بررسي اثر متغيرهاي رشته پيچي بر خواص تريبولوژيكي، حرارتي و مكانيكي ياتاقان هاي كامپوزيتي هيبريدي خودروان كار حاوي نخ تفلون

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نساجي

دكتري

استفاده از كامپوزيت هاي مسلح با اجزاي هيبريدي كه هم زمان داراي خواص استحكامي و سايش پذيري مطلوب باشند، امروزه بسيار مورد اقبال صنايع گوناگون قرار گرفته است. اجزاي تريبولوژي در صنايع مختلف نياز به روان كاري دارند تا سايش و اصطكاك آن ها كاهش يابد. پلي تترافلوئورواتيلن (تفلون) روان كننده ي جامدي است كه داراي پايين ترين ميزان اصطكاك و لذا، بالاترين قابليت براي روان كاري است. اما به دليل اينكه الياف پلي تترافلوئورواتيلن مقاومت كمي در برابر سايش نشان مي دهند، بنابراين كامپوزيت هيبريد خودروان كار تقويت كننده/پلي تترافلوئورواتيلن تركيبي از خواص مقاومت در برابر سايش بالاي تقويت كننده و ويژگي ضريب اصطكاك پائين پلي تترافلوئورواتيلن را ارائه مي دهد. در اين رساله به طراحي و توليد يك منسوج هيبريدي جهت ارائه ويژگي خود روان كاري و درعين‌حال با اصطكاك و سايش كم براي تقويت رزين اپوكسي پرداخته شده است. از اين رو، جزء پلي تترافلوئورواتيلن به عنوان عامل كاهنده اصطكاك و جزء تقويت كننده به عنوان المان مقاوم در برابر سايش مورد استفاده قرار گرفت. اين منسوج هيبريدي خودروان كار از طريق روش رشته پيچي توليد شد. در ابتدا اثر درصد نخ پلي تترافلوئورواتيلن بر خواص تريبولوژيكي كامپوزيت، ارزيابي و درصد بهينه انتخاب گرديد. سپس، نمونه هاي كامپوزيتي با استفاده از درصد بهينه نخ پلي تترافلوئورواتيلن و سه پارامتر ساختاري مختلف منسوج و هركدام با چند سطح توليد شد كه عبارتند از: نوع چيدمان در دو سطح: در نوع نخست، آرايش يافتگي پلي تترافلوئورواتيلن/ جزء تقويت كننده به صورت لايه اي در نظر گرفته شد؛ نحوه چينش به‌گونه‌اي بوده كه لايه ابتدايي از جنس پلي تترافلوئورواتيلن و لايه ي بعدي جزء تقويت كننده باشد. در نوع دوم، عمل پيچش به‌صورت هيبريد (چندلاكني شده) پلي تترافلوئورواتيلن/ تقويت كننده است. توليد اين نمونه ها به اين صورت انجام شد كه پلي تترافلوئورواتيلن و تقويت كننده به‌صورت يك نخ چندلاشده بر روي سطح مغزي پيچيده و سپس پخت گرديد. پارامتر دوم: نوع نخ تقويت كننده (شيشه، كولار، پلي اتيلن با وزن مولكولي بسيار بالا)، و پارامتر سوم: زاويه پيچش (سه زاويه 55، 70 و 82 درجه) مي باشد. سپس، خواص تريبولوژيكي، مكانيكي و حرارتي كامپوزيت هاي توليد شده مورد بررسي قرارگرفت و كامپوزيت بهينه انتخاب شد. همچنين با هدف ارتقاي خواص تريبولوژيكي، مكانيكي و هدايت حرارتي كامپوزيت ها، در مرحله رشته پيچي و توليد كامپوزيت، تقويت كننده هاي كاربيد تنگستن با درصدهاي (%5، %10، %20 و %30) و نانولوله كربني با درصدهاي (%1، %3 و %5) به رزين اپوكسي در كامپوزيت بهينه افزوده شد. خواص استحكام سطحي و چسبندگي بين الياف و رزين نيز مورد بررسي گرفت. مورفولوژي سطوح كامپوزيت پس از سايش و فيلم انتقالي تشكيل شده بر روي سطح توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) نيز ارزيابي گرديد. همچنين براي بررسي عناصر موجود در فيلم انتقالي، از تحليل طيف سنجي پراش انرژي پرتو ايكس (EDS) استفاده شد. جهت ارزيابي خواص كامپوزيت ها، محاسبه ضريب اصطكاك و ضريب هدايت حرارتي از نظر تئوري نيز مورد بررسي قرار گرفت. درصد بهينه نخ پلي تترافلوئورواتيلن و تقويت كننده از نظر خواص تريبولوژيكي به ترتيب %80 و %20 انتخاب شد. نتايج آزمايش هاي خواص تريبولوژي و استحكام فشاري نشان داد كه كامپوزيت هيبريد %20 كولار/ %80 پلي تترافلوئورواتيلن با زاويه پيچش 55 درجه نمونه ي بهينه از نظر ضريب اصطكاك، نرخ سايش و استحكام فشاري نهايي است. همچنين با افزودن %20 كاربيد تنگستن و %3 نانولوله كربني خواص تريبولوژيكي، استحكام فشاري و حرارتي كامپوزيت بهبود يافته است. در بهينه ترين حالت ضريب اصطكاك به 0/028 و نرخ سايش به cm3/N.m 1/32×10-7 رسيد و بالاترين ضريب هدايت حرارتي W/mK 2/752 مي باشد كه اين مقادير داراي مزيت رقابتي قابل توجه در مقايسه با كامپوزيت هاي خودروان كار در پژوهش هاي ديگر است. همچنين، بالاترين استحكام برشي بين سطحي (IFSS) بين الياف كولار و رزين اپوكسي تقويت شده با نانولوله كربني كه برابر MPa 15/25 مي باشد، به دست آمده است.

211247

تكنولوژي نساجي

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان

ابوذر طاهري زاده

مهدي صالحي، محمد شيخ زاده، هوشنگ نصرتي

مهدي حجازي