عنوان :
بررسي خواص مكانيكي قطعات كامپوزيتي پليمر ABS/الياف كربن ساخته شده با فرايند FDM
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مكانيك
صفحه شمار :
چهارده، 80ص.: مصور، جدول، نمودار
يادداشت :
ص. ع. به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
احسان فروزمهر
استاد مشاور :
محسن بدرسماي، مهدي كاروان
توصيفگر ها :
روشهاي ساخت افزودني , فرايند FDM , پليمر ABS , الياف كربن , رشته كامپوزيتي , مدل هالپين_ساي
استاد داور :
محمود كدخدايي، پيمان مصدق
تاريخ ورود اطلاعات :
1396/04/21
چكيده فارسي :
چكيده فرايندهاي ساخت افزودني از جمله جديدترينهاي روشهاي ساخت قطعات هستند كه در آنها جسم از كنار هم قرار گرفتن رشتهها و يه صورت اليهاليه ساخته ميشود اين روشها به دليل قابليت توليد قطعه با هر ميزان پيچيدگي هندسي بسياري از محدوديتهاي روشهاي مرسوم ساخت را پوشش ميدهند فرايند FDM از جمله پركاربردترين روشهاي ساخت افزودني است كه بر مبناي اكستروژن رشته پليمري عمل ميكند خواص مكانيكي قطعات ساخته شده در اين فرايند را ميتوان متاثر از دو دسته عامل دانست 6 پارامترهاي فرايند 2 FDM جنس ماده مورد استفاده براي ساخت قطعات با توجه به اينكه پليمرها مرسومترين ماده اوليه ساخت قطعه در اين فرايند هستند فارغ از اثر پارامترهاي ساخت خواص مكانيكي قطعات ساخته شده در محدوده خاصي قرار ميگيرند يكي از روشهاي ممكن براي افزايش خواص مكانيكي قطعات ساخته شده در اين فرايند افزودن تقويتكننده به ماده زمينه پليمري و درواقع ساخت رشته كامپوزيتي است در اين پژوهش پليمر ABS و الياف كربن براي ساخت رشته كامپوزيتي مناسب فرايند FDM انتخاب شدند ساخت رشته كامپوزيتي به روش اكستروژن و با استفاده از يك اكسترودر دو مارپيچه ساعتگرد انجام شد و رشته كامپوزيتي با قطر 3 ميليمتر براي ساخت قطعات در فرايند FDM به كار برده شد به منظور بررسي اثر مقدار تقويتكننده بر خواص مكانيكي قطعات رشته پليمري و رشتههاي كامپوزيتي 5 16 56 و 12 درصد وزني الياف كربن ساخته شدند سپس نمونههاي آزمون كشش و خمش براي تمامي درصدهاي وزني كامپوزيت و نمونه پليمري خالص ساخته شده و خواص كششي و خمشي مختلف براي قطعات نهايي اندازهگيري شد سپس به منظور بررسي صحت نتايج به دست آمده نتايج تجربي با نتايج تحليلي حاصل از مدل ميكرومكانيك هالپين ساي كه براي پيشبيني خواص مكانيكي كامپوزيتهاي با الياف كوتاه مناسب است مقايسه شده و با استفاده از تصاوير SEM و تصاوير ميكروسكوپي نمونههاي كامپوزيتي داليل اختالف نتايج تحليلي و تجربي بررسي شد نتايج تجربي به دست آمده نشان داد كه با افزودن الياف كربن به مقدار 56 درصد وزني استحكام كششي استحكام تسليم نمونه كامپوزيتي بيشتر از پليمر خالص است و در نمونه 12 درصد وزني الياف اين خواص نسبت به پليمر خالص كاهش مييابد ديده شد كه مدول يانگ تمامي نمونههاي كامپوزيتي نسبت به پليمر خالص بيشتر است روند تغييرات ازدياد طول به اين صورت بود كه با افزودن 5 درصد وزني الياف كربن به پليمر ازدياد طول نسبت به پليمرافزايش يافته و سپس در درصدهاي وزني باالتر كاهش مييابد با بررسي چقرمگي نمونههاي كامپوزيتي مختلف نيز ديده شد كه با افزودن 16 درصد وزني الياف به پليمر افزايش و پس از آن كاهش چقرمگي وجود دارد تغييرات خواص خمشي نمونههاي مختلف كامپوزيتي نيز روندي مشابه خواص كششي را نشان داد تصوير SEM سطح مقطع شكست نمونههاي كششي مختلف نشان داد كه جهتگيري ذرات الياف كامال در راستاي رشتهها در هر اليه است و بر اين اساس در فرايند FDM جهتگيري رشتهها بر اساس پارامتر زاويه رشته كامال قابل كنترل است همچنين اين تصاوير نشان داد كه توزيع ذرات الياف در ماده زمينه از پراكندگي مناسبي برخوردار است عامل چسبندگي ذرات الياف به پليمر نيز بر اساس تصاوير SEM بررسي شد و با توجه به تعداد زياد حفرههايي با قطر الياف در سطح مقطع شكست نمونهها نتيجه شد كه چسبندگي الياف به پليمر در نمونههاي كامپوزيتي ساخته شده در اين پژوهش مناسب نيست شكستگي ذرات الياف در كامپوزيتهاي با الياف كوتاه موجب كاهش نسبت ابعاد و در نتيجه كاهش خواص مكانيكي كامپوزيت خواهد شد وجود اين عامل به كمك تصاوير ميكروسكوپي نمونههاي مختلف كامپوزيتي شامل رشته كامپوزيتي و نيز قطعات ساخته شده در فرايند FDM بررسي شد و ديده شد كه خرد شدگي الياف تا حدود كاهش طول يك دهم وجود دارد كلمات كليدي روشهاي ساخت افزودني فرايند FDM پليمر ABS الياف كربن رشته كامپوزيتي مدل هالپين ساي
استاد راهنما :
احسان فروزمهر
استاد مشاور :
محسن بدرسماي، مهدي كاروان
استاد داور :
محمود كدخدايي، پيمان مصدق
