A kompozit alkatrészek kiváló tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyeket más anyagokkal nem lehet elérni. Használatuk nagyon egyetemes. Főleg a repülőgépiparban, a tengeri és az autóiparban használják őket. További elhelyezkedést szereztek az elektrotechnikában, az elektronikában, az energetikában és a gépiparban. A munka célja a kompozit anyagok felhasználásának elméleti áttekintése a könnyű tűzoltó felépítmények tervezésénél a HaZZ SR-ben és a Lesy SR-ben használt meglévő mobil berendezésekhez, amely növelné az erdőtűz esetén a tűzoltó berendezések reprezentációját elérhetetlen terepeken. hegyvidéki erdők nehéz terepén használható, tervezésük során figyelemmel kell kísérni súlyukat. A javaslatok azon a feltételezésen alapulnak, hogy az ilyen technológia alacsony. Különösen hiányzik az olyan technológia, amely képes lenne az erdő nehéz terepviszonyai között 400 - 2000 l mennyiségű vizet szállítani.
ANYAG ÉS MÓDSZEREK
Az összetett anyagokat definiálhatjuk például heterogén anyagként, amely két vagy több olyan komponensből áll, amelyek fizikai és kémiai tulajdonságaikban jelentősen különböznek, és amelyek együttesen olyan új tulajdonságokat adnak a végterméknek, amelyek önmagukban egyik komponensével sem rendelkeznek. E meghatározás szerint azonban a kompozitok a legtöbb természetes és szintetikus anyagot és ötvözetet tartalmazzák. Ezért még pontosabb meghatározásra van szükség.
Ahhoz, hogy a többkomponensű anyag kompozitnak tekinthető, meg kell felelnie bizonyos feltételeknek, például (Campbell 2010; Kratochvíl et al. 2005; Ptáček 2002):
• a vasalás térfogatának az anyagban nagyobbnak kell lennie, mint 5%,
• A mátrix és az erősítés mechanikai, kémiai és fizikai tulajdonságai jelentősen eltérnek,
• Az összetett anyagot az alkatrészek összekeverésével kell elkészíteni.
* * * * *
Kompozitnak azt az anyagot tekintjük, amelyet két vagy több különböző kémiai összetételű és egyúttal fizikai mechanikai tulajdonságú összetevő kombinálásával nyernek, ahol az alapkomponens egy folyamatos fázis (mátrix), a másodlagos pedig egy szakaszos fázis (megerősítés)., leggyakrabban szemcsés vagy rostos formában.
Kender (2013)
* * * * *
A kompozit anyagok más fémes anyagokkal szembeni alkalmazásának fő okai a szerkezet súlyának csökkentése, ugyanakkora vagy nagyobb szilárdság elérése mellett. Az acélhoz képest (1. táblázat) a polimer mátrix kompozitok összehasonlítható és nagyobb szilárdságúak, fajsúlya körülbelül negyed.
| Tab. 1. Anyagok mechanikai tulajdonságainak összehasonlítása (GDP KORAL vállalat honlapja) |
Jelenleg számtalan típusú kompozit anyag létezik, és újak kerülnek hozzá. Ezért szükséges csoportokba sorolni vagy valamilyen módon osztályozni őket. Az összetett anyagokat különféle szempontok és számos paraméter szerint fel lehet osztani. Az alapfelosztások a mátrix anyaga, a vasalás anyaga és a vasalás geometriája szerint.
A mátrixanyag, az erősítőanyag, a megerősítési geometria, valamint az egyes fázisok és egyéb tényezők megfelelő kombinációjával a kapott kompozit anyag specifikus tulajdonságait érjük el.
A kompozit anyagok mátrixa a következő lehet:
• hosszú szálakkal és részecskékkel megerősített fémmátrix,
• üveg, szén, aramid szálakkal vagy szervetlen részecskékkel megerősített polimer mátrix,
• hosszú vagy rövid szálakkal megerősített kerámiamátrix, bizonyos esetekben részecskék,
• szénmátrix.
A legfontosabb fémmátrixok közé tartoznak az alumínium, magnézium, titán, nikkel, réz ötvözetek. A kerámiamátrixok anyagai többnyire oxidok, karbidok, nitridek és boridok porai. A leggyakrabban használt mátrixok azonban a polimer és a poliészter gyanta. (Míšek 2003)
A kompozitok tovább oszthatók a vasalás anyaga (2. táblázat) szerint (Campbell 2010; Kratochvíl et al. 2005; Ptáček 2002): kerámia megerősítéssel, fém megerősítéssel, üveg megerősítéssel, polimer megerősítéssel, szén megerősítéssel és szálas egykristályokkal megerősített kompozitok (pofaszakáll).
| Tab. 2: A kompozit anyagok megerősített szálainak kiválasztott típusainak alapvető mechanikai tulajdonságai (Harangozóová 2006) |
Eredmények és vita
A kísérlethez három tervezett tűzoltó tartályt választottunk, ahol az első oldat acélból, a második üvegszálból készült. Mindkét anyagnál azonos anyagvastagságot választottunk (6 mm).
| ÁBRA. 1: A tűzálló tartályok alapmérete a) tartály a Nissan Navara számára, b) tartály a Land Rover Defender számára, c) tartály az LKT számára |
A kiválasztott modelleket olyan erőkkel töltöttük fel, amelyek a tartály aljára és falaira hatottak, vízzel a felső széléig elárasztva. A tartály aljára ható terhelés nagysága 1 000 Pa/m2.
| ÁBRA. 2: A kiválasztott tűzoltó tartályok szilárdsági elemzése a) tartály a Nissan Navara számára, b) tartály a Land Rover Defender számára |
Kiválasztott modelleken megfigyeltük a súly változását és két alapvető mechanikai tulajdonságot: szilárdságot és alakváltozást. Az ac. És üvegszálas anyagot használó tűzoltó tartályok súlyának összehasonlítását az 1. táblázat mutatja. 3.
| Tab. 3: A tűzoltó tartályok súlyának összehasonlítása |
KÖVETKEZTETÉS
A kompozitok gyakorlati használatának lehetőségét gyakran két alapvető tényező befolyásolja. Egyrészt kiváló mechanikai tulajdonságok vannak, másrészt viszonylag összetett gyártási technológia és viszonylag magasabb ár, ami jelenleg befolyásolja ezen építőanyagok gyakorlati alkalmazásának lehetőségét.
Jelenleg nagy hangsúlyt fektetnek az anyagok fejlesztésére, amelyeket szinte minden megmunkálási iparban használnak. A meglévő anyagok, mint például az acél, alumínium vagy magnézium, már korlátozottak, és új anyagokat kell kifejleszteni, amelyek magasabb követelményekkel felelnek meg a követelményeknek. A legújabb trend a kompozit anyagok, amelyek nagyon könnyűek és jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek.
* * * * *
A modern anyagok használatának fő okai a tűzoltásra használt alapgépek felépítményeinek megoldásában, mint például üveg vagy. a szénszál az alkatrészek tömegének csökkenése, ugyanakkor növeli a szilárdsági tulajdonságokat, csökkenti az üzemanyag-fogyasztást és növeli a biztonsági paramétereket.
* * * * *
SZÖVEG/FOTÓ: Michaela HNILICOVÁ Richard HNILICA, Zvoleni Műszaki Egyetem
Bíráló: Dobransky Jozef, Ing., PhD.