Роботизирани процеси за автоматско полагање на композитни влакна/ленти (AFP/ATL) при производство на делови од композитни материјали

Srebrenkoska, Sara (2021) Роботизирани процеси за автоматско полагање на композитни влакна/ленти (AFP/ATL) при производство на делови од композитни материјали. Doctoral thesis, Ss. Cyril and Methodius University in Skopje.

Text Докторски труд - Сара Сребренкоска.pdf Download (7MB)

Abstract

Автоматското полагање на композитни влакна/ленти (AFP/ATL) и загревање со помош на ласер (LAFP/LATL) претставува современа технологија за развој на лесни делови со врвни карактеристики, првенствено во авионската, автомобилската, вселенската, воената и многу други доминантни индустрии во светот. Производите најчесто се произведуваат од препрег, кој се состои од јаглеродни влакна импрегнирани со полимерна матрица. Процесот се состои во автоматско полагање на влакна/ленти и оформување на слој, кој се спојува со претходниот се до формирање на крајната ламинатна структура. За автоматското полагање на лентите или влакната се користи роботизирана инсталација за прецизно полагање на лентите по претходно дефинирани патеки.
Истражувањата во рамките на оваа докторска дисертација се насочени кон добивање на делови со врвни карактеристики од термоплатичен композитен препрег, на самото место (in situ), односно без дополнително процесирање. За истражувањето, анализирани се технолошките парметри на процесот, поврзувањето на слоевите во ламинатната структура, а истражувани се и својствата на препрег материјалите и добиената композитна структура. Тоа е направено со комбинација на експериментална работа и планирање на експреиментите и со оптичка и електронска микроскопија за истражување на структурата на материјалите и нивната поврзаност со процесните параметри. За истражувањата, користени се три типови на унидирекционални препреги материјали врз основа на јаглеродни влакна и термопластични полимерни матрици PPS и PEEK. Со примена на ATL постапката произведени се ламинатни плочи од трите типови препрег ленти, а за определување на влијанието на некои технолошки параметри применето е планирање на експериментите. Применет е полн три факторен експериментален дизајн, а согласно тоа произведени се осум комбинации ламинатни плочи од трите типови препрег ленти, со варијација на три највлијателни параметри: температурата на процесирање, аголот на поставување на ласерот и компакциониот притисок на валјачето. За сите произведени ламинатни плочи определено е напрегање при свиткување, а врз основа на добиените резултати за сите осум комбинации на факторите, добиени се регресиони равенки кои најсоодветно ги опишуваат процесите. За сите три типови ламинатни плочи, добиено е дека температурата на процесирање и притисокот на валјачето значајно влијаат врз напрегањето при свиткување на ламинатните плочи. Најмало е влијанието на аголoт на поставување на ласерот. Постои и интеракција меѓу сите фактори која исто така влијае врз процесот, но со помала значајност. Направена е проверка на равенките за нивната адекватности за опишување на истражуваниот процес и врз основа на направените пресметки заклучено е дека регресионите равенки се адекватни и сосема добро ги опишуваат процесите.
Промената на условите на процесирање прави промена во механичките карактеристики на ламинатните плочи, а тоа како резултат на добро постигнат интимен контакт при поврзување на слоевите во ламинатот. Највисоки вредности за напрегање при свиткување покажаа примероците добиени на најголемите истражувани температури на процесирање и притисок на валјаче. Исто така, добрo напрегање при свиткување покажаа и примероците кои се добиени на најголемиот притисок на валјаче, а најмала температура на процесирање и агол на поставеност на ласер од 25°. Примероците добиени на најмал притисок на влјаче и температура на процесирање и најголем аголот на поставеност на ласерот, покажаа најмала вредност на напрегање при свиткување. Микроскопските анализи на примероците со највисоки вредности за напрегање при свиткување покaжаа добра интерламинарна поврзаност меѓу слоевите и мал процент на пори во споредба со примероците со пониски вредности за напрегање при свиткување каде содржината на пори е поголема. Во рамките на оваа докторска дисертација произведени се ламинатни плочи и со AFP постапката при најдобрите услови на полагање добиени од AТL постапка. Од нивното тестирање за напрегање при свиткување добиено е дека истите имаат пониски вредности за околу 25% во споредба со тие добиени при исти услови со ATL постапката. Микроскопските анализи покажаа присуство на поголема содржина на пори и послаба врска меѓу слоевите. Заклучено е дека полагањето со AFP постапка на потенки ленти (влакна) може успешно да се применува за добивање на мали и несиметрични делови, каде ATL постапката е несоодветна заради сложената геометрија на деловите. На крај, со цел да се покаже предноста од автоматизација на процесите во однос на точност, продуктивност и добивање на производи со врвни карактеристики, произведени се ламинатни плочи со рачно полагање и компресионо пресување, кои се со послаб квалитет и со дефекти во нивната микроструктура.

Item Type:	Thesis (Doctoral)
Subjects:	Engineering and Technology > Mechanical engineering
Divisions:	Faculty of Mechanical Engineering
Depositing User:	Sara Srebrenkoska
Date Deposited:	28 Jun 2021 06:29
Last Modified:	28 Jun 2021 06:29
URI:	https://eprints.ugd.edu.mk/id/eprint/28242

Actions (login required)

View Item