Autor: Joachim Marzec BADANIE WYTRZYMAŁOŚCI NA ROZCIĄGANIE KOMPOZYTÓW WZMACNIANYCH WŁÓKNAMI WĘGLOWYMI KLASY T700 Praca dyplomowa napisana w Katedrze Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Protetycznych pod kierunkiem naukowym prof. Janusza Juraszka
Wprowadzenie InŜynieria materiałowa ma za zadanie wdraŝanie nowych materiałów, które będą spełniać wymogi wytrzymałościowe jak równieŝ estetyczne. Bardzo waŝna jest niska masa stosowanych materiałów. Warunek ten spełniają kompozyty wzmocnione włóknami węglowymi.
Cel pracy Celem pracy jest zbadanie wytrzymałości na rozciąganie kompozytów wzmacnianych włóknami węglowymi klasy T700 pod kątem moŝliwości zastosowania w protetyce stomatologicznej.
Definicja kompozytu Kompozyt - materiał utworzony z co najmniej dwóch komponentów, o róŝnych właściwościach, ciach, dzięki czemu ma nowe i lepsze właściwości w stosunku do komponentów, z których został wykonany.
Do najwaŝniejszych włókien stosowanych w praktyce do zbrojenia kompozytów naleŝą włókna: - szklane, - węglowe, - organiczne.
Roving jest formą zbrojenia, stosowaną bezpośrednio lub w postaci wyrobów pochodnych. Tkaniny rovingowe mają najczęściej splot płócienny, rzadziej satynowy lub rządkowy. Typ splotu wpływa na giętkość produktu i łatwość jego układania w formach.
Właściwości kompozytów moŝna projektować, dzięki czemu istnieje moŝliwość wykonania materiałów posiadających bardzo wysoką wytrzymałość przy niewielkiej masie.
Wkłady koronowo korzeniowe Wkłady koronowo korzeniowe zaliczane są do konstrukcji protetycznych cementowanych w jamie ustnej pacjenta. Stosowane są, aby wzmocnić uszkodzoną strukturę korzenia i filaru protetycznego, a następnie wykorzystaniem go w dalszym etapie leczenia.
Materiał i metoda badań Do badania wykorzystano wykonane przez autora pracy próbki wiosełkowe z trzema róŝnymi warstwami rovingu, poddając je statycznej próbie rozciągania. 1 - forma, 2 - wzmocnienie, 3 -Ŝywica z utwardzaczem, 4 - warstwa antyadhezyjna, 5 - nasączone wzmocnienie, 6 gumowy wałek
Wykonując badania postępowano następująco: mierzono grubość próbek mierzono szerokość próbek poddawano rozciąganiu kaŝdą próbkę z osobna notując maksymalną siłę w momencie zerwania rejestrowano wykresy próbek podczas próby rozciągania
PLAN BADAŃ Próbka 0 bez wzmocnienia włóknami Grupa I roving: G-76-1 Grupa II roving: G-152-2 Grupa III roving: G-210-3 Próbka nr 1 Rm=25,83 MPa Próbki nr 2 9 Rm= 85,00-123,11 MPa Próbki nr 10 16 Rm= 191,53-272,73 MPa Próbki nr 17 21 Rm= 315,97-438,34 MPa
R m = F S m S 0 Rm wytrzymałość na rozciąganie Fm siła maksymalna So pole przekroju; So=a b R e = F e S 0 Re wytrzymałość (odkształcenie plastyczne) Fe siła przy której powstaje odkształcenie plastyczne So pole przekroju; So=a b
Próbka nr 1 a= 2,50 mm Fm= 1550 N Rm = 25,83 MPa Fe = 700 N Re = 11,67 MPa
Próbka nr 2 a= 2,50 mm Fm= 5100 N Rm = 85,00 MPa Fe = 2000 N Re = 33,3 MPa
Próbka nr 9 a= 2,20 mm Fm= 6500 N Rm = 123,11 MPa Fe = 1500 N Re = 28,4 MPa
Próbka nr 10 a= 2,48 mm Fm= 11400 N Rm = 191,53 MPa Fe = 7100 N Re = 119,3 MPa
Próbka nr 16 a= 2,20 mm Fm= 14400 N Rm = 272,73 MPa Fe = 3700 N Re = 70,07 MPa
Próbka nr 17 a= 1,80 mm Fm= 13650 N Rm = 315,97 MPa Fe = 10000 N Re = 231,5 MPa
Próbka nr 21 a= 1,73 mm Fm= 18200 N Rm = 438,34 MPa Fe = 10000 N Re = 240,8 MPa
Wytrzymałość na rozciąganie kompozytów wzmacnianych włóknami węglowymi klasy T700 21 20 19 18 17 16 15 14 13 Roving G-152-2 Roving G-210-3 Wartość średnia wytrzymałości na rozciąganie wynosi Nr próbki 12 11 10 9 8 7 207,67 [MPa] Odchylenie standardowe 6 5 4 3 2 1 Roving G-76-1 Próbka 0 bez wzmocnienia 0 100 200 300 400 500 Wytrzymałość na rozciągnie [MPa] 125,00 [MPa] Odchylenie średnie 102,10 [MPa]
Wnioski Kompozyty wzmacniane włóknami węglowymi klasy T700 są materiałem, który spełnia wymogi odnośnie niewielkiej masy i duŝej wytrzymałości. Wytrzymałość na rozciąganie osiąga wartość 438,34 [MPa]. Minusem okazuje się wysoka wartość odchylenia standardowego sięgająca 28,5%, co moŝe być następstwem metody ręcznego formowania próbek kompozytowych. MoŜna przypuszczać, Ŝe materiał ten moŝe w przyszłości znaleźć zastosowanie w protetyce stomatologicznej.
Dziękuję za uwagę