बैग द्वारा लगाए गए दबाव के अधिक समान होने के कारण, डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया द्वारा निर्मित लैमिनेट की मोटाई भी अधिक समान है। दबाव प्रदान करने के लिए केवल वजन का उपयोग करके डब्ल्यूएल प्रक्रिया द्वारा तैयार लैमिनेट की मोटाई असमान है, जिसके परिणामस्वरूप लैमिनेट्स की अस्थिर गुणवत्ता होती है। परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि डब्ल्यूएलवीबी नमूनों की तन्यता और प्रभाव गुणों की त्रुटि पट्टियां छोटी हैं। इलाज के दौरान समान दबाव लागू करना लैमिनेट गुणवत्ता की स्थिरता के लिए महत्वपूर्ण है।

छोटे पूंजी निवेश के साथ समग्र सामग्री उत्पादन क्षेत्र के लिए डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया का महत्वपूर्ण ड्राइविंग महत्व है। अन्य तैयारी प्रक्रियाओं की तुलना में, डब्ल्यूएलवीबी प्रक्रिया में कई फायदे हैं, जिनमें सरल उपकरण आवश्यकताएं और सरल प्रक्रिया प्रौद्योगिकी शामिल हैं, और उत्पाद आकार और आकार तक सीमित नहीं हैं। इस प्रक्रिया में उच्च स्तर की स्वतंत्रता है और इसे धातु, लकड़ी, प्लास्टिक या फोम के साथ एकीकृत किया जा सकता है। हालांकि, WLVB प्रक्रिया की कुछ सीमाएं भी हैं, जैसे इसकी कम दक्षता और लंबा चक्र। ध्यान दें, क्योंकि यह मुख्य रूप से छोटे बैच उत्पादन के लिए उपयुक्त है, और लैमिनेट प्रदर्शन ऑपरेटरों और निर्माण स्थितियों के कौशल स्तर से निकटता से संबंधित हैं, उच्च उपज प्राप्त करने के लिए विनिर्माण प्रक्रिया को मात्रात्मक रूप से डिजाइन और अनुकूलित करना आवश्यक है।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

लेखकों के हितों का कोई टकराव नहीं है।

Acknowledgments

लेखक चीन के राष्ट्रीय कुंजी अनुसंधान और विकास कार्यक्रम (संख्या 2022YFB3706503) और शेन्ज़ेन प्राकृतिक विज्ञान निधि (संख्या 20220815133826001) के स्थिर समर्थन योजना कार्यक्रम से अनुदान को धन्यवाद देना चाहते हैं।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
breather fabric Easy composites BR180
drop-weight impact testing machine Instron 9340
Epoxy matrix Axson Technologies 5015/5015
glass fiber Weihai Guangwei Composites W-9311
non-porous release film Easy composites R240
Peel ply  Sino Composite CVP200
perforated released film Easy composites R120-P3
test machine ZwickRoell 250kN
vacuum film Easy composites GVB200

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ramesh, M. Flax (Linum usitatissimum L.) fibre reinforced polymer composite materials: A review on preparation, properties and prospects. Progress in Materials Science. 102, 109-166 (2019).
  2. Singh, T. Optimum design based on fabricated natural fiber reinforced automotive brake friction composites using hybrid CRITIC-MEW approach. Journal of Materials Research and Technology. 14, 81-92 (2021).
  3. Li, Z. -J., Dai, H. -L., Liu, Z. -G., Wang, Y. Micro-CT based parametric modeling and damage analysis of three-dimensional rotary-five-directional braided composites under tensile load. Composite Structures. 309, 116734 (2023).
  4. Rodríguez-García, V., de Villoria, R. G. Automated manufacturing of bio-inspired carbon-fibre reinforced polymers. Composites Part B: Engineering. 215, 108795 (2021).
  5. Atas, C., Akgun, Y., Dagdelen, O., Icten, B. M., Sarikanat, M. An experimental investigation on the low velocity impact response of composite plates repaired by VARIM and hand lay-up processes. Composite Structures. 93 (3), 1178-1186 (2011).
  6. Found, M. S., Friend, M. J. Evaluation of CFRP panels with scarf repair patches. Composite Structures. 32 (1-4), 115-122 (1995).
  7. Das, S. Urologic laparoscopy: The future is now. The Urologic Clinics of North America. 28 (1), 1-3 (2001).
  8. Zhang, J., Chaisombat, K., He, S., Wang, C. H. Hybrid composite laminates reinforced with glass/carbon woven fabrics for lightweight load bearing structures. Materials & Design (1980-2015). 36, 75-80 (2012).
  9. Caltagirone, P. E., et al. Substitution of virgin carbon fiber with low-cost recycled fiber in automotive grade injection molding polyamide 66 for equivalent composite mechanical performance with improved sustainability. Composites Part B: Engineering. 221, 109007 (2021).
  10. Kini, M. V., Pai, D. The ageing effect on static and dynamic mechanical properties of fibre reinforced polymer composites under marine environment- a review. Materials Today: Proceedings. 52, 689-696 (2022).
  11. Kolat, K., Neşer, G., Özes, Ç The effect of sea water exposure on the interfacial fracture of some sandwich systems in marine use. Composite Structures. 78 (1), 11-17 (2007).
  12. Kretsis, G. A review of the tensile, compressive, flexural and shear properties of hybrid fibre-reinforced plastics. Composites. 18 (1), 13-23 (1987).
  13. Kim, J. -H., Shin, P. -S., Kwon, D. -J., DeVries, K. L., Park, J. -M. Evaluation of interfacial, dispersion, and thermal properties of carbon Fiber/ABC added epoxy composites manufactured by VARTM and RFI methods. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 151, 106660 (2021).
  14. Vargas-Rojas, E. Prescriptive comprehensive approach for the engineering of products made with composites centered on the manufacturing process and structured design methods: Review study performed on filament winding. Composites Part B: Engineering. 243, 110093 (2022).
  15. Pishvar, M., Amirkhosravri, M., Altan, M. C. Magnet assisted composite manufacturing: a flexible new technique for achieving high consolidation pressure in vacuum bag/lay-up processes. Journal of Visualized Experiments. (135), e57254 (2018).
  16. Lee, D., Lee, D. G., Lim, J. W. Experimental implementation of a new composite fabrication method: exposing bare fibers on the composite surface by the soft layer method. Journal of Visualized Experiments. (128), e55815 (2017).
  17. Frey, M., et al. Fabrication and design of wood-based high-performance composites. Journal of Visualized Experiments. (153), e60327 (2019).
  18. Li, P. C., Zhang, X. M., Xie, W. F., Hoa, S. V. Operation of the collaborative composite manufacturing (CCM) system. Journal of Visualized Experiments. (152), e59969 (2019).
  19. Taheri-Behrooz, F., Esmkhani, M., Yaghoobi-Chatroodi, A., Ghoreishi, S. M. Out-of-plane shear properties of glass/epoxy composites enhanced with carbon-nanofibers. Polymer Testing. 55, 278-286 (2016).
  20. Taheri-Behrooz, F., Bakhshan, H. Characteristic length determination of notched woven composites. Advanced Composite Materials. 27 (1), 67-83 (2018).
  21. Uzay, C., Cetin, A., Geren, N., Bayramoglu, M., Tutuncu, N. Predicting the tensile stiffness and strength properties of plain woven carbon fiber/epoxy laminates: a practical analytical approach and experimental validations. Mechanics of Advanced Materials and Structures. , (2020).
  22. Cetin, A., Uzay, C., Geren, N., Bayramoglu, M., Tutuncu, N. A practical approach to predict the flexural properties of woven plain carbon fiber/epoxy laminates. Mechanics of Advanced Materials and Structures. 30 (9), 1801-1811 (2023).
  23. Villegas, I. F., Palardy, G. Ultrasonic welding of thermoplastic composite coupons for mechanical characterization of welded joints through single lap shear testing. Journal of Visualized Experiments. (108), e53592 (2016).
  24. Zhang, J., et al. Energy dissipation mechanism of fiber metal laminate under low-velocity impact. Thin-Walled Structures. 183, 110355 (2023).
  25. Fakhreddini-Najafabadi, S., Torabi, M., Taheri-Behrooz, F. An experimental investigation on the low-velocity impact performance of the CFRP filled with nanoclay. Aerospace Science and Technology. 116, 106858 (2021).
  26. Taheri-Behrooz, F., Shokrieh, M. M., Yahyapour, I. Effect of stacking sequence on failure mode of fiber metal laminates under low-velocity impact. Iranian Polymer Journal. 23 (2), 147-152 (2014).
  27. Zhang, X., et al. Rate dependent behaviors of nickel-based microcapsules. Applied Physics Letters. 112 (22), 221905 (2018).
  28. Li, X., Xu, R., Zhang, X., Zhang, H., Yang, J. Inner blast response of fiber reinforced aluminum tubes. International Journal of Impact Engineering. 172, 104416 (2023).
  29. Zhang, X., et al. Optimization of shear thickening fluid encapsulation technique and dynamic response of encapsulated capsules and polymeric composite. Composites Science and Technology. 170, 165-173 (2019).
  30. Wang, P. F., et al. Energy absorption mechanisms of modified double-aluminum layers under low-velocity impact. International Journal of Applied Mechanics. 7 (6), 1550086 (2015).
  31. Dickson, A. N., Barry, J. N., McDonnell, K. A., Dowling, D. P. Fabrication of continuous carbon, glass and Kevlar fibre reinforced polymer composites using additive manufacturing. Additive Manufacturing. 16, 146-152 (2017).
  32. Saeed, K., et al. Characterization of continuous carbon fibre reinforced 3D printed polymer composites with varying fibre volume fractions. Composite Structures. 282, 115033 (2022).
  33. Uzay, Ç, Çetin, A., Geren, N. Physical and mechanical properties of laminar composites depending on the production methods: an experimental investigation. Sādhanā. 47 (4), 262 (2022).
  34. Mehdikhani, M., Gorbatikh, L., Verpoest, I., Lomov, S. V. Voids in fiber-reinforced polymer composites: A review on their formation, characteristics, and effects on mechanical performance. Journal of Composite Materials. 53 (12), 1579-1669 (2019).
  35. Zhu, H., Wu, B., Zhang, D., Li, D., Chen, Y. Effect of void on the interlaminar shear fatigue of carbon fiber/epoxy composite laminates. Acta Materiae Compositae Sinica. 27 (6), 32-37 (2010).
  36. Scott, A. E., Sinclair, I., Spearing, S. M., Mavrogordato, M. N., Hepples, W. Influence of voids on damage mechanisms in carbon/epoxy composites determined via high resolution computed tomography. Composites Science and Technology. 90, 147-153 (2014).
  37. Abraham, D., Matthews, S., McIlhagger, R. A comparison of physical properties of glass fibre epoxy composites produced by wet lay-up with autoclave consolidation and resin transfer moulding. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 29 (7), 795-801 (1998).
  38. Li, M., et al. Evaluation of through-thickness permeability and the capillary effect in vacuum assisted liquid molding process. Composites Science and Technology. 72 (8), 873-878 (2012).
  39. Bortz, D. R., Merino, C., Martin-Gullon, I. Mechanical characterization of hierarchical carbon fiber/nanofiber composite laminates. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 42 (11), 1584-1591 (2011).
  40. Taheri-Behrooz, F., Moghaddam, H. S. Nonlinear numerical analysis of the V-notched rail shear test specimen. Polymer Testing. 65, 44-53 (2018).

Tags

यांत्रिक गुण ग्लास फाइबर सुदृढीकरण बहुलक मिश्रित लैमिनेट्स निर्माण प्रक्रियाएं गीले हाथ ले-अप वैक्यूम बैग हीटिंग और इलाज प्रक्रिया ताकत कठोरता फाइबर वॉल्यूम अंश शून्य मात्रा अंश दोष असमान मोटाई लैमिनेट्स के यांत्रिक गुण
ग्लास फाइबर सुदृढीकरण बहुलक मिश्रित लैमिनेट्स के यांत्रिक गुणों को मापना विभिन्न निर्माण प्रक्रियाओं द्वारा प्राप्त
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lai, J., Zhang, X., Zhang, X.… More

Lai, J., Zhang, X., Zhang, X. Measuring the Mechanical Properties of Glass Fiber Reinforcement Polymer Composite Laminates Obtained by Different Fabrication Processes. J. Vis. Exp. (196), e65376, doi:10.3791/65376 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter