بررسی فرآیندهای ساخت دستی و مکشی ورق های کامپوزیتی موج دار و اثر آن ها بر خواص مکانیکی

در سال های اخیر توجه به ورق های کامپوزیتی موج دار به دلیل نسبت جرم به سفتی پایین، خاصیت جذب انرژی بالا و نسبت سفتی های کششی و خمشی عرضی به طولی بسیار بالای آن ها جهت استفاده در پوسته های انعطاف پذیر موسوم به پوسته های مورفینگ افزایش یافته است. از چالش های مهم در استفاده از ورق های کامپوزیتی موج دار، ساخت قطعات با خواص مکانیکی بالا، کیفیت مطلوب، دقت ابعادی و هندسی قابل قبول و در عین حال ارزان قیمت است. در این پایان نامه فرآیند مکشی یا قالب گیری انتقالی رزین به کمک خلاء به عنوان جایگزینی برای فرآیند های موجود به خصوص فرآیند لایه گذاری دستی در ساخت ورق های کامپوزیتی موج دار جهت استفاده در پوسته های مورفینگ استفاده شده است. به دلیل هندسه ی خاص ورق های کامپوزیتی موج دار و وجود فرورفتگی ها، برآمدگی ها و گوشه های زاویه دار در آن ها، حرکت رزین در این ورق ها دشوار می باشد که با بررسی و بهینه سازی پارامترهای موثر در فرآیند مکشی، شرایط بهینه برای این کار مشخص گردید. ابتدا نمونه هایی با فرآیند لایه گذاری دستی ساخته شد. سپس برای بهبود خواص مکانیکی نمونه ها از فرآیند مکشی برای ساخت استفاده گردید که با توجه به شکل هندسی ورق های کامپوزیتی موج دار به عنوان روش اول، رزین در جهت موج به داخل قالب کشیده شد که باعث در تله افتادن رزین در فرورفتگی ها و نامطلوب شدن شکل هندسی موج گردید. در راهکار دوم از مکش رزین در جهت عرضی موج استفاده شد که نمونه های اولیه به دلیل اینکه رزین از روی برآمدگی ها به داخل فرورفتگی ها ریخته و تمایل به حرکت در فرورفتگی ها بیشتر بود، معیوب شدند. برای رفع این مشکل در روشی ابتکاری از لایه توزیع چند تکه استفاده شد که این کار باعث بهبود کیفیت و خواص نهایی نمونه ها گردید و به عنوان راهکار نهایی انتخاب شد. برای مشخص کردن میزان افزایش خواص مکانیکی نمونه های مکشی نسبت به نمونه های دستی آزمون کشش، آزمون خمش و آزمون تعیین درصد حجمی حباب و الیاف انجام شد. سپس با استفاده از روابط تحلیلی موجود و شبیه سازی در نرم افزار اجزای محدود abaqus تأثیر پارامترهای هندسی موج بر سفتی های کششی و خمشی در جهات طولی و عرضی مورد بررسی قرار گرفته و با هم مقایسه شده اند. همچنین نتایج تجربی نیز با نتایج تحلیلی مورد مقایسه قرار گرفته اند. نتایج به دست آمده نشان دهنده آن است که مکش رزین در جهت عرضی موج ها و استفاده از لایه توزیع چند تکه باعث بالا رفتن کیفیت سطح، یکنواختی ضخامت، افزایش سرعت ساخت، بهبود شکل هندسی موج و همچنین کاهش درصد حجمی حباب و افزایش درصد حجمی الیاف نسبت به مکش رزین در جهت طول موج و فرآیند لایه گذاری دستی می شود. خواص مکانیکی قطعات ساخته شده توسط فرآیند مکشی در جهت عرضی موج ها، بالاتر از قطعات مشابه ساخته شده با فرآیند لایه گذاری دستی می باشد به طوری که در آن ها درصد حجمی الیاف، سفتی های کششی و خمشی، نیروی قابل تحمل و میزان تغییر شکل نهایی افزایش و درصد حجمی حباب کاهش پیدا کردند. همچنین نتایج به دست آمده از روابط تحلیلی و اجزای محدود با درصد خطای قابل قبولی با نتایج تجربی مطابقت داشته و توانایی پیش بینی سفتی های کامپوزیت های موج دار را دارا می باشند.