Կոմպոզիտային նյութերի օգտագործման ոլորտը

Կոմպոզիտային նյութերը պատրաստվում են երկու կամ ավելի այլ նյութեր համատեղելով այնպես, որ դրանք լրացնում և կատարելագործում են միմյանց, բայց միևնույն ժամանակ պահպանում են իրենց յուրահատուկ բնութագրերը վերջնական արտադրանքում։

Պլաստիկ թերթերի արտամղման մեքենա

պլաստիկ վերամշակման մեքենաներ

Իրենց գերազանց կատարողականության շնորհիվ կոմպոզիտային նյութերը լայնորեն կիրառվել են տարբեր ոլորտներում, և այս հոդվածաշարը կներկայացնի կոմպոզիտային նյութերի հիմնական կիրառման ոլորտների համապարփակ ցանկը, ներառյալ՝ ավիատիեզերական արդյունաբերությունը, ավտոմոբիլային արդյունաբերությունը, շինարարությունը, էներգետիկան, էներգիայի կուտակումը, ենթակառուցվածքները, ծովային արդյունաբերությունը, խողովակաշարերը և պահեստային բաքերը, սպորտը և զվարճանքը, տրանսպորտը և տասը այլ ոլորտներ։

1

Aerospace

Եվրոպական Airbus-ի և ԱՄՆ Boeing-ի նման խոշոր ավիացիոն OEM-ները ցույց են տվել ավիացիայում կոմպոզիտների լայնածավալ կիրառման ներուժ, մինչդեռ NASA-ն փնտրում է կոմպոզիտների արտադրողներ հրթիռների և այլ տիեզերանավերի համար՝ նորարարական կոմպոզիտային լուծումներով։

Boeing-ի կողմից մշակվող ինքնաթիռների յուրաքանչյուր նոր սերնդի մեջ կոմպոզիտային նյութերի համամասնությունն աճել է, և Boeing 787 Dreamliner-ում կոմպոզիտային նյութերի համամասնությունը գերազանցել է 50%-ը։ Boeing 787 Dreamliner-ի հիմնական կառուցվածքային բաղադրիչները պատրաստված են ավելի շատ ածխածնային մանրաթելային «սենդվիչ» կոմպոզիտներից և առաջադեմ ածխածնային մանրաթելային լամինատներից՝ հեռանալով հնացած ապակեպլաստե կոմպոզիտներից։

Մյուս կողմից, արամիդային մանրաթելերը լայնորեն օգտագործվում են առաջատար և հետևի եզրային թևերի հավաքույթների, ինչպես նաև շատ կոշտ, շատ թեթև միջնորմների, վառելիքի բաքերի և հատակների կառուցման մեջ: Բացի այդ, առաջադեմ կոմպոզիտային նյութերը, որոնք կազմված են բարձր ամրության և կոշտ մանրաթելերից, որոնք ներկառուցված են ընդհանուր մատրիցային նյութերում, նույնպես լայնորեն օգտագործվում են ավիատիեզերական արդյունաբերության մեջ:

2

Automotive արդյունաբերության

Որպես կոմպոզիտային նյութերի ամենամեծ վերջնական օգտագործման շուկա, ավտոմոբիլային արդյունաբերությունը ծանոթ է կոմպոզիտային նյութերին: Բացի մեքենաների առաջամարտիկ նախագծումից, կոմպոզիտային նյութերը նպաստում են տրանսպորտային միջոցների թեթևացմանը և վառելիքի խնայողությանը: Ավտոմեքենաները պահանջում են հուսալի, համաժամեցված մեխանիզմներ՝ բաղադրիչներով, որոնք կարող են դիմակայել շփմանը, կոռոզիային և ջերմաստիճանի տատանումներին:

Նախագծման կամ արտադրության անճշտությունները կազդեն արտադրողականության վրա և կարող են վնաս հասցնել արտադրող բիզնեսին: Մետաղական պողպատի համեմատ, կոմպոզիտային նյութերի արտադրողականությունը բավարարում և գերազանցում է ավտոմոբիլային արդյունաբերության պահանջները: Այս եզակի հատկությունները ներառում են.

ջերմային ընդլայնման ցածր գործակից

Գերազանց չափային կայունություն՝ ձևի պահպանման և հուսալիության համար

Կոռոզիայի դիմադրություն խոնավ և չոր պայմաններում

Բարձր հարվածային դիմադրություն՝ կրկնակի օգտագործմանը դիմակայելու համար

Համեմատաբար թեթև քաշ՝ մեքենայի ընդհանուր զանգվածը նվազեցնելու համար

Ավելի լավ ձայնամեկուսացում և ավելի լավ կատարողականություն

Ներկման ընդունելիություն, ներառյալ A դասի մակերեսի պահանջները բավարարելու ունակությունը, ներկման և թխման գործընթացները

Հեշտ է արտադրել և համեմատաբար ցածր գին ունենալ

Կոմպոզիտային նյութերի բնորոշ կիրառությունները ավտոմեքենաների ներքին և արտաքին կառուցվածքներում

Կոմպոզիտային նյութերը լայնորեն օգտագործվել են ավտոմոբիլային կառուցվածքային մի շարք մասերում՝ սկսած լուսարձակների պատյաններից մինչև կապոտի տակ գտնվող էլեկտրական և ջերմամեկուսիչ բաղադրիչները, մեքենայի թափքի արտաքին մասերը, ներքին կառուցվածքները և զարդարանքները: Կոմպոզիտային նյութերի ավտոմոբիլային մասերում տարածված կիրառությունները ներկայացված են ստորև.

Դեֆլեկտորներ և սպոյլերներ

ընդունողկազմ

Մարտկոցի պատյան և ծածկոց

Բամպերներ և բամպերի ճառագայթներ

Գլանների գլխիկների (օրինակ՝ փականների, ճոճանակների, բաշխիչ լիսեռների) ծածկոցներ

Պատուհանի/լյուկի շրջանակ

Առջևի գրիլի բացման թիթեղ

առջևի լուսարձակի պատյանը

Ջերմային վահաններ (օրինակ՝ շարժիչ, փոխանցման տուփ)

Հենարաններ և ծածկույթներ

3

Շինարարության ոլորտ

Շինարարական համայնքը զգալի աճ է ապրում կոմպոզիտային նյութերի ըմբռնման և օգտագործման ոլորտում: Կոմպոզիտները ճարտարապետներին և դիզայներներին ապահովում են բարձր արդյունավետությամբ և արժեքով խոշորածավալ նախագծերում, և դրանց օգտագործումը առևտրային և բնակելի շինարարության մեջ աճում է:

Վերջերս հրապարակված հոդվածում Palari Group-ը կառուցում է կայուն 3D տպագրությամբ համայնքներ և տներ: Mighty Buildings-ը շինարարական տեխնոլոգիաների ընկերություն է, որն օգտագործում է 3D տպագրություն, ռոբոտաշինություն և ավտոմատացում՝ մատչելի և կայուն տներ ստեղծելու համար: Տան հիմնական կառուցվածքային բլոկը Mighty Panel-ն է՝ 3D տպագրությամբ 100% պոլիմերային կոմպոզիտային վահանակ՝ կառուցվածքային, մեկուսացման, MEP ինտեգրման, օդի/խոնավության/հրդեհային պատնեշի և ներքին/արտաքին մշակումներով: Mighty Buildings-ը առանձին վահանակներ է տպում իր գործարանում, ապա դրանք հավաքում է շինհրապարակում՝ տներ ստեղծելու համար:

Շինարարության մեջ ածխածնային մանրաթելի բարձր ամրության հատկությունները դրական դեր են խաղում: Ածխածնային մանրաթելը չափազանց ամուր է, փափուկ և հեշտ է տեղադրվում, և կարող է օգտագործվել շենքերի վերանորոգման և ամրացման համար՝ դրանք նոր շենքերի տեսք հաղորդելու համար: Ածխածնային մանրաթելային լամինատները լայնորեն օգտագործվում են հատակների և սյուների բեռնամբարձունակությունը մեծացնելու համար: Բացի այդ, ածխածնային մանրաթելը դիմացկուն է երկրաշարժի վնասին, ուստի այն կարող է օգտագործվել նաև նոր շենքերի կառուցվածքային ամրացման համար և որպես նախապատրաստված պողպատի փոխարինող:

4

Էներգիայի կուտակման դաշտ

Բազմաֆունկցիոնալ էներգիայի կուտակիչ կոմպոզիտները (MESC) մշակվում են կառուցվածքի մեջ մարտկոցների շերտեր ներկառուցելով՝ մարտկոցների շերտերը ամրացնելով փոխկապակցված ամրակներով, ինչը նպաստում է մեխանիկական հատկությունների բարելավմանը: Փորձարարական փորձարկումները ցույց են տալիս, որ MESC-ները կարող են ունենալ համեմատելի էլեկտրաքիմիական վարքագիծ այլ նյութերի հետ: Համեմատած պարկաձև բջիջների հետ, MESC-ները հասնում են 15 անգամ ավելի բարձր մեխանիկական կոշտության՝ 60% պարկուճային արդյունավետությամբ:

Կոմպոզիտների էներգիայի կուտակման մեջ այլ ներկայացուցչական կիրառությունները ներառում են.

Աերոտիեզերական արդյունաբերության համար ջրածնի բաքեր

Ջրածնային վառելիքի բջիջների համակարգ

Բնական կոմպոզիտային նյութից պատրաստված մարտկոց

5

ենթակառուցվածքային ոլորտ

Խստորեն ասած, ենթակառուցվածքների և շենքերի միջև խիստ տարբերակում չկա: Վերջին տարիներին, նոր, ցածր գնով, բարձր արդյունավետությամբ կառուցվածքային կոմպոզիտային նյութերի ի հայտ գալով, ենթակառուցվածքների շինարարությունը թևակոխել է նոր փուլ: Թելքամանրաթելային պլաստմասսան (FRP) ոչ միայն կարող է փոխարինել պողպատին շատ բեռնակիր կառույցներում, այլև ապացուցվել է, որ հնարավոր է ամրացնել բետոնե հեծանները ներքին կամ արտաքին միացված մանրաթելքամանրաթելային պլաստմասսայով (FRP):

Ապակուց, արամիդից կամ ածխածնային մանրաթելերից պատրաստված կոմպոզիտները գնալով ավելի շատ են դիտարկվում բետոնի նախնական, հետձգման կամ ամրացման համար: Կոռոզիայի ենթարկված ամրանները փոխարինելու համար FRP համակարգերը կարող են ի վերջո օգտագործվել բետոնե կամուրջների տախտակամածներում կամ այլ արտաքին բետոնե հատակային կառուցվածքներում:

Կոռոզիայի դիմադրությունը հիմնական գործոններից մեկն է, որը ածխածնային մանրաթելը դարձնում է այդքան գրավիչ ենթակառուցվածքների ոլորտում: Ածխածնային մանրաթելը չի ​​կոռոզիայի ենթարկվում և չի ժանգոտվում, ուստի ածխածնային մանրաթելից պատրաստված բետոնե շերտը կարող է շատ նոսրացվել, քանի որ անհրաժեշտ չէ հաշվի առնել հակակոռոզիոն ազդեցությունը, ինչպես պողպատե միջուկը, ինչը զգալիորեն նվազեցնում է շենքում օգտագործվող բետոնի քանակը, ինչպես նաև ունի այլ առավելություններ, ինչպիսիք են ծախսերի կրճատումը և շինարարության ընթացքի արագացումը, չորացման ժամանակի կրճատումը և այլն: Բացի այդ, իր լավ էլեկտրահաղորդականության շնորհիվ, ածխածնային մանրաթելը կարող է օգտագործվել էլեկտրամագնիսական միջամտությունը պաշտպանելու համար, կարող է փոխանցել շենքի պարամետրերի տեղեկատվություն և դառնալ խելացի շենքերի անբաժանելի մասը:

6

Նոր էներգետիկ դաշտ

Կոմպոզիտային նյութերի օգտագործումը վերականգնվող էներգիայի ոլորտում ավելի ու ավելի կարևոր դեր կխաղա՝ ստեղծելով կառուցվածքներ, որոնք կարող են օգտագործել կայուն էներգիա: Ավելի ցածր քաշը, տեղափոխման և տեղադրման ավելի ցածր ծախսերը և, ամենակարևորը, կառուցվածքի ողջ կյանքի ընթացքում ավելի ցածր սպասարկման ծախսերը՝ համեմատած մետաղական կառուցվածքների հետ, կոմպոզիտները դիրքավորել են որպես խոշորածավալ նախագծերի համար փաստացի նյութ: Տրամադրեք տնտեսող լուծումներ:

Քամու տուրբինի թևերի թեթև քաշը և բարդ աերոդինամիկ ձևերը կոմպոզիտները դարձրել են ոլորտի առաջատարը՝ օգտագործելով կաղապարներ, որոնք նախատեսված են թևեր արտադրելու համար տնտեսապես և նվազագույն աշխատուժով: Ներկայիս հետազոտություններն ու մշակումները նպատակ ունեն բավարարել ցամաքային և ծովային համակարգերի համար տուրբինի և պտտվող թևերի համար անհրաժեշտ աճող չափսերը:

7

օվկիանոսային դաշտ

Տասնամյակներ շարունակ FRP կոմպոզիտները հաջողությամբ օգտագործվել են ծովային կիրառություններում, ինչպիսիք են ռադոմները և զանգվածային կառույցները, սուպեր զբոսանավերը, աշխատանքային նավակները և հանգստի նավակները: Վերջերս FRP-ն օգտագործվել է ավելի քիչ հայտնի կիրառություններում, ինչպիսիք են կրողները, պտուտակները, առևտրային լյուկերը, արտանետման համակարգերը և տանիքի կառուցվածքները:

Ապակե մանրաթելային կոմպոզիտների օգտագործումը ծովային կիրառություններում GRP կիրառման առաջին նշանակալի ոլորտներից մեկն էր: Այն հեղափոխություն է մտցրել բազմաթիվ ոլորտներում մեծ կոմպոզիտային կառուցվածքներ նախագծելու և արտադրելու ունակության մեջ: Նավակը արտադրվում է Մեծ Բրիտանիայում՝ օգտագործելով բազմազան գործընթացներ, այդ թվում՝ ձեռքով ամրացված GRP, խեժի ներարկում, ջերմապլաստիկ և մրցարշավային զբոսանավերի համար նախատեսված բարձր արդյունավետությամբ ածխածնային մանրաթելային նախամշակված նյութ:

Ծովային կիրառություններում GRP-ի հիմնական առավելություններն են՝

Շրջակա միջավայրի նկատմամբ դիմադրություն, ներառյալ փտման, կոռոզիոն դիմադրությունը և այլն:

Անխափան, բարդ ձևի կառուցվածքներ մշակելու ունակություն

Ուժը բեռնվածության պայմաններին համապատասխան կարգավորելու ունակություն

Գերազանց ամրության և քաշի հարաբերակցություն - GRP ծովային կառույցները սովորաբար կիսով չափ պակաս են համարժեք պողպատե կառույցների քաշից։

ցածր սպասարկում և հեշտ վերանորոգում

գերազանց ամրություն

Թիավարող նավակներն ավելի լայնորեն են օգտագործում կոմպոզիտային նյութեր, քան որևէ այլ ծովային կառույց։ Հատուկ պահանջների պատճառով օգտագործվող նյութերը բնորոշ ծովային շինարարական նյութեր չեն։ Նվազագույն քաշը և առավելագույն կոշտությունը կարևոր դեր են խաղացել դրանց նախագծման մեջ՝ առավելագույն արագությամբ նավարկելու և ալիքների ու ծովային միջավայրի այլ տարրերի ազդեցությանը դիմակայելու համար։

Ածխածնային մանրաթելով ամրացված էպօքսիդային կոմպոզիտները լայնորեն օգտագործվում են մեղրամոմային կամ փրփուրային միջուկով կորպուսների, շրջանակների, կիլերի, կայմերի, ձողերի և բումների, ածխածնային ճախարակի թմբուկների և լիսեռների համար: FRP-ի օգտագործումը նպաստում է աշխատանքի բարելավմանը և նավիգացիոն թերությունների և խափանումների ռիսկի նվազեցմանը տարբեր միջազգային նավարկության պայմաններում:

8

Խողովակաշարային համակարգի դաշտ

Կոմպոզիտային խողովակաշարային համակարգերը քիմիական գործարաններում օգտագործվել են ավելի քան 25 տարի: Կոմպոզիտային նյութերի օգտագործումը արդյունաբերական կիրառություններում լայն տարածում գտավ 1970-ական թվականներին: Այսօր կոմպոզիտային խողովակաշարերի և բաքերի տեղադրումը մեծ տարածում է գտնում վերգետնյա և ստորգետնյա, առևտրային, քաղաքային և բնակելի կիրառություններում: Էժան բնական գազը ավելի է ընդլայնում շուկան, քանի որ զարգանում են նոր քիմիական օբյեկտներ և ընդլայնվում են հին օբյեկտները:

Կոմպոզիտային խողովակների բնորոշ կիրառությունները և արտադրանքները ներառում են.

օդի աղտոտվածության վերահսկողություն

aquaculture

քիմիական մշակման

անալարացում

Նավթ և բնական գազ

Ջուր եւ կեղտաջրերի մաքրում

խողովակաշարով

Ֆիտրաժներ և միջադիրներ

Խողովակաշարերի համակարգ

Վառելիքի բաքի ծածկույթ

նավթի պահեստավորման բաք

Գործընթացային տարա

Քերիչ

փական

9

Սպորտի և հանգստի դաշտ

Ածխածնային մանրաթելը միշտ էլ աչքի է ընկել սպորտային ապրանքների ոլորտում՝ մրցավազքից մինչև դահուկավազք, գոլֆ, ձկնորսություն և թենիս, ածխածնային մանրաթելը լայնորեն օգտագործվել է: Ածխածնային մանրաթելի աճող ժողովրդականության և գնի անկման հետ մեկտեղ, այն ավելի շատ է օգտագործվել սպորտային ապրանքների արտադրության մեջ:

Ածխածնային մանրաթելն այժմ օգտագործվում է բազմաթիվ ռակետկաների, սնոուբորդների, սահնակների, հոկեյի փայտիկների, ձկնորսական ձողերի, գոլֆի մականների, հեծանիվների, սերֆինգի տախտակների, օդապարուկների, կոշիկների և այլ սպորտային ապրանքների մեջ։

Ածխածնային մանրաթելը սպորտում և հանգստի մեջ

Ներկայումս 10 ամենատարածված բացօթյա սպորտաձևերից և հանգստի գործունեություններից 7-ում օգտագործվում են կոմպոզիտային նյութեր: Ապակեթելով և ածխածնային մանրաթելերով ամրացված կոմպոզիտները շարունակում են փոխարինել փայտին և մետաղին ձկնորսական ձողերի, թենիսի ռակետների, կայակների համար նախատեսված լիսեռների/ձողերի, վինդսերֆինգի կայմերի և տախտակների, հոկեյի փայտիկների, օդապարուկների և հեծանիվի ղեկերի մեջ:

10

փոխադրում

Տրանսպորտային ոլորտում միտում կա օգտագործել ավելի մեծ տրանսպորտային միջոցներ: Անկախ նրանից, թե դա ավտոբուս է, գնացք, թե բեռնատար, գաղափարը պարզ է. տեղափոխել ավելի շատ բեռ: Խնդիրն այն է, որ գտնվեն ավելի մեծ բեռներ անվտանգ տեղափոխելու եղանակներ՝ միաժամանակ խնայելով վառելիք և նվազեցնելով շրջակա միջավայրի վրա ազդեցությունը: Կոմպոզիտները տպավորիչ պատասխան են տալիս այս մարտահրավերին: