성형품의 지지강도 비교

May 22, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 14756(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

본 연구는 사출성형 기술로 제조된 유리섬유 강화(GFR) 폴리프로필렌(PP) 복합재의 볼트 체결부의 지지강도(BS)에 대한 중량분율(wt%) 및 섬유 공급원료 길이(FFSL)의 영향을 조사한 것입니다. . 성형이나 기계 가공에 의해 생성된 구멍에 대한 조사가 이루어졌습니다. 가공된 구멍의 경우 BS에 대한 드릴링 매개변수(이송 및 속도)의 영향이 논의되었습니다. FFSL이 증가함에 따라 BS가 감소하는 것으로 관찰됩니다. 몰딩된 시편과 드릴링된 시편 모두 유리섬유의 중량%를 증가시킴으로써 BS가 향상되었습니다. 모든 시편에 대해 드릴링된 시편보다 성형 시편에서 약간 더 나은 BS가 관찰되었습니다. BS에 대한 드릴링 조건의 영향은 장섬유 강화 PP의 드릴링된 구멍에 대해 미미한 것으로 나타났으며, 여기서 가장 중요한 요소는 중량%였습니다. 그러나 단섬유 강화 PP의 경우 스핀들 속도가 가장 중요한 요소였으며 피드 다음으로 나타났으며 중량%는 가장 낮은 영향을 미쳤습니다. 시편의 파손 형태 모드는 성형 시편의 경우 순수한 PP 시편이 순수 베어링 모드에서 파손된 반면 GFR/PP 시편은 혼합 모드 파손(베어링 및 순 장력)에서 파손되었음을 나타냅니다. 가공된 시편의 경우 순 장력 하에서 파손된 가장 높은 중량% 시편을 제외하고 모든 시편은 혼합 모드 파손으로 인해 파손되었습니다.

최근 열가소성 소재는 고유한 특성을 제공하므로 그 사용이 꾸준히 증가하고 있습니다. 중량 대비 강도 비율, 환경 저항성, 신속한 가공, 우수한 고온 성능 및 재활용성은 다른 재료보다 사용을 선호하는 열가소성 수지의 장점 중 일부입니다1,2,3. 섬유의 첨가는 고분자 기반 복합재를 강화하여 응용 분야에서 보다 신뢰성을 높이는 데 널리 사용됩니다. 섬유 강화 폴리머(FRP)를 구조 요소로 사용하려면 이러한 재료가 강성, 강도, 내구성, 충격 및 충격과 같은 일부 요구 사항을 충족하여 중요한 부품의 제조 및 조립에 더욱 유용해야 합니다2. 섬유강화 열가소성 수지를 사용하여 다양한 자동차 부품이 생산되고 있으며, 무부하 베어링4 및 반하중 베어링 부품을 통해 경량화 효과가 입증되었습니다. 이러한 부품에는 배터리 박스5,6,7, 크래시 박스8, 경량 휠9, 프런트 엔드 모듈10, 자동차 시트11,12, 판 스프링13 및 후드14가 포함됩니다. 특히, GFR/PP는 토목공학 분야에서 주택, 장벽, 보, 교량 데크 등 조립식 구조물의 건축에 ​​적용할 수 있는 좋은 잠재력을 가지고 있는 것으로 보입니다15. Vaidya와 Chawla16은 일반적으로 사용되는 좌석 디자인에 비해 무게와 총 생산 비용이 각각 43%와 18% 절감되는 GFR/PP로 제작된 내구성 있는 버스 좌석을 설계하고 제작했습니다.

조인트는 볼트가 구조적 응용, 항공기 건설, 항공우주, 자동차 건설 및 스포츠 용품, 풍력 에너지 구조물 및 의료 기기를 포함한 고성능의 기타 엔지니어링 응용 분야에서 FRP를 연결하는 주요 수단을 제공하는 중요한 구성 요소 중 하나를 나타냅니다. 18,19,20,21,22,23. GFR/PP의 접합 강도는 판 스프링 설계에 적합한 것으로 밝혀졌으며 따라서 이러한 유형의 재료는 접합 응용 분야에 활용될 수 있습니다. 또한 Anandakumar et al.27은 서스펜션 시스템의 하중 지지 구성 요소인 GFR/PP 컨트롤 암에서 강철에 비해 우수한 성능을 얻었습니다. 조인트 설계는 FRP 구조에 특별한 관심을 갖고 있습니다. 왜냐하면 조인트는 복합 구조에서 가장 약한 부분을 나타내고 항복을 통해 국지적으로 높은 응력을 재분배하는 복합 재료의 능력을 나타내기 때문입니다20. BS는 조인트 설계 시 고려해야 할 중요한 속성입니다.