مرکز انجمنهای تخصصی

پانل های ساندویچی

پانل‌هاي ساندويچي اصطلاحاً به آن دسته از ساختارهايي اطلاق مي‌شود که از يک هسته مرکزي ضعيف و لايه‌هاي خارجي قوي تشکيل شده باشد. معمولاً در ساخت اين قبيل پانل‌هاي ساندويچي از کامپوزيتهاي الياف شيشه (فايبرگلاس) و اخيراً از کامپوزيت‌هاي الياف طبيعي کمک گرفته مي‌شود. مطلب زير که برگرفته از سايت [External Link Removed for Guests] مي‌باشد، به اين مسئله ميپردازد:

1) پانل‌هاي ساندويچي

يک پانل ساندويچي در حقيقت از دو بخش اصلي تشکيل شده است: نخست هستة مياني که ضعيف و معمولاً حجيم است. ديگري پوسته‌هاي واقع در دو طرف هسته که قوي و معمولاً نازک هستند. معمولاً هستة ضعيف مياني از جنس فوم يا لانه زنبوري مي‌باشد و پوسته‌هاي واقع در دو طرف هسته از کامپوزيت‌هاي الياف شيشه يا الياف طبيعي، ساخته مي‌شوند. اين ساختار به ظاهر ساده که به علت شباهت ظاهريش با ساندويچ به همين نام خوانده مي‌شود، مزيت‌ها و قابليت‌هاي فوق‌العاده‌اي از خود نشان مي‌دهد.

يک ساختار ساندويچي، مقاومت بسيار بالاتري نسبت به تک‌تک اجزاي خود دارد و از سبکي فوقالعادهاي نيز برخودار است. همچنين هزينة نسبتاً پاييني داشته و به سرعت و سهولت مي‌‌تواند در ساخت‌وساز مورد استفاده قرار گيرد.

بعد از پروفيل‌هاي پالتروژن و محصولات تهيه شده به روش قالب باز، پانل‌هاي ساندويچي مهترين مورد استفادة کامپوزيت‌ها در صنعت ساختمان است.

گرچه اين پانل‌ها در گذشته از طريق لايه‌چيني دستي و روش قالب باز تهيه مي‌شدند، اما امروزه به مدد فرآيندهاي ماشيني، سرعت و کيفيت توليد اين محصولات تا حد فوق‌العاده‌اي افزايش يافته است. همين مسئله موجب کاهش هزينه و افزايش استقبال از اين محصولات گرديده است.

علاوه بر ساخت‌وساز، موارد استفادة زيادي از پانل‌هاي ساندويچي را در صنايع هوافضا، خودرو، کشتي‌سازي و غيره مي‌‌توان مشاهده نمود.

2) مزيت‌هاي پانل‌هاي ساندويچي براي مصارف ساختماني

آنچه پانل‌هاي ساندويچي را به عنوان گزينه‌هاي مناسب در ساختمان‌سازي کشورهاي جهان مطرح ساخته است به شرح زير است:

2-الف) سبکي فوق‌العاده

به علت استفاده از مواد سبک در هستة اين پانل‌ها، وزن پانل به شدت کاهش مي‌يابد. يک ديوارة ساندويچي در مقايسه با نمونة مشابه سيماني يا آجري گاه تا50 برابر سبک‌تر است. اين مسئله به ويژه در سبک‌سازي بنا، مقابله با زلزله و کاهش هزينة زيرسازي بسيار مهم است.

2-ب) مقاومت بالا

علي‌‌رغم سبکي فوق‌العادة پانل‌هاي ساندويچي، اين محصولات مقاومت فوق‌العاده‌اي در برابر انواع بارهاي فشاري و ضربه‌اي دارند. اين پانل‌ها نيروي وارده را به خوبي جذب کرده و مقاومت بالاتري نسبت به چوب از خود نشان مي‌‌دهند. اين مسئله در ساخت ديوار‌ه‌ها و سقف‌هاي کاذب از اهميت ويژه‌اي برخوردار است.

2-ج) مقاومت در برابر خوردگي و پوسيدگي

اين قبيل پانل‌ها بر خلاف ديوار‌ه‌هاي متداول بتني در برابر رطوبت هوا و شرايط خورندة محيطي دچار آسيب‌هاي ناشي از خوردگي نمي‌شوند. اين مسئله باعث حداقل شدن هزينة تعميرونگهداري مي‌گردد. در مقايسه با پارتيشن‌هاي چوبي اين پانل‌ها از طول عمر چندين برابر در محيط‌هاي مرطوب برخوردارند. همچنين به علت عدم پوسيدگي، از نظر بهداشتي نيز مطمئن بوده و جاي نگراني براي تجمع ميکروب در ساختمان باقي نمي‌گذارد.

منبع
[External Link Removed for Guests]
به قلم حسن علمخواه

کاربرد کامپوزيت‌ها در سازه‌هاي ساحلي و فراساحلي

مهمترين دليل استفاده از کامپوزيت‌ها در صنعت ساختمان، مقاومت بالاي آنها در برابر خوردگي است. به کارگيري پروفيل‌‌ها و آرماتورهاي توليدشده به روش پالتروژن باعث افزايش عمر وکاهش هزينه‌هاي ساخت‌وساز در محيط‌هاي خورندة ساحلي و دريايي گرديده است. متن زير که برگرفته از شماره‌هاي 1، 3، 4 و 5 مجلة کامپوزيت است، به معرفي کاربرد کامپوزيت‌ها در شرايط خورندة آب‌هاي شور و سواحل دريايي مي‌پردازد:

آمارهاي موجود نشان مي‌دهد که ساليانه در جهان بالغ بر دو ميليارد دلار صرف جبران خسارات خوردگي در سازه‌هاي نظامي و غيرنظامي در حاشية دريا مي‌شود. نياز به کاهش هزينة تعمير و نگهداري سازه‌هاي عظيم و متعدد ساحلي و فراساحلي، مهندسان و سازندگان بناها را به سمت بهره‌گيري از مواد نوين سوق داده است.

ضعف سازه‌هاي سنتي

هنگامي که يک سازة فلزي در مجاورت آب‌هاي شور قرار گيرد، سطح فلز طي يک واکنش الکتروشيميايي شروع به زنگ زدن و خورده شدن مي‌نمايد و به سرعت، ظرف کمتر از چند سال از بين مي‌رود.

سازه‌هاي بتن‌آرمه نيز در مجاورت محيط خورندة دريايي دچار پوسيدگي زودرس مي‌شوند. از يک سو خوردگي موجب از بين رفتن مقاومت و ازدياد حجم اسکلت فلزي داخل سازه مي‌شود که نهايتاً به ترک‌خوردن داخلي و شکست آن منجر مي‌گردد. از سوي ديگر بافت بتني نيز در اثر تماس با رطوبت محيط، انسجام خود را از دست مي‌دهد و شروع به ترک برداشتن خارجي و گسيختن مي‌نمايد. تغييرات دماي محيط‌هاي دريايي نيز به نوبة خود با انقباض و انبساط موجب خستگي و از کار افتادن سازه مي‌شود.

برخلاف مصالح سنتي، مواد مرکب در برابر محيط‌هاي خورندة شديد همچون آب‌هاي شور دريايي، سيالات شيميايي، نفت و گاز مقاومت فوق‌العاده‌اي از خود نشان مي‌دهند. اين مواد به عنوان يک راهکار جديد در ساخت سازه‌هاي ساحلي و دريايي که تاکنون به وسيلة بتن، فولاد و چوب ساخته مي‌شدند مطرح شده‌اند.

برخلاف بتن و فولاد يک سازة دريايي ساخته شده از کامپوزيت‌ها (FRP)، هم در برابر خوردگي شيميايي و بيولوژيک ناشي از ميکروارگانيسم‌هاي دريايي مقاومت بالايي دارد و هم در اثر تغييرات دمايي آب دچار تغيير طول و انقباض و انبساط سازه‌اي نمي‌شود. اين سازه‌ها نياز چنداني به تعمير و بازرسي ندارند و تا چندين برابر سازه‌هاي متداول عمر مي‌کنند.

آرماتورهاي کامپوزيتي

آرماتورهاي کامپوزيتي (FRP) به دليل مزيت‌هايي که دارند در ساخت ساختمان‌هاي بزرگ مورد توجه مهندسين عمران قرار گرفته‌اند. خواصي همچون استحکام و سبکي بالا، قيمت مناسب و قابليت بالاي جذب لرزه موجب استفادة روزافزون آنها در صنعت ساختمان شده است.

علاوه بر اينها مقاومت عالي آرماتورهاي کامپوزيتي در برابر خوردگي، آنها را به عنوان يکي از بهترين مصالح نوين ساخت بناهاي ساحلي معرفي نموده است. اين آرماتورها در تقويت ستون‌هاي بتني سکوها، ساخت پل‌ها و ساير سازه‌هاي آبي مصرف بالايي دارند و طول عمر چندين ده‌ساله دارند.

در کشور ما نيز موارد فراواني از خسارات خوردگي در مناطق ساحلي جنوب كشور مانند اسکله‌ها و بنادر بارگيري گزارش شده است. در اسکله‌اي واقع در بندر امام‌خميني قبل از اتمام قسمت‌هاي نهايي اسکله، آثار خوردگي در قسمت‌هاي اولية بنا مشاهده شده است که خود حکايت از شدت خسارت خوردگي دارد.

از مهم‌ترين موانع استفاده فراگير از آرماتورهاي کامپوزيتي (FRP) توسط مهندسين عمران، عدم وجود آيين‌نامه‌هاي مدون مشابه دستورالعمل‌هاي كاربرد مصالح ساختماني سنتي بوده است. در سال‌هاي اخير موسسه بتن آمريکا (ACI) آيين‌نامه‌اي براي طراحي و ساخت ساختمان‌هاي بتن‌آرمه با ميل‌گردهاي کامپوزيتي (FRP) ارائه کرده است که گام مهمي در جهت گسترش کاربرد اين آرماتورها به شمار مي‌رود. علاوه بر آمريکا کشورهايي همچون ژاپن و کانادا نيز آيين‌نامه‌هايي را در ارتباط با نحوة استفاده از ميل‌گر‌دهاي کامپوزيتي در ساختمان‌هاي بتني ارايه کرده‌اند. اين آيين‌نامه‌ها به تشريح ملزومات طراحي و ساخت بتن‌هاي تقويتشده با آرماتورهاي کامپوزيتي در ساخت بناهاي بلند و مرتفع مي‌پردازند.

با توجه به شرايط آب و هوايي خورندة مناطق جنوبي و مرکزي کشور، پروژه‌اي ملي جهت توليد آرماتورهاي کامپوزيتي در گروه کامپوزيت پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران در حال اجراست. اما با توجه به معضل اشاره شده لازم است تا همگام با توليد اين آرماتورها، تدوين آيين‌نامه‌هاي مرتبط با به کارگيري آنها نيز از سوي مراجع ذي‌ربط مورد توجه قرار گيرد.

پروفيل‌هاي پالتروژن

علاوه بر آرماتورهاي کامپوزيتي که معمولاً داخل بتن مورد استفاده قرار مي‌گيرد، پروفيل‌هاي کامپوزيتي نيز از ديگر محصولات توليد شده به روش پالتروژن هستند که در ساخت سازه‌هاي دريايي کاربرد فراوان دارند. اين پروفيل‌ها به اندازه‌هاي لازم بريده شده و به کمک اتصالات خاص خود به راحتي در محل احداث بنا مونتاژ مي‌شوند.

استفاده از اين پروفيل‌ها در مقايسه با نمونة فلزي مي‌تواند وزن سازه نهايي را تا حد نصف تقليل دهد. در شرايط خورنده عمر چنين سازه‌هايي چندين برابر سازه فلزي تخمين زده مي‌شود و با احتساب هزينه تعميرونگهداري در طول عمر بنا مي‌توان گفت که هزينه نهايي حداقل 10 الي 15 درصد کاهش مي‌يابد.

پروفيل‌هاي پالتروژني امروزه در ساخت انواع معابر، نرده‌ها و حفاظ‌ها، پنجره‌ها و پل‌ها مورد استفاده واقع شده‌اند. استفاده از آنها جهت ساخت پل‌هاي آبي و سازه‌هاي اسکله‌اي به شدت مورد توجه اروپاييان قرار گرفته است. اين پروفيل‌ها به عنوان بهترين گزينه‌ها جهت ساخت سازه‌هاي دريايي در کشورهاي امريکايي نيز مطرح شده است. دلايل اين امر را به اختصار در 4 عامل زير مي‌توان خلاصه نمود:

1) قيمت اولية مناسب

2) تعمير و نگهداري اندک

3) عمر کاري بالا

4) سادگي و سرعت نصب و کاربري

هم‌اکنون بيش از ده‌ها پل در کشور انگلستان با بهره‌گيري از پروفيل‌هاي پالتروژني ساخته شده است و در کشوري همچون کانادا سرمايه‌گذاري‌هاي عظيمي جهت توليد پروفيل‌هاي مقاوم به خوردگي به روش پالتروژن صورت گرفته است. هند،‌ چين، مالزي و بسياري كشورهاي آسيايي ديگر نيز فعاليت‌هاي گسترده‌اي را جهت توليد و استفاده از اين محصولات در ساختوساز انجام داده‌اند.

سازه‌هاي فراساحلي

صنايع نفتي دريايي يکي از بازارهاي عظيم براي کامپوزيت‌ها است.

کشف ذخاير نفتي در آب‌هاي ساحلي، شرکت‌هاي نفتي را وادار به برپايي سکوهاي حفاري و استخراج در محيط‌هاي خورندة دريايي نموده است. هرچه کاوش درآب‌هاي عميق‌تر انجام شود، سازه‌هاي سنگين‌تر، مستحکم‌تر و بزرگتري مورد نياز است. تلاش براي ورود كامپوزيت‌ها به اين بازار از دهة 90 آغاز گرديد و امروز پس از گذر يک دهه، مقادير متنابهي از کامپوزيت‌ها براي سکوهاي نفتي به بازار عرضه شده است.

حجم اصلي اين قبيل محصولات را پروفيل‌هاي تهيه شده توسط فرآيند پالتروژن تشکيل مي‌دهد. اين پروفيل‌ها درساخت چارچوب‌ها، کف، دکل‌ها، نرده‌کشي‌ها و پانل‌هاي ديواره‌اي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. هم‌اکنون در سکوهاي حفاري فراساحلي متعلق به کشور ما نيز حجم بالايي از محصولات پالتروژني مصرف مي‌شود که تماماً از خارج مرزها و بالاخص کشورمالزي تامين مي‌گردد.

به تازگي کامپوزيت‌ها در ساخت لوله‌هاي انتقال نفت در سکوها نيز مورد توجه قرار گرفته‌اند. لوله‌هاي فولادي درکنار آب‌هاي شور دچار خوردگي مي‌شوند و بازرسي و تعميرونگهداري آنها بسيار هزينه‌بر، دشوار و نيازمند قطع توليد نفت براي بيرون آوردن لوله‌هاست. تنها ميزان نياز متوسط يک سکوي حفاري به لوله‌هاي انتقال نفت از زير زمين، بالغ بر 27 کيلومتر لوله است. در صورت استفاده از کامپوزيت‌ها هر سکو تقريباً 500 تن لولة کامپوزيتي براي استخراج نفت احتياج دارد.

ساخت مخازن ذخيره نيز از ديگر موارد به کارگيري کامپوزيت‌ها درسازه‌هاي فراساحلي است

منبع
[External Link Removed for Guests]
به قلم محمد رضا آبادیان

كاربرد كامپوزيت‌ها در سازه‌هاي غيرباربر ساختماني

صنعت ساختوساز از نظر ميزان مصرف مواد كامپوزيت, رتبة دوم در ميان صنايع مختلف را به خود اختصاص داده‌است. موارد مصرف كامپوزيت‌ها در ساختوساز را در دو دسته اصلي سازه‌هاي باربر و غيرباربر مي‌توان تقسيم‌بندي كرد. آنچه در اينجا مي‌آيد معرفي سازه‌هاي غيرباربر و موارد مصرف كامپوزيت‌ها در ساخت آنها است که برگرفته از مجلهکامپوزيت, شمارههاي 1, 2, 3 و 5 است:

قابليتهاي کامپوزيتهاي غيرباربر

صنعت ساختمان در پاسخ به تغيير سبك و مد, مدام در حال تغيير است. طراحان هميشه در جستجوي مواد و روشهاي توليد جديد هستند تا روياهاي خود را به واقعيت نزديكتر سازند. آنچه كه براي اين طراحان بسيار مهم بوده, استفاده از موادي است كه علاوه بر استحكام بسيار زياد بهراحتي قابل شكل‌پذيري باشند و با قيمت تمامشده پايينتري عرضه شوند و علاوه بر اينها داراي طول عمر بالا و استهلاک پايين باشند. اين ديدگاه امروز کاربرد مواد مرکب در مصارف غيرباربر را توجيه ميکند.

لفظ غيرباربر که به اين سازهها اطلاق ميشود, بيشتر به اين معنا تاکيد دارد که در ساخت اين سازهها, توجه به استحکام سازه, در اولويت طراحي سازندگان قرار نداشته است و به مسايلي مانند شکلپذيري, زيبايي, طول عمر و مقاومت در مقابل شرايط طبيعي و خوردگي, توجه بيشتري شده است. بهطور كلي خصوصيات زير را مي‌توان دليل استقبال از كامپوزيت‌ها در ساخت سازه‌هاي غيرباربر در صنعت ساختمان برشمرد:

1ـ قابليت قالبگيري در شكلهاي پيچيده: با استفاده از كامپوزيتها, معماران و طراحان, دنياي جديدي از اشكال هندسي كه خلق آنها با مواد معمول غيرممكن يا بسيار گران است را مي‌توانند بوجود آوردند.

2ـ تنوع سطح: سطح نهايي كامپوزيتها مي‌تواند بهصورت انواع الگوهاي طبيعي و مصنوعي در انواع رنگها و طراح‌ها شكلدهي شود.

3ـ سبكي: استفاده از كامپوزيتها نسبت به مواد سنتي متداول بهشدت از وزن سازه مي‌كاهد.

4ـ مقاومت به خوردگي و عمر زياد: كامپوزيت‌ها مقاومت شيميايي بسيار بالايي دارند و در انواع شرايط خورنده سالها دوام مي‌آورند.

5ـ يكپارچگي اجزاء: با كامپوزيتها مي‌توان چند بخش از سازه را در يك قالب شكل‌دهي و تركيب كرد.

با توجه به خصوصيات فوق, كامپوزيتهاي پليمري (FRP) براي كاربردهاي غيرباربر كاملاً مناسبند. استخرهاي شنا, برجهاي خنككننده, قطعات ساندويچي، تابلوهاي بزرگراهي, خانه‌هاي پيش‌ساخته, مجسمه‌ و سازه‌هاي غيرمعمول معماري, تجهيزات بهداشتي, در و قاب پنجره و غيره كه بهعنوان كاربردهاي اين نوع فرآورده‌هاي كامپوزيتي شناخته شده‌اند, امتحان خود را در مرحلة عمل پس داده‌اند.

با وجود آنكه كيفيت پايين پلاستيكهاي تقويتشده با الياف شيشه (GRP) كه روزگاري در دهة 1970 مصرف مي‌شدند، بر ذهنيت بازار در استفاده از اين فرآورده‌ها تأثير منفي فراواني بهجاي گذاشته بود، اما كامپوزيتهاي با كيفيت نوين جاي خود را در صنعت ساختمان بازكرده‌اند و اين صنعت از نظر ميزان مصرف كامپوزيتها هم‌اكنون در مقام دوم قرار دارد و پس از صنعت حملونقل داراي بالاترين ميزان مصرف فرآورده‌هاي كامپوزيتي است. آنچه كه در ذيل مي‌آيد معرفي تعدادي از كاربردهاي فرآورده‌هاي كامپوزيتي در مصارف غيرباربر ساختماني است كه اينك بيش از نيمي از آمار مصرف كامپوزيت­ها در صنعت ساختمان را شامل مي‌شود:

کابردهاي کامپوزيتهاي غيرباربر

ويژگيهاي منحصر بهفرد كامپوزيتها, سبب استفاده روز‌افزون آنها در مصارف ياد شده گرديده است:

1ـ استخرهاي شنا و برجهاي خنككننده: سازندگان اين قبيل مصنوعات در طراحي اجزاي استخرهاي شنا و برجهاي خنككننده, هميشه در جستجوي موادي بودند كه در مقابل شرايط طبيعي كه در آن قرار مي‌‌‌گيرند مقاومت بيشتري از خود نشان دهند. فرآورده‌هاي كامپوزيتي با دوام و مقاومت فوق‌العادة خود در برابر خوردگي و رطوبت, خود يك انتخاب رويايي براي ساخت اين وسيله‌ها كه در محيطهاي مرطوب و نمناك جاسازي مي‌شوند, گرديده است و بهطور حتم در آينده‌اي نزديك جايگزين مطمئني براي بتون, فلزات و مواد سنتي خواهد شد.

2ـ تجهيزات بهداشتي: اين تجهيزات كه بيشتر شامل وانهاي حمام و چاهكهاي دستشويي و ظرفشويي مي‌باشند يكي از پرمصرفترين موارد استفاده از كامپوزيتها در صنعت ساختمان بوده و حدود 11 درصد از كل مصرف كامپوزيتها در اين صنعت را شامل مي‌شود. عواملي چون زيبايي, مقاومت در برابر خوردگي, سبكي وزن, قابليت قالبگيري آسان و تنوع سطح نهايي كامپوزيت‌ها سبب استفاده آنها در اين مورد شده ‌است.

3ـ درهاي كامپوزيتي: يكي ديگر از مصارف مفيد كامپوزيتها در داخل ساختمان, ساخت درهايي با مزيتهاي زيبايي, سبكي وزن، مقاوم در برابر رطوبت و هزينه كم مي‌باشد. درهاي كامپوزيتي گاه تا حدود 20 درصد ارزان‌تر از درهاي چوبي بفروش مي‌رسند و عمر مفيد اين درها چندين برابر عمر مفيد درهاي چوبي مي‌باشند.

4ـ مجسمه سازي: زيبايي فرآورده‌هاي كامپوزيتي, قابليت قالب‌گيري در شكلهاي پيچيده, تنوع سطح نهايي كامپوزيتها كه مي‌توانند بهصورت رنگي، متاليك, مرمر/ گرافيتي, برجسته‌كاري و غيره باشند، سبكي و يكپارچگي اجزاء كامپوزيتها كه اين امكان را به طراحان مي‌دهد كه چند بخش از سازه را در قالب‌هاي مختلف شكل‌دهي و تركيب كنند و عمر بالاي اينگونه مواد و مقاومت خوب آنها در شرايط محيطي خورنده, موجب شده است تا مواد كامپوزيتي بهعنوان يك جايگزين خوب براي مواد سنتي متداول در مجسمه‌‌سازي پذيرفته شوند. تنديس "اسكاي‌لايت" كه در اسكله‌اي واقع در شهر لندن قرار دارد يكي ديگر از اين نوع سازه‌ها است. ساخت اين سازه با مواد معمول بسيار مشكل و پرهزينه بود و در نهايت پس از بررسي‌هاي فراوان, از كامپوزيت‌ها كمك گرفته شد.

5ـ ساخت سازه‌هاي متقارن: ساخت گنبدهاي مساجد كه معمولاً سطح نهايي بسيار تزييني و پرزرقوبرقي دارند با مواد كامپوزيتي نمونه بارز بكارگيري كامپوزيتها در هنر معماري و ساخت سازه‌هاي متقارن است. اين گنبدها از FRP قالب‌گيري شده و با تنوعي از سطح نهايي (مانند رنگ طلايي, متاليك و غيره) ساخته مي‌شوند. براي كاهش هزينه و سادگي انتقال قطعات معمولاً يك گنبد بزرگ بهصورت چندين قطاع كروي همشكل ساخته مي‌شوند و سپس در محل مورد نظر اين قطعات بههم متصل شده و شكل كروي گنبد پديد مي‌آيد. سپس با توجه به سبكي گنبد, به­راحتي به بام مسجد منتقل مي‌شوند.

6- ساخت سازه‌هاي غير معمول: علاوه بر اينها طراحان سازه‌هاي غيرباربر كامپوزيتي براي نشان دادن هنر كامپوزيتها، اقدام به ساخت سازه‌هايي با اشكال هندسي پيچيده كرده‌اند كه مزيتهاي فرآورده‌هاي كامپوزيتي را نسبت به مشابه سنتي آنها نمايان مي‌سازد. ساختمان "هزاره" لندن يكي از اين سازه‌ها است. در ابتدا قرار بود اين ساختمان يك سازة فولادي با پوشش آلومينيومي باشد كه پس از بررسيهاي زياد مشخص گرديد كه استفاده از كامپوزيت علاوه بر آنكه اقتصاديتر است، آزادي عمل بيشتري نيز در اختيار طراحان قرار مي‌دهد. به اين ترتيب نهايتاً براي شكلدهي اين سازة غيرمتداول و پرانحنا، كامپوزيت‌ها به خدمت گرفته شدند.

منبع
[External Link Removed for Guests]
به قلم محمد رضا آبادیان

دستگاه اندازه گير تنش پسماند در مواد کامپوزيت ساخته شد

موسسه کامپوزيت ايران، با گذشت مدت کمي از تاسيس آن فعاليتهاي مختلفي در جهت توسعه تکنولوژي کامپوزيت انجام داده است. خبر زير که از طرف آن موسسه ارسال شده است، دربارة ابداع روشي براي اندازهگيري تنش پسماند در مواد کامپوزيتي است که توسط دکتر محمود مهرداد شکريه و مهندس سيد مسعود کمالي شهري به ثبت رسيده است:

براي اندازهگيري تنشهاي پسماند در مواد کامپوزيت به روش سوراخکاري مرکزي، ابتدا يک کرنشسنج روزت (گلبرگي) به سطح قطعه چسبانده شده و سپس يک سوراخ کوچک با عمق معلوم در مرکز کرنشسنج روزت که توسط يک علامت صليب مشخص شده ايجاد ميگردد.

سوراخي که بهعنوان آزادکننده تنشها عمل ميکند، بايد داراي ويژگيهاي زير باشد:

1) مرکز سوراخ ايجاد شده بايد با دقت بسيار خوبي (تلرانس کمتر از 0.05 mm) بر مرکز دايره کرنش­سنج روزت منطبق باشد.

2) ماشينکاري سوراخ بهنحوي باشد که تنش اضافي در قطعه ايجاد نکند. بدينمنظور بايد از سوراخکاري با سرعت دوراني بسيار بالا (حداکثر 400,000 rpm) استفاده شود. همچنين سطح جداره سوراخ بايد کاملاً بدون زايده و استوانهاي شکل باشد.

در اين دستگاه بهمنظور دستيابي به هدف اول، از يک ميکروسکوپ با بزرگنمايي حداکثر 40X براي تطبيق مرکز روزت بر مرکز دستگاه سوراخکاري استفاده شده است. در فاصلة کانوني عدسي چشمي، يک رتيکول حاوي يک علامت صليب قرار داده شده که جايگاه مرکز اين علامت توسط سه پيچ راهنما قابل تنظيم است (مرکز اين علامت معرف مرکز دستگاه سوراخکاري است).

بهمنظور دستيابي به هدف دوم، از تجهيزات سوراخکاري دندانپزشکي بهره گرفته شده است. يک توربين (هندپيس) مستقيم هوايي با سرعت دوراني بسيار زياد (حداکثر 300,000 RPM) انتخاب شده است و بهمنظور تامين هواي فشرده از يک دستگاه مينيبونيت هواساز دندانپزشکي با فشار حداکثر 2.5 bar استفاده گرديده است، براي توربين فرز مورد اشاره، يک محفظه هم‌قطر با لولهميکروسکوپ (با تلرانس 0.02 mm) طراحي گرديده است. بهمنظور کاليبراسيون مرکز دستگاه سوراخکاري، قطعه ديگري که دقيقاً در مرکز آن يک رتيکول حاوي علامت صليب قرار دارد طراحي شده است و خطاهاي ناشي از ماشينکاري را برطرف ميسازد. اين عمل توسط هدايت رتيکول عدسي چشمي توسط سه پيچ راهنماي اطراف آن و تطبيق مرکز آن بر مرکز رتيکول قطعه کاليبراسيون صورت ميپذيرد.

دستگاه در حالت عادي با چسباندن سه پايه آن توسط يک چسب فوري محکم بر روي قطعه نصب ميگردد. سپس ميکروسکوپ در راهگاه دستگاه قرار گرفته و تنظيم بصري مرکز ميکروسکوپ (مرکز دستگاه سوراخکاري) بر روي مرکز روزت توسط چهار پيج تنظيم اصلي دستگاه صورت ميگيرد. سپس لوله ميکروسکوپ از راهنما بيرون آورده شده و محفظه فرز در راهگاه قرار ميگيرد. عمليات سوراخکاري با فشردن پدال دستگاه مينييونيت و چرخاندن مهره محفظه فرز آغاز ميگردد. همزمان با ايجاد سوراخ در قطعه، کرنشهاي پسماند با رسيدن به سطح آزاد سوراخ، رها شده و توزيع تنش در قطعه را تغيير ميدهند. با اندازهگيري کرنشهاي رها شده در سه کرنشسنج توسط دستگاه datd Iogger و استفاده از روابطي خاص (براي مواد ارنوتروبيک)، مقدار تنش پسماند اوليه موجود در قطعه بدست ميآيد.

منبع
[External Link Removed for Guests]
به قلم حسين صالحي وزيري

تکنولوژي پالتروژن در توليد محصولات کامپوزيتي و جايگاه آن در ايران و جهان

فرآيند پالتروژن يكي از سريع‌ترين و مهمترين روش‌هاي توليد محصولات كامپوزيتي مي‌باشد. به كمك اين روش مي‌توان انواع پروفيل كامپوزيتي با مقطع ثابت را با سرعت بالا توليد نمود. در كشور ما نيز فعاليت‌هايي از سوي چند شركت داخلي جهت بهره‌گيري از اين فناوري آغاز شده است. متن زير به معرفي اين فناوري و افق رشد آن در بازار مصرف مي‌پردازد:

پلاستيك‌هاي تقويت‌شده با الياف شيشه (FRP) دستهاي از مستحكم‌ترين و با داوام‌ترين مواد مهندسي هستند. امروزه پروفيل‌هاي FRP به شكل‌هاي استاندارد در بازار مصرف عرضه مي‌شوند. كيفيت اين پروفيل‌ها با عواملي چون جهت‌گيري, موقعيت، كيفيت الياف و نوع رزين تعيين مي‌شود. اين پروفيل‌ها با محدودة متفاوتي از استحكام، مقاومت به خوردگي و پايداري حرارتي توليد و عرضه مي‌شوند. روش اصلي توليد اين پروفيل‌ها فرايند پالتروژن است.

پالتروژن از جمله روش‌هاي سريع توليد كامپوزيت‌هاي تقويت‌شده با الياف پيوسته مي‌باشد كه اولين بار در سال 1951 به‌كار گرفته شد. محصولات توليدي به اين روش داراي استحكام بالا, وزن كم و عمر طولاني به‌ويژه در محيط‌هاي شيميايي مي‌باشند.

در اين فرايند, الياف پيوسته به صورت الياف بلند, پارچة بافته شده و پارچة الياف كوتاه از داخل حمام حاوي رزين عبور كرده و آغشته به رزين مي‌شود. پس از خروج از حمام, الياف به قالبي گرم هدايت شده و در داخل قالب محصول شكل نهايي را به‌خود مي‌گيرد. عمليات سخت‌شدن و پخت نيز در داخل قالب صورت مي‌پذيرد. پس از خروج از قالب, محصول پيوسته سرد شده و با طول مورد نظر برش مي‌خورد. به اين ترتيب محصول نهايي بدون نياز به انجام عمليات ديگري آماده عرضه به بازار مي‌باشد. قالب مورد استفاده معمولاً فولادي و داراي طول 30 الي 155 سانتي‌متر است.

مزيت‌ها

پروفيل‌هاي توليدي متعارف, معمولاً در طول‌هاي 25 ميلي‌متر تا 5,3 متر تهيه مي‌شوند. سرعت توليد در اين فرايند 2 الي 30 متر در ساعت است كه به شكل محصول و رزين مورد استفاده بستگي دارد. معمولاً در اين فرايند از رزين‌هاي پلي‌استر و اپوكسي و الياف شيشه, كربن, آراميد و پلي‌اتين استفاده مي‌گردد. محصولات اين روش داراي نسبت استحكام به وزن بالا, مقاومت خوردگي و پايداري ابعادي خوب مي‌باشند و از مقاومت الكتريكي بالا برخوردار مي‌باشند.

از محصولاتي كه با اين روش توليد مي‌شود مي‌توان انواع الوار, ناودان‌ها, قاب‌ها, فنرهاي خودرو, چوب‌هاي ماهي‌گيري, تيرآهن, دسته‌هاي چكش, تيرك چادر, چوب گلف، چوب اسكي, راكت تنيس و ديگر شكل‌هاي پروفيلي را نام برد. توليد قطعاتي با مقاطع پيچيده به صورت پيوسته و پي‌درپي از ويژگيهاي منحصر به‌فرد كامپوزيت‌ها است. تنها با تعويض قالب مناسب مي‌توان مقطع دلخواه را ساخت.

درصد وزن الياف به كل وزن محصول در اين نوع فرايند نسبت به ساير روش‌هاي توليد مواد مركب بالاتر مي‌باشد و به‌همين دليل روش پالتروژن براي توليد قطعاتي با استحكام طولي بالا به كار مي‌رود. محصولات توليدي به‌وسيلة روش پالتروژن در برابر مواد شيميايي مقاومت بيشتري از خود نشان مي‌دهند و يكي از موارد استفاده اين محصولات در محيط‌هاي اسيدي و بازي با PH بالا مي‌باشد, به علت فرآيند پيوسته‌اي كه در توليد قطعات به روش پالتروژن به كار گرفته مي‌شود، قطعات توليدي محدوديت طولي ندارند. بالا بودن سرعت و استفاده از تجهيزات ساده و ارزان و وابستگي كم به نيروي انساني سبب پايين آمدن هزينه, در توليد محصول نسبت به ساير روش‌هاي ساخت مواد مركب شده است.

معايب

با اين همه استفاده از روش پالتروژن كاستي‌‌هايي دارد كه سبب محدود شدن گستره كاربرد آن گرديده است. همان‌گونه كه ذكر شد در روش پالتروژن از يك قالب با مقطع خروجي ثابت براي شكل‌دهي قطعه استفاده مي‌شود و امكان توليد قطعاتي كه مقاطع متفاوت دارند وجود ندارد. پايين بودن مقاومت برشي محصولات توليدي از ديگر نقاط ضعف محصولات توليد شده با اين روش محسوب مي‌شوند. همچنين اين محصولات در مقابل عمليات سوراخكاري نسبتاً ضعيف مي‌باشند.

براساس آمارهاي موجود توسعة فرآيندهاي توليد كامپوزيت در مناطق مختلف دنيا الگوي واحدي را دنبال نمي‌كند. به عنوان مثال در ايالات متحده به علت شرايط خاص آن سرزمين و نياز به سازه‌هاي دريايي در بسياري از نقاط اين كشور, فرآيند پالتروژن به شدت مورد توجه قرار گرفته است. اين استقبال در اروپا شدت كمتري دارد.

در اروپاي غربي اين بازار در بين سالهاي 1995 تا سال 2000 با 47 درصد افزايش به 3200 تن رسيده است. اين بازار شامل صنايع الكتريكي 32درصد ساختمان 17 درصد , حمل و نقل 15 درصد , محصولات مقاوم به خوردگي 17 درصد , محصولات مصرفي 7 درصد و ساير موارد 17 درصد است و پيوسته جايگاه خود را در صنايع مختلف اروپا گسترش مي‌دهد. عملكرد مكانيكي خوب, افزايش مقاومت به درجه حرارت‌هاي بالا در پروفيل‌هاي توسعه يافتة جديد, خواص الكتريكي خوب و قابليت بازيافت اين مواد علت اصلي استقبال از اين فرآورده‌ها در صنايع مختلف است.

محصولات پالتروژني در صنعت ساختمان

ضرورت ارتقاي كيفيت محصولات و بهينهسازي در صنايع مختلف، همه‌روزه باعث پيدا شدن يك كاربرد تازه براي اين‌گونه فرآورده‌ها شده است. به طوري‌كه ضرورت استفاده از اين فرآورده‌ها در صنايعي كه به استحكام, مقاومت حرارتي و يا خواص الكتريكي بالاتر دارند به دليل خواص منحصر به‌فرد كامپوزيت‌ها هر روز بيشتر احساس مي‌شود. به عنوان مثال آمارها بيانگر گسترش روزافزون استفاده از كامپوزيت‌ها در صنعت ساختمان مي‌باشند.

موارد مصرف كامپوزيت‌ها در صنعت ساختمان را مي‌توان به سه مورد, سازه‌هاي باربر, غير باربر و مقاوم به خوردگي تقسيم‌بندي نمود كه در دو حوزة سازه‌هاي باربر و مقاوم به خوردگي, محصولات پالتروژني كاربردهاي گسترده‌اي دارند. سازه‌‌هاي باربر شامل كاربردهايي همانند نرده‌ها, ريل‌ها, نفرروها (راه‌هاي يك نفره دور خط راه آهن و غيره), اجزاي ساختار اوليه و ثانويه (تيرهايI شكل, تيرهاي قوطي و غيره), پل‌ها و قطعات پل‌ها, چارچوب‌هاي باربر و آرماتورها مي‌شود.

سازه‌هاي مقاوم به خوردگي كاربردهاي فراواني دارند. در اسكله‌ها, سازه‌هاي دور از ساحل, سكوهاي نفتي و كلية تأسيسات دريايي و محيط‌هاي شور به وفور از اين سازه‌ها استفاده مي‌شود.

پالتروژن در ايران

در كشور ما با توجه به خورندگي خاكها و شرايط بد اقليمي بسياري از مناطق كشور, استفاده از محصولات پالتروژني مي‌تواند در صنعت ساختمان و صنايع دريايي و حمل‌ونقل كاربرد فراواني داشته باشد. توجه به اين نكته ضروري است كه با توجه به نياز صنايع داخل به استفاده از اين محصولات, اين صنعت مي‌تواند رشد چشمگيري را در كشور ما شاهد باشد و به عنوان يك صنعت ارزآور با سوددهي بالا توجه مسئولين امر را به خود مي‌طلبد.

پروفيل‌هاي پالتروژني در كارخانجات توليد تجهيزات انتقال نيرو و صنايع الكتريكي كشور ما نيز مورد استفاده واقع مي‌شوند و هم اكنون شركت‌هاي متعددي مصرف‌كنندة اين پروفيل‌ها در ابعاد و طول‌هاي مختلف مي‌باشند.

امروزه درصد عمدة نياز بازار داخل از طريق واردات محصولات خارجي تأمين مي‌گردد و حجم اندكي از آن نيز در داخل كشور توليد مي‌شود. در سال‌هاي اخير در كشور ما نيز چندين موسسه و شركت، فعاليت‌هايي را جهت كسب و گسترش اين فناوري آغاز نموده‌اند و گام‌هاي مناسبي را در اين راستا برداشته‌اند. از آن جمله مي‌توان به "پژوهشگاه پليمر ايران" و شركت "دلتاتك" در زنجان اشاره نمود كه طي سال‌هاي گذشته محصولاتي را به بازار عرضه داشته‌اند. اين شركت‌ها نسبتاً نوپا هستند و مساعدت مالي دولت مي‌تواند نقش بسزايي در پيشبرد روند توسعه و تحقيق آنها ايفا نمايد.

مآخذ :

1 - مجله کامپوزيت شماره4

2-" کامپوزيت، تعريف و جايگاه جهاني " ، گزارش اول ، مرکز صنايع نوين

منبع
[External Link Removed for Guests]
به قلم محمد رضا آباديان

کامپوزيتهاي زمينه سراميکي چيست

کامپوزيتهاي زمينه سراميک (Ceramic Matrix Compozit) يا به اختصار CMC، خانوادهاي از مواد كامپوزيتي هستند که کاربردهاي زيادي را در صنايع مختلف خصوصاً هوافضا به خود اختصاص دادهاند. متن زير که از مجلة کامپوزيت، شماره 3 نقل ميشود به معرفي اين تکنولوژي و کاربردهاي آن پرداخته است:

سراميكهاي پيشرفته داراي ويژگيهاي مطلوبي مانند سختي، استحكام بالا، تحمل دماهاي بالا، خنثايي شيميايي، مقاومت در برابر فرسايش و چگالي كم هستند. ولي در برابر بارهاي كششي و ضربه ضعيفهستند و بر خلاف فلزات، از خود انعطافپذيري نشان نميدهند و مستعد شكست تحت بارهاي مكانيكي و شوك حرارتي هستند.

اگر مقايسهاي بين سراميكها و ديگر مواد داشته باشيم، بايد گفت كه سراميكها تنها گروه از مواد هستند كه در دماهاي بالا قابل استفادهاند و داراي سختي، استحكام و مدول الاستيك بالاتري از فلزات و پليمرها ميباشند. همچنين چگالي، ضريب انبساط حرارتي و هدايت الكتريكي و حرارتي كمي دارند. به ويژه چگالي و انبساط حرارتي كم سراميكها اهميت زيادي در اغلب كاربردها دارد.
معرفي

بزرگترين نقطة ضعف سراميكها در مقايسه با ديگر مواد به ويژه فلزات، چقرمگي شكست (FractureToughness) فوقالعاده پايين آنهاست كه در عمل اين مواد را در برابر ترك بسيار حساس كرده است. بنابراين نياز شديدي به افزايش چقرمگي سراميكها احساس ميشود. يكي از راههاي مهم دستيابي به چقرمگي بالاتر، تهيه كامپوزيتهاي زمينه سراميكي است. گنجاندن الياف و ذرات تقويتكننده در يك زمينه سراميكي ميتواند به تهيه يک ماده سراميکي چقر (Tough) منجر شود و كنترل مناسب ويژگيهاي مرز مشترك زمينه و تقويتكننده از اهميت زيادي برخوردار است.

كته قابل توجه ديگر اين است كه اگر چه نسبت مدول الاستيسيتة تقويت‌كننده و زمينه در كامپوزيتهاي زمينه فلزي و پلميري عموماً بين 10 و 100 است ولي براي كامپوزيت زمينه سراميكي، اين نسبت معمولاً برابر يك يا كمتر از آن است. نسبت مدول بالا در كامپوزيتهاي زمينه فلزي و پليمري، سبب انتقال موثر بار از زمينه به تقويتکننده ميشود. در حالي كه در يك كامپوزيت سراميكي، زمينه و تقويتكننده در توانايي تحمل بار اختلاف زيادي ندارد؛ به اين معنا كه هدف از ساخت كامپوزيت سراميكي، افزايش استحكام نيست. مگر آنهايي كه زمينة آنها مدول الاستيسيتة كمي دارند (مانند زمينههاي شيشهاي).

حوزههاي مهم در تهيه كامپوزيتهاي زمينه سراميكي عبارتند از: انواع گوناگون شيشه، شيشه‌سراميكها و سراميكهايي همچون كربن، كاربيدسيليسيوم، نيتريدسيليسيوم، آلوميناتها و اكسيدها. تقويتكنندهاي مورد استفاده عبارتند از كاربيدها، بوريدها، نيتريدها و كربن. كامپوزيتهاي زمينه سراميكي تنها كامپوزيتهايي هستند كه بالاي 900 درجة سانتيگراد استحكام خود را حفظ ميكنند.

عمدهترين كامپوزيتهاي زمينه سراميكي عبارتند از: كامپوزيتهاي كربن/كربن، كامپوزيتهاي آلومينا/SiC و كامپوزيتهايي با زمينه Si3N4 يا SiC تقويت شده با الياف پيوسته SiC و كربن.
کاربردها

معمولاً كاربرد كامپوزيتهاي سراميكي به دو دستة هوافضايي و غيرهوافضايي تقسيم ميشوند. در كاربردهاي هوافضايي مسالة اصلي، عملكرد كامپوزيت است. در حالي كه در كاربردهاي غير هوافضايي عامل قيمت بسيار مهم است.

كامپوزيتهاي سراميكي با الياف پيوسته، عموماً داراي خواص مكانيكي ويژة بالايي هستند و ميتوانند در كاربردهاي هوافضايي دماي بالا به كار گرفته شوند. كامپوزيتهاي كربن/كربن با پوشش SiC به عنوان محافظ حرارتي در شاتلهاي فضايي استفاده شده است و كامپوزيتهاي كاربيد سيليسيم/كربن مواد مناسبي براي هواپيماها هستند.

از كاربردهاي غير هوافضايي كامپوزيتهاي سراميكي ميتوان به اجزاي موتورهاي دما بالا، مته و ابزار تراش، اجزاي مقاوم در برابر سايش، لوله اگزوز، نازل، لولههاي مبدل گرما و غيره اشاره كرد.

منبع
[External Link Removed for Guests]
به قلم حسین صالح وزیری

استفاده از کامپوزيتها در صنعت حمل نقل ريلي کشور هند

مركز TIFAC در راستاي طرح گسترش و كاربرد تكنولوژي كامپوزيتهاي پيشرفته، در صنعت راهآهن هند، پروژههاي متعددي را آغاز نموده است كه بسياري از آنها به بهرهبرداري رسيده است. متن زير كه برگرفته از پايگاه اينترنتي [External Link Removed for Guests] ميباشد، معرفي كوتاهي از اين پروژههاست كه ميتواند مورد توجه حمل ونقل ريلي كشور قرار گيرد:

كامپوزيتها به صورت فزايندهاي در صنعت راهآهن به كار گرفته شدهاند. خواص بسيار مناسب اين مواد امكان كاهش يا حذف ديوارههاي ضخيم واگنها و افزايش فضاي داخل كوپه را فراهم ميآورد. همچنين نصب اجزاي يكپارچة كامپوزيتي در داخل واگنها نسبت به نمونة مشابة چندتكة چوبي و فلزي، بسيار سريعتر و راحتتر ميباشد. مسافرين نيز از بهكارگيري اين مواد در ساخت واگنها به دليل سطح زيبا و ظاهر جذابي كه پديد ميآورد، كاملاً راضي هستند.

در همين راستا سازمان "استانداردسازي، طراحي و تحقيق هند"، با همكاري TIFAC و كارخانة واگنسازي ICF پروژههاي زيادي را تعريف و اجرا نمودهاند. موارد زير معرفي مختصري از اين پروژهها ميباشد:

1) جعبه دندة كامپوزيتي براي لوكوموتيوها

پروژة فوق با حمايت مالي و تكنولوژيك مناسب TIFAC، در يكي از شركتهاي سهامي خاص اجرا گرديد و پس از اخذ مجوز، به توليد رسيد. تعداد 60 عدد از جعبه‌دندههاي ياد شده روي لوكوموتيوهاي ديزل نصب شده و در حال بهرهبرداري هستند. اين پروژه بر آن است تا در آينده جعبهدنده‌هايي براي قطارهاي برقي پيشرفته توليد كند. طراحي و ساخت تجهيزات مورد نياز براي توليد انبوه اين جعبهدندهها در مراحل پاياني خود به سر ميبرد.

با انجاماين پروژه به طور متوسط kg 372 از وزن هر قطار كاسته شده است. همچنين در مقايسه با نوع فولادي خود تعمير و نگهداري كمتري را ميطلبند. پيشبيني ميشود كه در مقايسه با عمر 2 الي 3 سالة جعبه دندههاي فولادي، محصول جديد تا 6 سال دوام داشته باشد. بررسي مخارج نيز نشان داده است كه جعبه دندههاي كامپوزيتي در طول دورة عمر خود هزينة كمتري نسبت به انواع متداول فلزي دارند.

2) تراورس كامپوزيتي براي خطوط راهآهن

تراورسهاي كامپوزيتي طي يك تحقيق و توسعة مناسب، جهت جايگزيني با تراورسهاي متداول فولادي و چوبي، طراحي، ساخته و مورد استفاده واقع شدهاند. اين تراورسها در ابعاد واقعي تحت بارگذاريهاي مختلف، ارتعاش و خستگي قرار گرفته و آزمايشات لازم را به گونة موفقيتآميز پشت سر نهادهاند. تكنولوژي فوق به تعداد محدودي مقاطعهكار منتقل خواهد گرديد تا توليد انبوه اين محصول آغاز گردد. اين تراورسها با ارزش تقريبي 13000 روپيه، از نمونههاي چوبي خود ارزانتر بوده و در برابر خوردگي نيز بسيار مقاومند. همچنين از خواص ويژة مناسبي مانند مقاومت الكتريكي مناسب و توان جذب ارتعاش بالا برخوردار مي‌باشند.

3) واحدهاي بهداشتيFRP براي واگنها

اين پروژه در مارس سال 2000 با هدف ساخت واحدهاي بهداشتي استاندارد سبك و شيك براي واگن‌هاي خطوط راهآهن آغاز گرديد. ديوارهها و كف اين واحدها از كامپوزيتهاي پليمري تقويت شده با الياف شيشهاي (GRP) تشكيل شده و حتي دربها و ستونهاي واحد از جنس مواد مركب ميباشند. اين پروژه با همكاري يك مركز طراحي صنعتي انجام گرفته و پس از طراحي و ساخت نمونة آزمايشي و بهبود كيفيت و زيبايي واحد، به بهرهبرداري رسيد. جهت انجام اين پروژه بخش مهندسي هوافضاي مؤسسة تكنولوژي هند (IIT) نيز حمايتهاي مناسبي را به عمل آورده است و در مراحل مختلف طراحي، فرايند ساخت، طراحي قالبها، انتخاب مواد و مشخصه‌سازي مكانيكي نمونة آزمايشي مشاركت نمودهاست كه اين خود به بهبود طرح كمك شاياني نموده است.

4) درهاي واگنهاي مسافرتي راهآهن

جهت جايگزيني و حذف دربهاي سنگين فولادي واگنهاي راهآهن، پروژة ساخت دربهاي FRP كه وزن سبك و مقاومت بالايي در برابر خوردگي و سايش داشته باشند آغاز گرديده است. در اين راستا مركزIIT-Mumbai نيز به همكاري TIFAC آمده است و در زمينة طراحي اجزاي سازهاي FRP مدلسازي سازهاي آنها تحت بارهاي وارده، انتخاب نوع مواد و سيستمهاي تقويتي مناسب، تجهيزات و ماشين­آلات توليد و فرايند شكلدهي اين دربها مشاركت نموده است. اين دربها تحت فرايند قالبگيري همراه با تزريق رزين(RTM) ساخته شده و پس از انجام آزمايشات و كنترل كيفيت جهت استفاده در واگنهاي مسافربري نصب خواهند گرديد. اين محصولات از جمله نيازهاي ضروري شبكة گستردة راهآهن هند ميباشند.

5) تيرهاي به‌كاررفته در پلهاي زير خط ريل

هدف پروژه، جايگزيني اين محصول با نمونههاي چوبي و فولادي مرسوم ميباشد كه با همكاري مركزRDSO انجام گرفته است. تيرهاي فوق به خوبي لرزشهاي ناشي از حركت قطار روي ريل را جذب مينمايند و در برابر نفوذ رطوبت، مقاومت بالايي از خود نشان ميدهند. اين خصوصيات آنها را جانشينهاي مناسبي براي چوب و آهن قرار داده است. همچنين اين محصولات به دليل دوام و مقاومت بيشتر در شرايط نامساعد و ويژگيهاي فيزيكي مطلوبتر نسبت به نمونههاي چوبي و فولادي، داراي عمر بيشتر، كارايي عملياتي بالاتر، نصب سادهتر و تعمير و نگهداري آسانتر ميباشند. اين تيرها، توسط فرايند RTM شكل ميگيرند و سپس جهت انجام انواع تستهاي استاتيك و ديناميك روانه آزمايشگاه ميگردند.

6) صفحات ساخته شده از الياف طبيعي

صفحات كامپوزيتي كاربرد فراواني در واگنهاي قطارهاي مسافرتي دارند. اين صفحات در ديوارههاي كاذب، سقف كاذب، تخت‌خواب، قفسه، كمد و ساير فضاهايي كه داخل كوپههاي واگن تعبيه شده است، مورد استفاده قرار ميگيرد. علاوه بر كاربرد آنها در حمل‌نقل ريلي، ميتوان از اين محصولات مواردي از قبيل فضاسازي داخل ساختمانها و ساخت بدنه وسايل نقليه نيز استفاده كرد.

تحقيقات يك موسسه صنعتي در هند نيز نشان داد كه استفاده از صفحات كامپوزيتي مذكور بسيار به‌صرفه بوده و نسبت به چوب­هاي MDF و Plywood بسيار مفيدتر ميباشد. استفاده از اين صفحات مزاياي بسيار زيادي دارد: اولاً از شكل ظاهري مطلوبي برخوردارند و سطح آنها به سادگي سمباده خورده، رنگ ميشوند. ثانياً در مقايسه با نمونههاي چوبي، جذب رطوبت ناچيزي داشته و طبيعت و استحكام بالايي دارند. عمليات ماشين‌كاري همچون سوراخ كردن، برش زدن و پيچ كردن اين صفحات نيز بسيار ساده ميباشد.

7) فنهاي (پروانههاي) محوري كامپوزيتي

اين پروژه با همكاري دوشركت هندي و همكاري بخش هوافضاي مؤسسة تكنولوژي هند (IIT) انجام گرفته است. بخش هوافضاي مؤسسة تكنولوژي هند در مراحل مختلف طراحي آيروديناميك و سازة فن، روش توليد و تست عملكرد فنها نقش اساسي را ايفا نموده است. هدف از اين پروژه بهبود بازدهي فنهاي جريان محوري به كمك طراحي مناسب پرهها و كاهش وزن آنها ميباشد.

فنهاي فلزي و آلومينيومي معمولي كه طراحي ضعيف و در نتيجه مصرف انرژي بالا و بازده پاييني دارند، با فنهاي كامپوزيتي جايگزين ميگردند. به اين ترتيب ضعفهاي فوق به كمك فنهاي سبك كامپوزيتي مرتفع ميگردد. اين فنها علاوه بر استفاده در قسمت خنك كنندة لوكوموتيوهاي ديزل در موارد صنعتي ديگري نيز كاربرد فراوان دارند. اين محصولات به روش RTM ساخته شدهاند و طبق استانداردهاي RDSO با موفقيت آزمايش شدهاند.

8) توسعه پروفيلهاي پالتروژني

اين پروفيلها از جنس پلاستيك تقويت شده با الياف شيشه (GRP) ميباشند. اين پروژه با هدف كاربرد در صنعت حمل و نقل ريلي با حمايت تكنولوژيكي آزمايشگاههاي ملي علوم شيميايي آغاز گرديد. حاصل انجام اين طرح، ساخت محصولات مختلف از پروفيلهاي گوناگون كامپوزيتي ميباشد. پروفيلهاي مذكور به روش پالتروژن تهيه ميگردد و در قطارها جهت ساخت چارچوب در و پنجره، ميله­ها، نردبانها، قطعات باريك، قفسة لباس و غيره مورد استفاده قرار ميگيرند.

انجام اين پروژهها با هدف استفاده از مواد مركب پليمري تقويت شده با الياف شيشه (GRP) و يا تقويت شده با الياف طبيعي (NRP) در ساختار قطارها، افقهاي روشني از كاربردهاي جديد مواد كامپوزيتي در صنايع مختلف ديگر را نمايان ساخته است.

منبع
[External Link Removed for Guests]
به قلم محمد رضا آباديان

یکي از کاربردهاي مهم فناوري نانو بهبود خواص مواد پليمري از نظر آتش‌گيري و بالابردن مقاومت اين مواد در برابر آتش است. اين مواد عموماً در دماهاي بالا ايمن نيستند؛ اما با استفاده از فناوري نانو امکان ديرسوز نمودن آنها وجود دارد. در اين مطلب، نظرات مهندس صحرائيان،‌ عضو هيأت علمي پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران، در زمينة استفاده از فناوري نانو در اين زمينه آورده شده است:

نانوکامپوزيت‌هاي ديرسوز



با توجه به اين که امروزه حجم وسيعي از کالاهاي مصرفي هر جامعه‌اي را پليمرهايي تشکيل مي‌دهند که به‌راحتي مي‌سوزند يا گاهي در مقابل شعله فاجعه مي‌آفرينند، لزوم تحقيق در خصوص مواد ديرسوز احساس مي‌شود. بر همين اساس، در کشورهاي صنعتي، تلاش گسترده‌اي براي ساخت موادي با ايمني بيشتر در برابر شعله آغاز شده است و در اين زمينه نتايج مطلوبي هم به دست آمده است.

بر همين اساس و با توجه به تدوين استانداردهاي جديد ايمني، به نظر مي‌رسد استانداردهاي ساخت مربوط به پليمرهاي مورد استفاده در خودروسازي، صنايع الکترونيک،‌ صنايع نظامي و تجهيزات حفاظتي و حتي لوازم خانگي، در حال تغيير به سوي مواد ديرسوز است.

از طرف ديگر مدتي است که نانوکامپوزيت‌هاي پليمر – خاکرس به عنوان موادي با خواص مناسب مثل تأخير در شعلهوري، توجه بسياري از محققان را به خود جلب کرده است. بنابراين بهنظر مي‌رسد که نانوکامپوزيت‌هاي پليمر – خاکرس مي‌توانند جايگزين مناسبي براي مواد پليمري معمولي باشند؛

براي تهيه پليمرهاي ديرسوز، علاوه بر رفتار آتش‌گيري، عوامل زيادي بايد مورد توجه واقع شوند؛ از جمله اينکه:

از افزودني‌هايي استفاده شود که قيمت تمامشده محصول را خيلي افزايش ندهد. (مواد افزودني بايد ارزان قيمت باشند.)

مواد افزودني به پليمرها بايد به آساني با پليمر فرآيند شود.

مواد افزوده‌شده به پليمر نبايد در خواص كاربردي پليمر تغيير قابل ملاحظه ايجاد كند.

زباله‌هاي اين مواد نبايد مشکلات زيستمحيطي ايجاد کند.

با توجه به اين موارد، خاکرس از جمله بهترين مواد افزودني به پليمرها محسوب مي‌شود که مي‌تواند آتش‌گيري آنها را به تأخير بيندازد و سبب ايمني بيشتر وسايل و لوازم ‌شود. مزيت ديگر خاک‌ رس فراواني آن است که استفاده از اين منبع خدادادي را آسان مي‌کند.

ويژگي‌هاي نانوکامپوزيت‌هاي پليمر – خاکرس

خواص مکانيکي نانوکامپوزيت‌هاي پليمر-نايلون6 که از نظر حجمي فقط حاوي پنج درصد سيليکات است، بهبود فوق‌العادهاي را نسبت به نايلون خالص از خود نشان مي‌دهد. مقاومت کششي اين نانوکامپوزيت 40 درصد بيشتر، مدول کششي آن 68 درصد بيشتر، انعطاف‌پذيري آن 60 درصد بيشتر و مدول انعطاف آن 126 درصد بيشتر از پليمر اصلي است. دماي تغيير شکل گرمايي آن نيز از 65 درجه سانتيگراد به 152 درجه سانتيگراد افزايش يافته است. در حاليکه در برابر همة اين تغييرات مناسب، فقط 10درصد از مقاومت ضربه آن کاسته شده است.

نتايج تحقيقات حاكي از آن است كه ميزان آتشگيري در اين نانو كامپوزيت پليمري حدود 70 درصد نسبت به پليمر خالص كاهش نشان ميدهد و اين در حالي است كه اغلب خواص كاربردي پليمر نيز تقويت ميشود. البته كاهش در ميزان آتشگيري پليمرها از قديم مورد بررسي بوده است. بشر با تركيب مواد افزودني به پليمر ميزان آتشگيري آنرا كاهش داد ولي متاسفانه خواص كاربردي پليمر هم متناسب با آن كاهش مييافته است. در واقع كاهش در آتشگيري همزمان با بهبود خواص كاربري پليمرها ويژگي منحصر به فرد فناوري نانو است، خصوصاً اينكه تنها با افزودن 6 درصد ماده افزودني به پليمر تا 70 درصد آتشگيري آن كاهش مييابد.

برخي نانوکامپوزيت‌هاي پليمر – خاکرس پايداري حرارتي بيشتري از خود نشان مي‌دهند که اهميت ويژه‌اي براي بهبود مقاومت در برابر آتشگيري دارد. اين مواد همچنين نفوذپذيري کمتري در برابر گاز و مقاومت بيشتري در برابر حلال‌ها از خود نشان مي‌دهند.

استانداردسازي؛ ابزار قدرت در دست کشورهاي پيشروي صنعتي

تطابق با استانداردهاي جديد موضوعي است که همواره کشورهاي پيشرو بر کشورهاي پيرو ديکته کرده‌اند. در کشورهاي پيشرو صنعتي،‌ استانداردها همواره رو به بهبود است. در اين کشورها براساس جديدترين نتايج تحقيقات و مطالعات متخصصان، هر چند وقت يکبار، استانداردها دستخوش تغيير مي‌شوند و ديگر کشورها ناچار خواهند بود در مراودات تجاري خود با آنها اين استانداردها را رعايت کنند و به اين ترتيب، مجبور مي‌شوند که نتايج تحقيقات آنها را خريداري کنند. مطلب زير مثالي از اين موارد است:

چندي پيش در جرايد اعلام شد که بنا بر تصميم جديد اتحاديه اروپا، هواپيماهايي که مجهز به سيستم جديد ناوبري (مطابق با استاندارد جديد پرواز)‌ نباشند، اجازه پرواز بر فراز آسمان اروپا را ندارند. در آن زمان در کشور ما فقط تعداد معدودي از هواپيماهاي مجهز به اين سيستم وجود داشت. اخيراً هم اتحاديه مزبور اعلام کرده است که ورود کاميون‌هاي فاقد استاندارد زيستمحيطي به خاک اروپا ممنوع است. در پي اين اعلام، خودروسازان ايراني به ناچار استانداردهاي خود را با شرايط جديد تطبيق دادند.

نکتة پاياني؛ نتيجهگيري

هر چند ممكن است استفاده از برخي فناوريها در كشور ما در حال حاضر موضوعيت نداشته و يا اينكه مقرون به صرفه نباشد. ولي اگر جهتگيري تحقيقات و پژوهشها در جهان را مد نظر قرار دهيم متوجه ميشويم كه در آينده نزديك ناگزير به استفاده از اين فناوريها خواهيم بود. بنابراين لازم است از فرصتهاي موجود براي ايجاد اين توانمنديها بهره بگيريم تا در زمان مناسب از اين پتانسيلها استفاده كنيم.

بهعبارت ديگر لازم است مراكز پژوهشي و تحقيقاتي همواره لااقل يك نسل از صنعت جلوتر باشند. در اين صورت ضمن امكان هدايت بخش صنعت به سمت و سوي معين، پاسخ به مشكلات صنعت نيز همواره قابل پيشبيني بوده و در اين مراكز در دسترس خواهد بود.

منبع
[External Link Removed for Guests]

کاربرد کامپوزيتها در لوله هاي انتقال سيال

یكي از كاربردهاي عمدة كامپوزيت‌ها، ساخت تجهيزات مقاوم در برابر خوردگي مي‌باشد. در اين ميان لوله‌هاي انتقال سيال، بزرگترين بخش تجهيزات مقاوم در برابر خوردگي را به خود اختصاص مي‌دهد. متن زير برگرفته از سايت اينترنتي [External Link Removed for Guests] در معرفي تكنولوژي لوله‌هاي كامپوزيتي مي‌باشد:

خوردگي مواد، ساليانه ميليون‌ها دلار هزينه در سراسر جهان بر جاي ميگذارد. زيان‌هاي حاصل از خوردگي به‌طور ميانگين 4 درصد توليد ناخالص ملي يك كشور را به هدر مي‌دهد.

خوردگي يك پديدة شيميايي است كه در اثر آن نواقصي در خواص فيزيكي و مكانيكي ماده ايجاد شده و سبب ميگردد تا قطعه مورد نظر به مرور زمان كارايي خود را از دست بدهد. مثال بارز خوردگي، زنگ‌زدگي فلزات در محيطهاي نمناك و مرطوب است.

عمدهترين ضعف فلزات جهت استفاده در محيطهاي نمناك، اسيدي، نفتي و غيره، بروزخوردگي در آنهاست و از آنجاييكه اغلب لولههاي صنعتي از مواد فلزي همچون آهن و فولاد ساخته مي‌شود، احتمال ظهور پديدة خوردگي در آنها بالا مي‌باشد. از طرفي رشد روزافزون صنايع مختلف همچون نفت، گاز، پتروشيمي و غيره در مناطق مرطوب و محيط‌هاي خورندة جنوب كشور ما تقاضاي فراواني را براي توليد لولههاي مقاوم به خوردگي جهت انتقال سيال پديد آورده است.

استفاده ا زكامپوزيت‌ها

يكي از بهترين و موثرترين راههاي مقابله با پديده خوردگي استفاده ازلوله­هاي كامپوزيتي به جاي مشابه فلزي آنها ميباشد. سه خاصيت مهم كامپوزيت‌ها، آنها را به عنوان بهترين جايگزين نمونههاي فلزي و بتني معرفي كرده است. اين خواص عبارتند از :

1- سبكي وزن

2- مقاومت در برابر خوردگي

3- خواص مكانيكي عالي

علاوه بر خواص فوق، لولههاي كامپوزيتي از مزاياي ديگري نسبت به نمونههاي فلزي برخوردارند كه زمينه‌ساز استفاده روزافزون از آنها شده است:

- عمر خدماتي بالا

- تعمير و نگهداري كم

- به صرفه بودن از نظر هزينه نصب اوليه

وزن اندك قطعات كامپوزيتي از مزاياي مهم استفاده از مواد مركب است كه در مورد لولهها به‌دليل نياز حياتي به حمل و نقل و نصب آسان آنها بسيار حائز اهميت است.

براي درك اين مطلب كافي است بدانيم كه يك لوله كامپوزيتي در مقايسه با نمونة فلزي خود تنها 20 درصد وزن آن را دارد.

مواد استفاده درساخت لولههاي كامپوزيتي:

هر قطعه كامپوزيت، حداقل از دو نوع ماده متفاوت ساخته ميشود. مادة نخست الياف تقويتكننده، كه نقش اصلي استحكام دادن به لوله را بر عهده دارند و ديگري رزين زمينه كهبه عنوان نگهدارنده الياف مورد استفاده واقع ميگردد.

اليافي كه عموماً در ساخت لولههاي كامپوزيت به كار ميروند، الياف شيشه (fiber glass) هستند. قيمت اندك و مقاومت عالي اين الياف در برابر مواد خورندة مختلف، فايبرگلاس را به عنوان بهترين انتخاب در مقابل ساير الياف تقويتكننده معرفي كرده است. لوله‌هاي ساخته شده از الياف شيشه نسبت به انواع محيط‌هاي خورنده مقاوم مي‌باشد.

رزين‌هايي كه به طور متداول در ساخت لولههاي كامپوزيت به كار ميروند، اپوكسي، وينيلاستر و پلياستر ايزوفتاليك مي‌باشند. تمام رزين‌هاي فوق طي فرآيندهاي پخت لوله، مقاومت لازم در برابر دما، فشار و خوردگي را به‌دست ميآورند.

مقاومت در برابر خوردگي يك لوله كامپوزيتي، علاوه بر جنس الياف و نوع رزين مورد استفاده، به موارد ديگري همچون نوع فرآيندهاي توليد و بهينه‌سازي بعد از شكل‌دهي اوليه نيز بستگي دارد. بطور مثال پس از توليد يك لوله، نوع و ضخامت ماده‌اي كه جهت محافظت بيشتر در سطوح داخلي لوله روكش ميشود، تأثير زيادي بر نحوه عملكرد و عمر لوله دارد.

اغلب جهت جلوگيري از فساد ناشي از تابش اشعه ماوراء بنفش خورشيد و مواد شيميايي موجود در خاك و هوا، جدار خارجي لوله­ها نيز به مواد محافظ آغشته ميشود. فشار قابل تحمل لولهها نيز بسته به ضخامت لوله، نوع رزين مورد مصرف و فرآيند ساخت استفاده شده، از 7 تا 270 آتمسفر متغير است.

فرآيندهاي ساخت لولههاي كامپوزيت:

عموماً دو روش ساخت لولههاي كامپوزيت وجود دارد:

1- روش پيچش الياف

فرآيند پيچش الياف فرآيندي است كه در آن الياف از پيش آغشته به رزين ميشوند، سپس الياف خيس به دور استوانهاي كه تحت چرخش محوري است با زاويه مشخصي پيچيده مي‌شوند. تكرار اين عمل شكل لوله را فراهم ميآورد. لولههايي كه توسط اين فرآيند ساخته ميشوند، قابليت تحمل فشارهاي تا حدود 270 را نيز دارا ميباشند. شكل 1 بيانگر فرآيند پيچش الياف است:

2- روش ريختهگري گريز از مركز

فرايند ريختهگري گريز از مركز، فرآينداي است كه در آن، الياف شيشه به‌صورت خرد شده و يا بافت‌هاي تكه‌تكه، در داخل يك لوله فولادي كه بر روي بلبرينگي قرار دارد و به موتوري متصل است، قرار ميگيرند. وقتي كه لوله با سرعت زياد دوران ميكند همزمان رزين درون لوله بر روي الياف اسپري مي‌شود و آنها را خيس ميكند. نيروي گريز از مركز ناشي از دوران لولة فولادي، هوا را از لابلاي رزين و الياف بيرون كشيده و حاصل آن يك لولة بدون حباب با هدايت گرمايي بالا و خواص مناسب ميباشد. شكل 2 بيانگر فرايند ريختهگري گريز از مركز است:

منبع
[External Link Removed for Guests]

كاربرد كامپوزيت در تقويت بناها مزايا و موانع( ديدگاه مهندس موسوي

تقويت بناها به كمك كامپوزيت، از كاربردهاي نو و مهم اين مواد در صنعت ساختمان است كه توجه به آن براي كشورهاي زلزله­خيز از جمله ايران اهميتي حياتي دارد. در همين رابطه طي گفتگويي با مهندس موسوي از اعضاي مؤسسه كامپوزيت ايران به بررسي ابعاد مختلف اين مسئله پرداخته شده است:

سوال:

با تشكر از شما جهت شركت در اين گفتگو، لطفاً در مورد مزاياي استفاده از كامپوزيت­ها جهت تقويت خارجي بناها توضيح دهيد؟

مهندس موسوي:

سازه­هاي ساختماني در مراحل مختلف طراحي، اجرا يا بهره‌برداري، در اثر عوامل مختلف از جمله عوامل محيطي يا گذر زمان دچار ضعف و سستي مي­شوند. طي 30 سال گذشته روش‌هاي نوين تقويت سازه­ها جايگزين روش‌هاي قديمي گرديده و كشورهايي همچون آمريكا، كانادا و ژاپن به سرعت به اين مهم روي آورده­اند.

برخي از روش­هاي قديمي كه شامل استفاده از غلاف­هاي فلزي و بتني است از دو مشكل اساسي رنج مي­برند:

لف) در اين روش­ها جهت تقويت بنا، بايد ابتدا قسمتي از سازه جهت جاسازي قطعات تقويت­كننده، تخريب موضعي گردد كه عملي خطرناك، مشكل و گاه غيرممكن است.

ب) با توجه به مشكلات ساخت بتن، احتمال آنكه قطعات تقويت­كننده نتوانند با سازة در دست تعمير به خوبي هماهنگ شوند وجود دارد.

روش­هاي نوين استفاده از كامپوزيت­ها در تقويت ساختمان، نسبت به روش­هاي سنتي، داراي مزاياي زير هستند:

1) سرعت اجراي بسيار بالا و سهولت كار

2) افزايش استحكام سازه بدون افزايش وزن سازه (نسبت مقاومت به وزن بالا)

3) مقاومت در برابر خستگي

4) مقاومت فوق­العاده نسبت به خوردگي

5) مقاومت بسيار بالا در برابر زلزله

6) امكان تعمير مجدد و آسان

7) دوام و طول عمر زياد

8) هزينة كمتر در مقايسه با روش­هاي سنتي

9) عدم آسيب رساندن به سازة در دست تعمير

10) عدم نياز به توقف عملياتي سازه در حين تعمير و عدم اخلال در كاربري سازه مورد تقويت به مدت طولاني

سوال:

به نظر شما آيا روي آوردن به تكنولوژي تقويت خارجي بناها با كامپوزيت­ها براي كشور ضرورت دارد؟ چرا؟

مهندس موسوي:

به دلايل زير تقويت بناها در كشور ما بسيار ضروري بوده و بايد مورد توجه سياستگذاران قرار گيرد.

1) زلزله­خيز بودن كشور: كشور ما همچون ژاپن يك كشور زلزله­خيز محسوب مي­شود و مخصوصاً پايتخت كشور، تهران، در معرض خطر بزرگ وقوع زلزله قرار دارد. اين شهر همچنين از تراكم جمعيت بسيار بالايي رنج مي­برد و الگوي مسكن و ساختمان بسيار نامناسب و متزلزلي دارد. به پيش­بيني محققان زلزه­شناس، طي يك زلزلة احتمالي، بالغ بر نيم ميليون نفر از جمعيت تهران در زير آوار جان خواهند باخت. با اين وجود چاره­اي جز تقويت سازه­هايي كه در هنگام وقوع خطر بتوانند امدادرسان باشند وجود ندارد. پل­ها، مراكز درماني، مراكز آتش­نشاني، مدارس، ادارات عمومي، بانك­ها و حتي خطوط انتقال آب، گاز و برق نيز بايد جهت مقابله با خطر احتمالي تقويت شوند. در صورت وقوع زلزله، صدمة جبران‌ناپذيري به پايتخت وارد خواهد آمد كه كشور را فلج خواهد نمود.

2) وجود بناهاي فرسوده: در كشور ما پروژه­هاي متعددي وجود دارند كه به علت سپري شدن ده­ها سال از زمان ساخت آنها در اثر عوامل محيطي متعدد دچار آسيب جدي شده­اند و بعضي از اين سازه­ها شرياني بوده و توقف كاربري آنها هزينة سنگيني در بردارد. بسياري از سيلوها و پل­هاي كشور چنين وضعيتي دارند و يكي از بهترين راهكار تقويت آنها استفاده از كامپوزيت­ها مي­باشد. همچنين بناهاي بزرگ و ناتمام بسياري از سال­هاي قبل از انقلاب يا پس از آن وجود دارند كه به دلايل مختلف تاكنون تكميل نشده و به مرور زمان فرسايش يافته­اند. تكميل اينگونه بناهاي كهنه، نياز به تقويت اولية مناسب دارد و موسسه كامپوزيت­ ايران به نمونه­هاي متعددي از آنها در اهواز، اصفهان و تهران برخورده است.

3) اجراي نامناسب بنا: با توجه به مشكل مسكن و تراكم جمعيت در شهرهاي بزرگ و همچنين عدم نظارت مناسب بر جريان انبوه­سازي مسكن، در سالهاي اخير بناهاي ضعيف بسيار زيادي توسط سودجويان و بسازبفروش­ها سر بر آورده­اند. اين سازه­هاي كوچك عمدتاً داراي طبقات متعدد بوده و جمعيت زيادي را در خود اسكان داده­اند. همچنين به علت وجود رقابت، اين قشر از سازندگان مسكن همواره سعي در كاهش كيفيت و كميت مصالح مورد استفاده در ساختمان نموده­اند و در نتيجه امروزه موارد متعددي را مي­توان يافت كه عملكرد مورد انتظار از يك سازة چند طبقه در همان نخستين مراحل اجرا، مختل و بعضاً ناممكن است و آثار تزلزل در همان طبقات اوليه نمايان مي­گردد. موارد متعددي از قبيل يك پاركينگ طبقاتي و يا يك برج ده طبقه واقع در تهران با اين معضل روبرو بودند كه براي رفع مشكل خود به موسسة كامپوزيت ايران مراجعه كرده­اند.

سوال:

گسترش تكنولوژي تقويت خارجي بنا با كامپوزيت­ها در كشور با چه مشكلاتي مواجه است؟

مهندس موسوي:

سه عامل اصلي باعث عدم گسترش مناسب اين تكنولوژي در كشور گرديده است:

1) هزينة بالاي تقويت بنا

هزينة تقويت يك بنا به عوامل مختلفي از جمله ميزان و نوع خسارت، جنس سازه، موقعيت بنا، عمر و عملكرد ساختمان وابسته است. قيمت مواد اوليه تقويت بنا در مقايسه با مصالح ساختماني گران بوده و اين معضل تنها با افزايش تقاضا مرتفع مي­گردد. البته اگر مسئله هزينه­ها را در درازمدت بررسي كنيم، درمي­يابيم كه هزينة تعمير و نگهداري بناي تقويت شده با كامپوزيت­ها در مقايسه با روش­هاي سنتي بسيار ناچيز بوده و استفاده از آنها در نهايت به صرفه­تر است. البته ما تحقيقاتي را روي استفاده از كامپوزيت­هاي ارزان­تر در تقويت بنا آغاز كرده­ايم كه اميدواريم راهگشاي مناسبي در اين امر باشد.

2) عدم وجود آيين­نامه­هاي مناسب

از ديگر مشكلات، عدم وجود آئين­نامه­هاي مناسب جهت به كارگيري اين تكنولوژي در ساختمان است. به علت گستردگي نوع خسارات وارده به ساختمان و نوع كارايي سازه، ارائه يك دستورالعمل جامع كه دست و پاگير هم نباشد، امري دشوار است و حتي كشورهايي چون ژاپن و آمريكا و كانادا نيز به ارائه دستورالعمل­هاي داخلي و مختصر در اين مبحث اكتفا كرده­اند. اما با اين همه مي­توان گام­هاي مناسبي را در كشور برداشت و با مطالعة دستورالعمل­هاي كشورهاي ياد شده به آئين‌نامه­هاي اجرايي مناسبي براي كشور دست يافت. تعداد بسيار زيادي از مراجعه­كنندگان، نگراني خود را از اين مسئله، به ما گوشزد كرده­اند.

3) ناآشنايي مسئولين و صاحبان ساختمان

معضل نهايي ما، عدم آشنايي و توجه صاحبان بنا و حتي مهندسان ساختمان و مسئولين امر با روش­هاي جديد و لزوم امر تقويت بناهاي مهم كشور مي­باشد. اكثر سازه­هاي شرياني كه در معرض خطرات طبيعي قرار دارند در دست ارگان­هاي دولتي است و اين مسئولين دولتي هستند كه بايد با توجه به اهميت مسئله، نسبت به تقويت اين سازه­ها اعلام نياز نمايند.

بخش خصوصي نيز از روي آوردن به اين سو واهمه دارد و تكنولوژي قديمي را علي­­رغم عدم كارايي بالا به دليل متداول بودن يا صرفاً كمتر بودن هزينة اولية تقويت، بر تكنولوژي­هاي جديدتر ترجيح مي­دهد. اگر ارگان­هاي دولتي به پذيرش تكنولوژي برتر روي آورند، بخش خصوصي نيز آهسته آهسته با ديدن اين تكنولوژي مطمئن و مزاياي آن به اين سمت روي خواهد آورد.

مؤسسه كامپوزيت ايران طي سمينارها، مصاحبه­ها و برنامه­هاي رسانه­اي متعدد به معرفي اين تكنولوژي ضروري و مورد نياز كشور پرداخته است و طرح‌نماهاي متعددي را براي وزارت­خانه­هاي مسكن، راه و سازمان مديريت و برنامه­ريزي كشور و شهرداري­ها فرستاده است. اما روند مساعدت به علت بوروكراسي اداري، بسيار كند بوده و يا اصلاً متوقف گرديده است.

سوال:

لزوم روي­آوري دست اندركاران صنعت ساختمان به استفاده از تكنولوژي­هاي نو و پرداختن به آن توسط مسئولين سياستگذاري تكنولوژي كشور را چگونه مي­بينيد؟

مهندس موسوي:

اگر چه ما به عنوان يك كشور در حال توسعه در زمينه­هاي مختلف علمي صنعتي، از كشورهاي توسعه يافته عقب هستيم، ولي اين شكاف در تكنولوژي­هاي جديد مخصوصاً تكنولوژي مواد مركب نسبت به تكنولوژي­هاي قديمي، كوچكتر است. حتي اگر به كشورهاي در حال توسعه دنيا نيز نظري افكنيم مي­بينيم كه بسياري از كشورهاي هم­ردة­ ما، طي چند سال اخير گام­هاي بلندي را در زمينة بهره­گيري از اين تكنولوژي برداشته­اند و هم اكنون چين، هند و حتي كشورهاي كره و مالزي بسيار زودتر از ما به استفاده از كامپوزيت­ها و تكنولوژي­هاي نو در صنعت ساختمان روي آورده­اند.

بدون حمايت لازم ارگان­ها و سياستگذاران دولت، گسترش مناسب اين تكنولوژي ناممكن است و شكاف تكنولوژيك ما با كشورهايي همچون آمريكا، كانادا و ژاپن كه سردمدار اين حركت هستند، روزبه­روز گسترده­تر خواهد شد. امروزه كامپوزيت­ها در صنعت عمران از جايگاه مناسبي برخوردارند و اين صنعت از بزرگترين مصرف­كنندگان مواد كامپوزيتي در دنيا به شمار مي­رود.

در همين راستا بايد گام­هاي بزرگي برداشته شود و سازمان­ها و مراكز مختلف اعم از وزارت مسكن، وزارت راه، سازمان مديريت و برنامه­ريزي كشور، موسسة بين­المللي زلزله­شناسي و مركز تحقيقات ساختمان و مسكن فعاليت گسترده­اي را در قالب يك پروژه كلان آغاز كنند كه خود كاري زمان­بر و هزينه­بر بوده و نياز به برنامه­ريزي درازمدت دارد تا آيين­نامه­هاي مناسبي جهت استفاده از اين تكنولوژي در كشور تنظيم گردد.

منبع
[External Link Removed for Guests]
به قلم محمد رضا آبادیان

تركيب جديدي از كامپوزيت زمينه‌آلومينيومي، در صنايع هوايي به كار برده شد

كامپوزيت­ها متشكل از ماده­اي به­عنوان زمينه و مادة ديگري به عنوان تقويت‌كننده هستند. اين مساله تنوع‌پذيري خاصي به اين مواد مي­بخشد و هر روز شاهد توليد نوع جديدي از كامپوزيت­ها هستيم. در متن زير به پيشرفت جديدي در اين زمينه اشاره شده است:

خبر: (ماخذ: مجلة كامپوزيت، شمارة3، صفحة 17)

ارزيابي يك نمونه آزمايشي 15 متري به نام "گلر" كه تركيبي از فلز و الياف شيشه تقويت‌شده بود، بازتاب­هاي مهمي در صنايع هوافضايي داشت. آلومينيوم تقويت شده با الياف شيشه اين اميد را ايجاد كرده است كه بدنه هواپيماهاي آينده، 15 تا 28 درصد سبك­تر از هواپيماهاي مشابه امروزي ساخته شوند. اين درحالي است كه با دو برابر كردن ابعاد هواپيما (كه از مواد سنتي ساخته شده باشد)، وزن آن سه تا چهار برابر مي­شود.

tu-334-3.jpg (77188 bytes)در اين ماده جديد، نوارهاي پيش‌آغشته الياف شيشه، در دماهاي بالا بين صفحات آلياژ آلومينيوم پرس شده­اند. اين ماده رقيب قدرتمندي در ساخت بدنه هواپيماهاي بزرگ (با 480 تا650 سرنشين) سوپر جامبوي A3XX ساخت ايرباس است. همچنين به علت داشتن چگالي كمتر از آلياژ آلومينيوم، قوي­تر بوده و مقاومت بيشتري در برابر خستگي، آتش، ضربه و خوردگي دارد.

پيشينة ساخت اين قطعه به سال­هاي نخستين دهة 80 برمي­گردد؛ هنگامي كه پرفسور سانگ و دانشجويان دانشگاه صنعتي دلف در هلند به فكر افتادند مقاومت در برابر ضربه آلومينيوم را با مقاومت خستگي فوق­العاده كامپوزيت­ها تركيب كنند تا پوششي براي بدنه هواپيما بسازند. پژوهش­هاي آنها منجر به پيشرفت در ساخت "آرال" شد؛ تركيبي از فلز و كامپوزيت كه در آن پلاستيك پاية آراميدي داشت.

آرال, گرچه اميدبخش بود اما شرط اصلي كابين­هاي تحت فشار، يعني "تحمل تنش در تمام جهات" را نداشت و براي بدنه هواپيما مناسب نبود. اين مشكل در نسل­هاي بعدي اين ماده مورد توجه قرار گرفت. در "گلر" الياف شيشه پيشرفته موجود به جاي آراميد به­كار رفته است.

آزمايش­هاي انجام شده توسط ايرباس نشان داد كه گلر تا چه حد براي ساخت سازه­هاي اوليه بدنه هواپيما قابل اطمينان است. اين ماده هم اكنون براي بسته­بندي­هايي كه به تحمل بالايي در برابر ضربه نياز دارند، به كار گرفته مي­شود. اين حقيقت كه گلر نيمه‌فلزي است و در برخي از پروژه­هاي توليد بدنه­هاي فلزي قابل استفاده خواهد بود، از جذابيت­هاي اين ماده است. ايرباس تأكيد مي­كند كه با معرفي گلر، ساخت بدنه هواپيما بدون افزايش هزينه توليد ممكن خواهد بود. (پايان نقل قول از مجلة كامپوزيت)

تحليل:

با توجه به مزاياي كه براي گلر ذكر شده است، برتري آن از لحاظ فني نسبت به بدنه­هاي فعلي كه از آلياژ آلومينيوم ساخته مي­شوند، قابل اثبات است. پيش­بيني ايرباس مبني بر عدم افزايش هزينه در صورت استفاده از گلر آيندة خوبي را براي آن ترسيم مي­كند. چون علاوه بر مشخصات فني مناسب­تر هزينه توليد گلر نيز مناسب است.

علاوه بر اين تقويت آلومينيوم با الياف شيشه و آراميد نيز درخور توجه است كه افق تازه­اي را بر روي كامپوزيت­هاي زمينه فلزي مي­گشايد و لزوم تحقيقات بيشتر در اين زمينه را گوش­زد مي­نمايد. شايد در چند سال آينده اين تكنولوژي گسترش بيشتري يابد و حتي بتوان در مدل­هايي از موشك­ها و ساير صنايع نيز از آن استفاده نمود.

البته در كشور ما هنوز هواپيماي بزرگ ساخته نمي­شود, اما اين امر نبايد باعث شود تا ما از اين تكنولوژي غافل شويم چون ممكن است در آينده كاربردهاي وسيع­تري يابد و اين حوزه، يعني تقويت فلز با الياف شيشه و پلاستيك، باعث تحولات عظيمي در آينده گردد.

با عنايت به اينكه اين تكنولوژي در مرحله رشد است و انتقال آن در اين مرحله از چرخة عمر ارزان­تر است، انتقال اين تكنولوژي در حال حاضر مقرون به صرفه به‌نظر مي‌رسد

منبع
[External Link Removed for Guests]

تلاش شركت�هاي خودروساز براي دستيابي به كامپوزيت�هاي سبز

حفظ محيط زيست از اولويت­هاي زندگي بشر است و تكنولوژي در آينده موفق خواهد بود كه از آلودگي كمتري برخوردار باشد. در ذيل به چند خبر در مورد فعاليت شركت­هاي خودروساز براي دستيابي به كامپوزيت­هاي سازگار با محيط زيست اشاره شده است:

خبر1: (مأخذ: مجلة كامپوزيت, شمارة 1)

شركت تي­آر به عنوان يكي از توليدكنندگان قطعات داخلي خودرو واقع در ساوت­فيلد ايالات ميشيگان در آمريكا به تازگي دو ماده پليمري سازگار با محيط زيست را به بازار عرضه كرده است. بنابر عقيدة مديران شركت، اين دو مادة پليمري, مواد سبز هستند چرا كه بيش از 70 درصد تركيب آنها از الياف گياهي بوده و در عين حال به راحتي قابل نگهداري و بازيافت هستند.

الياف طبيعي پليمر اكريليك در ديوارة درهاي خودرو، سيني و بدنه خودرو كاربرد دارند و همچنين به­عنوان بايندر (نوعي اتصال دهنده) به منظور افزايش استحكام و مقاومت به ضربه در محصولات گوناگون به كار برده مي­شوند.

اين شركت ادعا مي­كند كه با استفاده از اين­گونه مواد، جرمي معادل 1300 گرم بر مترمربع به دست مي­آيد كه كاهشي معادل 40 درصد در مقايسه با صفحات تهيه شده به روش تزريقي را نشان مي­دهد. الياف طبيعي از جنس پلي پروپيلن، به

دليل خاصيت ارتجاعي ذاتي­شان داراي مقاومت به ضربه بيشتري بوده و خطرات كمتري دارند.

خبر2: (مأخذ: مجلة كامپوزيت, شمارة 2)

توليد در كارگاه بيوكامپوزيت­هاي "كافوس" واقع در ايالت اينديانا در آمريكا طي چند ماه اخير به سرعت افزايش يافته است. اين شركت امروزه محصولات كامپوزيت با الياف طبيعي را براي شركت­هايي چون جانسون، فيندلي و مجتمع ويزدم توليد كرده و مي­فرستد تا در بسياري از خودروهاي توليد شده در سال 2001 به كار گرفته شوند.

محصولات توليدي توسط شركت كافوس كه الياف طبيعي گرمانرم بوده و به روش قالب­گيري فشاري شكل داده مي­شوند، هم اكنون افزون بر چندين مدل كاميون، در بدنه­هاي خودروهاي ديگري مانند ساتر (محصول شركت جنرال موتورز)، سبرينگ (محصول شركت دايملركرايسلر)، استارتوس و وايپر، مركوري و كاديلاك سويل نيز به كار مي­روند.

هر شركت بسته به كاربرد مورد نظر از الياف كنف يا تركيبي از الياف كنف و شاهدانه استفاده مي­كند. در پاسخ به درخواست­ها و نيازهاي روزافزون مشتريان، اين شركت در نظر دارد توليدات خود را گسترش دهد و در اين راستا مشغول پژوهش و بررسي الياف ديگري مانند كتان، در آزمايشگاه­هاي تحقيق و توسعه خود است.

گاه­نامة فناوري كامپوزيت­ها گزارشي از مشكلات و مسايل مالي شركت صنايع كافوس را در شمارة سپتامبر/اكتبر 2000 خود آورده است. با اين حال اين مسايل مربوط به توليدات بيوكامپوزيت­هاي شركت كافوس نمي­شوند.

چنين به نظر مي­رسد كه الياف طبيعي رو به سوي پيشرفت دارند. برخي از دست­اندركاران صنايع وابسته به خودرو انتظار دارند كه استفاة آنها از اين مواد در سال، بين 20-30 درصد افزايش داشته باشد.

خبر3: (مأخذ: مجلة كامپوزيت, شمارة 2)

شركت دايملركرايسلر به تازگي از آغاز يك فرايند توليد و استفاده از الياف سيسل (يك نوع الياف طبيعي) در آفريقاي جنوبي خبر داده است. در آنجا از پارچة بدون بافت سيسل و كتان براي قفسه عقبي خودروهاي سواري مرسدس رده c استفاده مي­شود.

تحليل:

با توجه به اهميت حفظ محيط زيست، اخباري از اين دست، چشم­انداز روشن­تري از آيندة كامپوزيت­ها به دست مي­دهد. زيرا با توجه به رشد جمعيت جهان و افزايش مصرف، تكنولوژي­هايي باقي خواهند ماند كه آلودگي كمتري براي محيط زيست داشته باشند.

كامپوزيت­هاي زمينه پليمري امروزه گسترش قابل ملاحظه­اي در صنايع، خصوصاً صنعت خودرو يافته­اند. اما يكي از مشكلاتي كه ممكن است آنها را تهديد كند، بحث عدم سازگاري آنها با محيط زيست است. البته پليمرهاي گرمانرم مشكل كمتري دارند، چون قابل بازيافت مي­باشند؛ ولي اين پليمرها نيز بعد از چند بار بازيافت دچار افت خواص مي­گردند.

با توجه به آنچه گفته شد، ضرورت توجه به كامپوزيت­هاي سازگار با محيط­زيست غير قابل انكار است. هر چند صنعت كامپوزيت در كشور ما هنوز جوان است و توليدكنندگان محدودي دارد، اما بايد اين امر محور توجه توليدكنندگان فعلي و كساني كه در آينده مي­خواهند وارد اين صنعت شوند قرار گيرد. زيرا روز به روز فشار بر كارخانجات آلاينده محيط زيست بيشتر مي­شود و قوانين محدود كننده و جريمه­هاي سنگين در اين صنايع وضع مي­شود. نه تنها كساني كه در زمينة كامپوزيت­ها فعاليت دارند، بايد به اين پيشرفت­ها توجه داشته باشند، توليدكنندگان كالاهاي پلاستيكي و لاستيكي نيز بايد به اين مقوله توجه نمايند. دولت نيز بايد در جهت هدايت اين صنايع به سمت مواد غيرآلاينده برنامه­ريزي نمايد. چنانچه دولت آمريكا بعد از افزايش توليدكنندگان مواد كامپوزيتي در كشورش، مالياتي بر اين شركت­ها وضع نموده است كه درآمد حاصل از آن، صرف تحقيق در مورد مواد سازگار با محيط زيست مي­گردد.

منبع
[External Link Removed for Guests]