بهینه‌سازی رفتار خمشی چندلایه‌های کامپوزیتی گرمانرم پلی‌کربنات/شیشه با روش تاگوچی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری/دانشگاه تربیت مدرس

2 استاد دانشکده مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس

3 طراحی کاربردی، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

4 استادیار دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

کامپوزیت‌های گرمانرم تقویت شده با الیاف به دلیل داشتن چقرمگی بالا نسبت به گرماسخت‌ها با اقبال مواجه شده‌اند. در این میان پلی‌کربنات به دلیل داشتن چگالی پایین، مقاومت گرمایی و ضربه‌ای بالا مورد توجه‌ ویژه‌ای قرار گرفته است. در این مقاله، اثر پارامترهای ساخت مانند دما و فشار و همچنین زمان بر خصوصیات مکانیکی چندلایه‌ پلی‌کربنات/شیشه با استفاده از روش تاگوچی بررسی می‌شود. برای بررسی اثر پارامترهای مختلف، طراحی آزمایشی با آرایه‌ی متعامد L9 و سه سطح از زمان و فشار و دما به کمک نرم افزار مینی‌تب انجام شد. برای این منظور، تیر‌های کامپوزیتی با آرایش [0]8 با روش انباشت لایه‌ها و در دستگاه پرس گرم تولید شدند. آزمایش‌های خمش سه‌نقطه‌ای بر اساس استاندارد مربوطه برای ارزیابی مدول الاستیک و استحکام خمشی انجام شد. مقایسه مدول خمشی و استحکام خمشی برای نمونه‌های مختلف بررسی و تحلیل شد. نتایج نشان داد دمای ۲۱۵ درجه سانتیگراد، به دلیل جلوگیری از تخریب زمینه و همچنین کفایت ویسکوزیته، نسبت به دماهای دیگر باعث خصوصیات مکانیکی بالاتری می‌شود. علاوه بر این بر اساس نتایج، دمای قالب اثر مهم‌تری نسبت به فشار و زمان بر کیفیت ساخت قطعات دارد. مقادیر بهینه فاکتورها شامل دما، فشار و زمان برای بدست آوردن بیشترین مدول خمشی و استحکام خمشی بر اساس تحلیل نسبت سیگنال به نویز تعیین شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Optimization of manufacturing process of GlassPolycarbonate thermoplastic laminates using Taguchi method

نویسندگان [English]

  • Mehran Ghalami-Choobar 1
  • Gholamhossein Liaghat 2
  • Mojtaba Sadighi 3
  • Hamed Ahmadi 4
1 PhD Candidate, Tarbiat Modares University
2 Mech. Dep., Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
3 Mech. dep., Amirkabir university of technology, Tehran, Iran
4 Mech. dep., Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Fiber-reinforced thermoplastic composites have drawn much attention due to higher toughness in comparison with thermosets. Polycarbonate is of particular concern because of low weight, high thermal and impact resistance. In this paper, effect of manufacturing parameters such as temperature, pressure and time on mechanical properties of Polycarbonate/Glass laminate is investigated using Taguchi method. In order to evaluate effects of various parameters, an experimental design planned using L9 orthogonal array with three level of time, pressure and temperature with the help of Minitab software. For this, composite beams having arrangement [0]8 were produced in film staking procedure in a hot-pressing apparatus. The 3-points bending tests were carried out to assess manufacturing quality. Comparison of flexural modulus and flexural strength of various specimens were made and the results are commented upon and discussed. Results show that the temperature of 215 Celsius degree results higher mechanical properties than other temperatures because of preventing resin degradation and adequate viscosity. Furthermore, results indicated that the time factor was more significant, than time and pressure, on curing quality. Optimum values of factors such as time, pressure and temperature to achieve higher flexural modulus and flexural strength are determined using analysis of Signal to Noise Ratio (SNR).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Thermoplastic matrix
  • hot-pressing
  • Taguchi method
  • Flexural Behavior
  • optimization