Introducere în Studiul Materialelor Compozite

1.Introducere in studiul materialelor compozite

De la inceputul erei industriale, otelul si fonta au constituit „inima” progresului din principalele sectoare industriale. In timp ce in tarile dezvoltate se inregistreaza deja o tendinta pe termen lung de reducere a cererii pentru produsele din industriile material - intensive, precum si un declin al intensitatii materiilor prime utilizate, consumul redus de materiale devine un element esential al tehnologiilor de fabricatie din aceste tari; se manifesta nevoia de materiale mai usoare, mai rezistente si mai durabile. Exista problema ridicata de consumul mare de energie inglobata in aceste materiale, dar si de pretul uneori prea ridicat al acestora. In ultimul timp s-a conturat ideea ca extinderea utilizarii a materialelor compozite in sensul aplicarii lor pentru noi subansamble in industria automobilelor nu este posibila, fara a se apela la plasticele armate de inalta calitate.

Prin definiţie, conceptul de „compozit” este atribuit unui sistem complex alcătuit din mai multe materiale de natură diferită. În această categorie intră o clasă foarte vastă de produşi. Materialele compozite au fost realizate de om din cele mai vechi timpuri. Astfel, chirpicul şi betonul armat reprezintă cele mai simple exemple de materiale compozite.

Rezultă că, prin asocierea materialelor componente, se obţin noi materiale cu proprietăţi deosebite, total diferite de ale componentelor individuale. Este cunoscut faptul că aliajele metalice prezintă proprietăţi superioare faţă de cele ale componentelor constituente. Acelaşi lucru se poate spune şi despre materialele compozite ceramice sau polimerice.

Ţinând cont de aceste aspecte o primă clasificare a materialelor compozite se face după provenienţa acestora:

- lemn

- oase

- naturale

- bambus

- muşchi

- metalice

- sintetice

- ceramice

- polimerice

Actualmente materialele compozite polimerice prezintă un interes ştiinţific şi tehnic deosebit, fapt ce justifică atât dezvoltarea cercetărilor în acest domeniu cât şi a producţiei de astfel de materiale.

- Compozitele polimerice sunt materiale alcătuite, în principiu, dintr-un compus macromolecular şi un agent de ranforsare sau de umplutură. Compusul macromolecular utilizat în acest scop poate fi un polimer termoplastic sau termoreactiv şi este denumit matrice polimerică. Agentul de ranforsare sau de umplutură este dispersat omogen în matricea

polimerică dar nu se dizolvă în aceasta.

Tehnologiile de obţinere a materialelor compozite sunt mult diferite de cele aplicate în cazul materialelor clasice. Forma şi dimensiunile piesei influenţează de cele mai multe ori alegerea tehnologiei de fabricaţie a materialului compozit. Există procedee de obţinere care conduc numai la forme simple, altele dimpotrivă se pretează la obţinerea celor mai complicate

forme.

Numărul pieselor ce trebuie fabricate într-o serie de fabricaţie determină , în mod decisiv, costul pregătirii de fabricaţie ce cuprinde:

- costuri aferente prototipului;

- costuri aferente realizării S.D.V.- isticii de serie;

- costuri aferente materialelor directe şi indirecte;

- costuri aferente manoperei.

Natura matricei polimerice determină alegerea procedeului de obţinere. În principiu se utilizează trei tipuri de sisteme polimerice:

- răşini termorigide cu întărire la rece;

- răşini termorigide cu întărire la cald;

- polimeri termoplastici.

Calitatea pieselor din materiale compozite se apreciază după următoarele criterii:

- reproductibilitatea raportului volumetric dintre matricea polimerică şi agentul de ranforsare;

- omogenitatea materialului polimeric apreciată prin lipsa incluziunilor gazoase;

- starea suprafeţei ;

- stabilitatea şi precizia dimensională;

- rezistenţa mecanică a materialului;

Procedeele de obţinere a pieselor din materiale compozite pot fi împărţite în :

- tehnologii nepretenţioase – ce conduc la executarea unor piese relativ scumpe , dar de calitate bună;

- tehnologii pretenţioase – ce conduc la executarea unor piese ieftine, dar de calitate modestă;

- tehnologii sofisticate – ce conduc la obţinerea unor piese foarte scumpe, dar de ocalitate ireproşabilă.