Extras din curs

Definit în sens larg, un material compozit este un ansamblu de materiale distincte, care are caracteristici pe care nu le au materialele constituente în parte. În multe cazuri, materialele, naturale sau sintetice, se găsesc în combinaţie cu alte materiale şi nu acţionând în mod individual. Este cazul corpului uman, construit din carne şi oase sau al betonului armat, unde cimentul este turnat pe un cadru metalic. Compozitele sintetice au apărut prima oară în industria aerospaţială, din necesitatea controlării şi îmbunătăţirii proprietăţilor materialelor, în conformitate cu cerinţele impuse de destinaţie.

Există mai multe variante de definiţie a materialelor compozite. Cea mai cuprinzătoare, caracterizând cel mai bine natura acestora este cea dată de P. Mallick. Conform lui Mallick, ”un material compozit este o combinaţie între două sau mai multe materiale diferite din punct de vedere chimic, cu o interfaţă între ele. Materialele constituente îşi menţin identitatea separată (cel puţin la nivel macroscopic) în compozit, totuşi combinarea lor generează ansamblului proprietăţi şi caracteristici diferite de cele ale materialelor componente în parte. Unul din materiale se numeşte matrice şi este definit ca formând faza continuă. Celălalt element principal poartă numele de ranforsare (textilă) şi se adaugă matricei pentru a-i îmbunătăţi sau modifica proprietăţile. Ranforsarea reprezintă faza discontinuă, distribuită uniform în întregul volum al matricei.”

Elementele constituente ale materialelor compozite au roluri şi comportări prestabilite, aşa cum este prezentat în figura 1.

Figura 1. Caracteristica comportării materialului compozit –

elemente constituente şi ansamblu

Fibrele sunt elementul care conferă ansamblului caracteristicile de rezistenţă la solicitări. În comparaţie cu matricea, efortul care poate fi preluat este net superior, în timp ce alungirea corespunzătoare este redusă. Matricea prezintă o alungire şi o rezilienţă la rupere mult mai mari, care asigură că fibrele se rup înainte ca matricea să cedeze. Curbele specifice ilustrate caracterizează comportarea individuală a ranforsării şi a matricei, dar trebuie subliniat că materialul compozit este un ansamblu unitar, în care cele două faze acţionează împreună, aşa cum sugerează curba efort – alungire pentru compozit.

Diversitatea tipurilor de ranforsări textile face din clasificarea acestora o problemă complexă, care necesitã sã ia în consideraţie mai mulţi factori, prezentaţi în Tabelul I. Literatura de specialitate oferă diferite variante de clasificări, care au la bazã unul sau mai multe din criteriile prezentate.

Tabelul I. Criteriile de clasificare ale materialelor compozite

Criteriu de clasificare Nivele posibile

Dimensiuni semnificative 1,2,3

Direcţia de ranforsare 0,1,2,3,4

Continuitatea fibrei 0 (discontinuu) şi 1 (continuu)

Linearitatea ranforsării 0 (neliniar) şi 1 (liniar)

Dimensiunea mănunchiului 1 (mono), 2,3 4

Răsucirea mănunchiului 0 (nerăsucit) şi 1(răsucit)

Gradul de integrare a structurii 0 (laminat) şi 1 (integrat)

Procesul tehnologic ţesere, tricotare, braiding, procese neconveţionale, asamblare prin coasere

Densitatea de împachetare 0 (deschis) şi 1 (închis)

Sistemele de ranforsare pentru materiale compozite pot fi obţinute utilizând toate tehnologiile textile (Tabel II): ţesere, tricotare, braiding, procese pentru materiale neţesute, asamblare prin coasere. La acestea se pot adăuga şi procesele caracterizate de producerea ranforsării şi a materialului compozit în aceeaşi etapă, cum sunt înfăşurarea filamentelor şi poltruderea. Criteriile utilizate în alegerea procesului tehnologic pentru fabricarea ranforsării se referă la stabilitatea dimensională, la proprietăţile mecanice impuse, precum şi la proprietăţile de drapaj / formabilitate ale sistemului de ranforsare.