materiale compozite– prezentare, clasificare si domenii de utilizare (lilly)

8/2/2019 MATERIALE COMPOZITE PREZENTARE, CLASIFICARE SI DOMENII DE UTILIZARE (Lilly)

1/17


2/17

Aceste caracteristici nunumai c au asigurat utilizarea pescar din ce n ce mai larg amaterialelor compozite, dar austimulat cercetrile pentrudescoperirea unor noi tipuri de

materiale compozite cu proprietimbuntite. Preocupri majore irealizri de materiale compozite

performante exist n toate riledezvoltate, ca urmare a dorinei dea continua procesul de dezvoltaretehnologic, prin utilizarea unormateriale calitativ superioare i

posibil de realizat prin procedee i tehnologii eficiente i nepoluante. n figura 1.1 se

prezint consumul unor asemenea materiale pn n anul 2010, n comparaie cumaterialele clasice ori cu produsele naturale [2]. n Japonia, producia de materialecompozite a anului 2002 s-a ridicat la aproximativ trei miliarde de dolari.

Materialele compozite constituie o soluie tot mai des adoptat n realizareastructurilor performante, cu aplicabilitate n toate ramurile industriale.Implementarea acestora n diverse domenii, ca alternative avantajoase alematerialelor clasice, sau pentru obinerea de noi aplicaii, altfel greu sauimposibil de realizat, ridic ns i o serie de probleme generate de structuradeosebit de complex a acestora i de posibilitile de obinere, decomportamentul nc insuficient cunoscut la diverse solicitri.

n toate rile industrializate, materialele compozite reprezint un domeniuprioritar, situat n avangarda procesului continuu de inovare tehnologic.

Apariia acestor materiale i utilizarea lor n realizarea unor structuri derezisten a impus att determinarea caracteristicilor elastice i de rezisten alecompozitelor, ct i efectuarea unor calcule de rezisten, diferite (ca mod derealizare) de la un material la altul.

Un interes aparte este acordat, printre altele, determinrii deteriorrilor ce pots apar sub sarcin, a efectului lor asupra capacitii portante a structurilor, precumi analizei comportrii compozitelor n condiii dificile de lucru (variaii de

temperatur i umiditate, vibraii, aciunea agenilor chimici etc). Acestea reprezintnumai o parte din aspectele abordate n ultimul timp de ctre cercettorii n domeniu,multitudinea lucrrilor aprute demonstrnd c problemele sunt departe de a firezolvate.

1.2 Clasificarea materialelor compozite

Materialele compozite suscit din partea specialitilor din cercetare,nvmnt i producie un interes crescnd, interesnd mai ales comportarea lor ndiferite condiii de exploatare (solicitri mecanice simple sau complexe i aciunea

mediului).

0

400

800

1200

1600

2000

2400

2800

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Anul

Consum

ulx10

6t

Produse naturale

Materiale compoziteMetale

Fi . 1.1 Consumul de materiale com ozite

2


3/17

Materialele compozite se definesc ca fiind sisteme de corpuri solide,deformabile, obinute prin combinaii la scar macroscopic ale mai multormateriale.

R. M. Jones clasific materialele compozite astfel [3]:-materiale compozite fibroase, obinute din materiale sub form de fibre,

introduse ntr-un material de baz numit matrice;

-materiale compozite laminate, rezultnd din straturi suprapuse din diferitemateriale;

-materiale compozite speciale, alctuite din particule introduse n matrice.N. Cristescu prezint o alt clasificare a materialelor compozite [4]:-materiale compozite armate cu fibre (fibroase) - fibre lungi plasate ntr-un

aranjament prestabilit sau fibre scurte plasate aleatoriu;-materiale compozite hibride, alctuite din mai multe fibre;-materiale compozite stratificate, realizate din mai multe straturi, lipite ntre

ele;

-materiale compozite armate cu particule.

1.2.1 Materiale compozite fibroase

Aceste materiale sunt obinute din fibre de diverse forme i dimensiuninglobate ntr-o matrice, fiind utilizate ntr-o larg varietate [5], [6]:

a) fibre naturale (iut i sisal), utilizate cu ani n urm i nlocuite n prezent cufibre sintetice.

b) fibre sintetice organice termoplastice (polipropilen, nylon, poliester) i

termorigide (aramide) avnd densitate i rigiditate sczute, dar rezisten ridicat.c) fibre sintetice anorganice (sticl, bor, carbon etc.), fibrele de sticl fiind cele

mai utilizate datorit preului sczut.Fibrele sunt n general mult mai rezistente la ntindere dect acelai material

aflat n form masiv, datorit structurii interne a fibrei ct i datorit puritiimaterialului ei. Spre exemplu, sticla, care n forma sa obinuit nu rezist dect latensiuni de ordinul a ctorva zeci de MPa, sub form de fibre rezist la tensiuni deordinul a 104 MPa. Uneori, n locul fibrelor lungi, sunt utilizate fibre scurte"whiskers", n care raportul lungime/diametru este relativ mic, fibrele fiind fr

defecte i deci foarte rezistente la ntindere.Curba caracteristic - la solicitarea de ntindere pentru aceste fibre esteliniar, excepie fcnd poliesterul. Aceast dependen ntre tensiuni i deformaii nuva mai exista n cazul unui material compozit armat cu astfel de fibre, datoritrspunsului neliniar al materialului din care este alctuit matricea.

Matricea reprezint al doilea element de baz al materialelor compozite.Aceasta unete fibrele ntr-un corp continuu, include fibrele, le protejeaz, transfertensiunea, redistribuie eforturile cnd unele fibre se rup. Matricea are n generaldensitate mai mic i rezisten mult mai mic dect fibrele.

Matricele pot fi organice, metalice i ceramice.

Matricele organice au densiti i rezistene relativ sczute iar relaia dintretensiuni i deformaii este neliniar. Sunt cele mai utilizate matrice, ntruct au

3


4/17

avantajul c pot fi fabricate mai uor i pot ncorpora un numr mai mare de fibredect cele metalice sau ceramice.

1.2.2 Materiale compozite stratificate

Materialele compozite stratificate (laminate) sunt constituite din straturi dincel puin dou materiale lipite mpreun printr-un adeziv. Din aceast categorie fac

parte [4], [5]:a) Materialele stratificate, obinute din materiale care pot fi saturate cu diverse

substane plastice i apoi tratate n mod corespunztor.b) Materialele compozite fibroase i stratificate, cunoscute i sub denumirea de

materiale compozite stratificate i armate cu fibre (stratificate), realizate dintr-osuccesiune de straturi (lamine) suprapuse astfel nct fibrele unui strat s fie paralelei fiecare strat s fie orientat n mod corespunztor, pentru a obine o ct mai bun

rezisten i rigiditate.c) Bimetalele, obinute din dou metale diferite, cu coeficieni de dilataretermic semnificativ diferii. La schimbarea temperaturii bimetalul se deformeaz i

poate fi folosit ca mijloc de msurare a temperaturii.d) Metalele de protecie, rezultate n urma acoperirii unui metal cu un alt

metal, obinndu-se astfel un material compozit cu anumite proprieti mbuntitefa de materialul de baz.

e) Sticla laminat (securitul), material compozit care se obine prin lipirea unuistrat de polivinil ntre dou straturi de sticl.

1.2.3 Materiale compozite armate cu particule

Aceast categorie de materiale compozite const din nglobarea ntr-o matricea unuia sau mai multor materiale.

Particulele i matricea pot fi metalice sau nemetalice n urmtoarele variante[4], [5]:

a) Particule nemetalice n matrice nemetalic.Un exemplu din aceast categorie de materiale l constituie cel rezultat din

particule de nisip i roc ntr-un amestec de ciment i ap, care reacioneaz chimic ise ntrete. Alt exemplu l constituie i particulele de mic sau de sticl, nglobatentr-o matrice de material plastic.

b) Particule metalice n matrice nemetalic.Un astfel de material compozit l reprezint carburantul pentru rachete, alctuit

din pudr de aluminiu i anumii oxizi ncorporai ntr-o legtur organic flexibil(poliuretan sau cauciuc polisulfid).

c) Particule metalice n matrice metalic.n aceast categorie putem include materialul compozit rezultat din nglobarea

unor particule de plumb ntr-o matrice realizat dintr-un aliaj de cupru sau oel.

Pentru realizarea unor materiale ductile i rezistente la temperaturi ridicate serecomand armarea unei matrice metalice cu particule de tungsten, crom saumolibden.

4


5/17

d) Particule nemetalice n matrice metalic.Particulele nemetalice (particule ceramice) nglobate ntr-o matrice metalic

dau natere unui material compozit numit cermet.Atunci cnd n matrice se introduc particule de oxizi se obin cermei pe baz

de oxizi, ce au rezisten mare la uzur i temperaturi nalte.n urma nglobrii n matrice metalice a unor particule de carburi de tungstem,

crom sau titan se obin cermei pe baz de carburi. Cnd matricea este din cobalt seobine un material caracterizat printr-o duritate ridicat i prin rezisten mare lauzur i coroziune.

1.3 Clasificarea materialelor compozite dup numrul de constante elasticeprin care sunt caracterizate

Materialele compozite stratificate i armate cu fibre sunt considerate din punct

de vedere macroscopic, ca fiind omogene i anizotrope, adic au proprieti distinctepe direcii diferite, ce pornesc dintr-un acelai punct. Sub sarcin, materialelecompozite pot fi considerate ca fiind corpuri liniar-elastice, deci relaiile dintretensiuni i deformaii specifice sunt cele corespunztoare legii lui Hooke.

Legea lui Hooke general, se scrie sub forma [7], [8]:

{ } [ ] { },D = (1.1)unde:

- {} - reprezint vectorul tensiunilor;- [D] - (dij) i, j = 1,...,6 este matricea de elasticitate;

- {} - reprezint vectorul deformaiilor specifice.Prin inversarea relaiei (1.1) se obine:

{ } [ ] { },S = (1.2)

unde [S] = (sij) i, j = 1,...,6 reprezint matricea complianelor.Componentele vectorilor {} i {} sunt prezentate n tabelul 1.1, att n

notaie tensorial ct i n notaie contractat.

Tabelul 1.1 Notaii ale componentelor vectorilor {} i {}

Notaiatensorial

Notaiacontractat

Notaia tensorial Notaiacontractat

11 1 11 1

22 2 22 2

33 3 33 3

5


6/17

23 = 23 23 23 = 2 23 23

31 = 31 31 31 = 2 31 31

12 = 12 12 12 = 2 12 12

Relaiile de legtur dintre deformaii specifice i deplasri sunt [9], [10], [16]:

,x

v

y

u;

z

w

;z

u

x

w;

y

v

;yw

zv;

xu

123

312

231

+

=

=

+

=

=

+

=

=

(1.3)

unde u, v, w sunt deplasrile pe direciilex,y iz.

Din relaiile (1.1) i (1.2) se poate observa c pentru caracterizarea unuimaterial elastic, omogen i anizotrop, n cazul cel mai general, sunt necesare 36constante elastice independente.

Relaia (1.1) scris sub form desfurat devine, ntr-un prim caz particular[11], [12], [13]:

.

dddddd

dddddddddddd

dddddd

dddddd

dddddd

12

31

23

3

2

1

665646362616

565545352515

464544342414

363534332313

262524232212

161514131211

12

31

23

3

2

1

=

(1.4)

Un material a crui comportare este descris de relaia (1.4) se mai numete imaterial triclinic. Numrul mare de constante elastice cu ajutorul crora estecaracterizat un asemenea material, ngreuneaz att determinarea acestora, ct maiales calculul de rezisten al unor structuri realizate din materiale de acest tip.

Dac materialul prezint o simetrie n raport cu un plan normal pe direcia 3

(fig. 1.2), relaia ntre tensiuni i deformaii specifice devine [7], [8]:

.

d00ddd

0dd000

0dd000

d00ddd

d00ddd

d00ddd

12

31

23

3

2

1

66362616

5545

4544

36332313

26232212

16131211

12

31

23

3

2

1

=

(1.5)

1

0

Q

cele douplane de simetrie

3'

2P

Fig. 1.3 Material ortotrop

3

P1

2

3'

planul desimetrie

Fig. 1.2 Material monoclinic6


7/17

Se observ c pentru un asemenea material sunt necesare 13 constante elasticeindependente i materialul este cunoscut sub denumirea de material monoclinic.

Dac materialul prezint dou plane de simetrie, ortogonale ntre ele (fig 1.3),acesta se numete ortotrop.

Comportarea elastic a unui asemenea material este descris de 12 constanteelastice independente, relaia ntre tensiuni i deformaii fiind [7], [8]:

.

d00ddd

0d0000

00d000

d00ddd

d00ddd

d00ddd

12

31

23

3

2

1

66362616

55

44

36332313

26232212

16131211

12

31

23

3

2

1

=

(1.6)

n cazul n care materialul prezint trei plane de simetrie, ortogonale ntre ele(fig. 1.4), materialul este de asemenea ortotrop iar matricea de elasticitate are forma[7], [8], [15]:

[ ] .

d00000

0d0000

00d000

000ddd000ddd

000ddd

D

66

55

44

332313

232212

131211

= (1.7)

Cele nou constante elastice independente care caracterizeaz comportareaelastic a unui asemenea material sunt [7], [11], [12]:

,Gd;EE

d;EE

1d

;Gd;EE

d;EE

1d

;Gd;EE

d;EE

1d

126632

23121313

21

211233

135521

13212323

31

311322

234431

32131212

32

322311

=+

=

=

=+

=

=

=+

=

=

(1.8)

unde:

7


8/17

1

1

1

EEE

1

2313

3212

3121

321

= (1.9)

- E1, E2 i E3 sunt moduli de elasticitate longitudinali ai materialului pe

direciile 1, 2 i 3;- G12 , G13 i G23 sunt moduli de forfecare ai compozitului;

- 12, 13 i 23 sunt coeficieni decontracie transversal n planele definite dedireciile (1-2), (1-3) i (2-3).

Cnd n orice punct al materialuluiexist un plan n care proprietile mecanicesunt aceleai pe toate direciile, acestmaterial se numete ortotrop cu izotropie

transversal (fig. 1.4). Din aceast clas demateriale fac parte materialele compozitestratificate i armate cu fibre.

Matricea de elasticitate conine cinciconstante elastice independente i se obine

particulariznd matricea de elasticitate amaterialului ortotrop, dup cum urmeaz:

E2 = E3;

G12 = G13; (1.10)12 =13.

Numrul mai mic de constante elastice prin care sunt caracterizate materialelecompozite stratificate i armate cu fibre, permite efectuarea cu mult precizie a unorcalcule de rezisten la nivel macro i micromecanic.

1.4 Legea lui Hooke pentru un material ortotrop

Legea lui Hooke general, scris dezvoltat pentru un material ortotrop, nraport cu axele sale de ortotropie are urmtoarea form [8], [10], [11]:

3

3'

M

2'2

P

1

Fig. 1.4 Material ortotropcu izotropie transversal

8


9/17

.1

;1

;1

;1

;1

;1

1212

12

3131

31

2323

23

3

3

2

2

231

1

133

33

322

21

1

122

33

312

2

211

11

G

G

G

EEE

EEE

EEE

=

=

=

+=

+=

=

(1.11)

n aceste relaii sunt satisfcute condiiile:

.EE

;EE

;EE 3

32

2

23

3

31

1

13

2

21

1

12 =

=

=

(1.12)

Dup cum se observ, caracterizarea unui material ortotrop impunecunoaterea a nou constante elastice independente n cazul general. Relaiile (1.11)i (1.12) permite determinarea elementelor matricei de elasticitate menionate n(1.8).

Cnd materialul este modelat sub forma unei plci plane (modelare n plan)

rmn patru constante elastice independente (E1, E2, 12,G12).

1.5 Domenii de utilizare ale materialelor compozite

Datorit caracteristicilor lor deosebite, materialele compozite au numeroaseaplicaii n diverse domenii, cum ar fi: construcia structurilor aerospaiale i

aeronautice, construcia de maini, automobile i nave, medicin, chimie, electronici energetic, bunuri de larg consum, optic etc., aa cum se poate observa i dinfigura 1.5 [1], [8], [13].

9


10/17

Cabin

Stabilizator

Dispozitiv dehipersustenie

Eleron

Structur portant

Motor cu reacie

Fuselaj

Deflector

Ampenaj

AripiAvionElicopterPlanor

Construciiaeronautice

AscensorMaini de

ridicat

Tractor Mainiagricole

Ambarcaiune

IahtConstruciinavale

Autovehicule

Material rulant

Recipienisub presiune

Utilajchimic

Elemente deconstrucie

Oglindtelescop

Conteiner

Protez

Ortopedie Microcalculator

Aparate

Generatoreolian

Schiuri

APLICAII

ChimieConstrucii Optic

Ambalaje

Medicin Electronic

Energetic

ElectrotehnicMaterialesportive

Construciide maini

Fig. 1.5 Domenii de utilizare ale materialelor compozite

1.5.1 Aplicaii n construcia aerospaial

Greutate sczut, rigiditate ridicat, coeficient de dilatare termic sczut istabilitate dimensional n timpul duratei de via, reprezint cteva din cerineleuzuale pe care trebuie s le ndeplineasc aplicaiile militare. Se cunosc trei maricategorii de asemenea aplicaii [14], [15]:

- sisteme de proiectile-rachet tactice;-sisteme de proiectile-rachet strategice;-sisteme de proiectile-rachet defensive.

10


11/17

Componentele structurale ale primei categorii sunt de obicei uoare si mici iarn timpul funcionrii trebuie s reziste la acceleraii foarte mari i la vibraii ncondiii de lucru foarte severe (umiditate ridicat, nisip, sare i substane chimice).Carcasele motoarelor acestor rachete trebuie s funcioneze la presiuni ridicate i saib o rigiditate axial mare. De aceea, majoritatea componentelor rachetelor tacticesunt realizate din metal, materialele compozite fiind doar nlocuitori ai metalelor.

Rachetele strategice au n general componentele de dimensiuni foarte mari, nulucreaz la temperaturi ridicate iar carcasa motorului funcioneaz la presiunisczute. Datorit gabaritului lor aceste componente sunt realizate n mod obinuit dinfilamente de carbon nfurate, cu scopul reducerii greutii.

Componentele rachetelor defensive trebuie s fie uoare i rezistente la variaiimari de temperatur. n plus, acestea sunt supuse unor acceleraii foarte mari lalansare, precum i unor solicitri de oc, vibraii etc. Una dintre cele mai severecerine ale acestor rachete este aceea de a rezista la radiaiile nucleare i de acorespunde din punct de vedere structural i aerodinamic atunci cnd sunt supuse

presiunilor ridicate datorate exploziilor nucleare. Datorit acestor cerine cea maimare parte a componentelor rachetelor defensive sunt realizate din materialecompozite.

Protecia termic joac un rol foarte important, cu precdere la intrarea natmosfer a navelor spaiale. La naveta aerospaial NASA (USA) se utilizeazgarnituri din compozit carbon carbon, siliciu siliciu i piese structurale din bor -aluminiu (fig. 1.6). Temperatura de utilizare este de 300 C, dar poate ajunge i la600 C.

Partea central este protejat de plcue din compozite ceramice siliciu siliciu, care constituie un scut termic radiant. Ele sunt separate printr-un perete dintr-

un aliaj uor sau un stratificat bor aluminiu dar i printr-un sandwich din fetru inaylon neinflamabil (silicon fagure de albin).

n ceea ce privete fibrele, o larg utilizare n aceast industrie o au fibrele desticl (sticla E i S), fibrele aramide i cele de carbon - grafit.

Sticla E este folosit la izolaii iar sticla S la confecionarea carcaselormotoarelor rachetelor.

Fibrele aramide introduse n aplicaii pentru prima dat la nceputul anilor '70,sunt utilizate la fabricarea carcaselor motoarelor rachetelor strategice i tactice ca i

pentru rezervoarele sub presiune ale navetelor spaiale i ale sateliilor.

11


12/17


13/17

- n 1943 se utilizau la Spitfire (Marea Britanie), pentru lonjeron i piesecomponente ale fuselajului, compozite cu matrice fenolic ranforsate cu fibre decnep;

- compozitul sticl-rin se utilizeaz ncepnd din anul 1950, el permindrealizarea unor carenaje complexe;

- piese cu structur de carbon epoxy au fost folosite ncepnd din 1970;

n prezent, marea majoritate a industriei aeronautice a S.U.A. folosete camateriale de baz compozitele armate cu fibre de carbon. Acestea se prezint subform de benzi preimpregnate - denumite "prepreg" - i sunt folosite pe scar largde firmele Boeing, McDonnell Douglas, General Dynamics i Northrop.

Cele mai multe aplicaii ale acestor materiale sunt destinate programelormilitare, ce reprezint mai mult de 40% din industria total de aviaie [14]. n anul1985 concernul McDonnell Douglas a utilizat 181500 kg materiale compozite pentruavioanele de lupt F-18 i AV-8B. Circa 26% din greutatea structurii avionului AV-8B o reprezint materialele compozite, ceea ce contribuie la o reducere a greutiiacestuia cu aproape 225 kg. Sunt realizate din materiale compozite urmtoarele

elemente: chesonul aripii, fuselajul din fa, stabilizatorul orizontal, profundorul,flettnerul, carenajul i alte suprafee de control. nveliurile aripilor sunt alctuite dinmai multe plci stratificate puse cap la cap i mbinate ntr-o structur tipmultilonjeron.

Pentru avionul F-18, 10,3% din greutatea sa i mai mult de 50% din suprafaasa sunt realizate din compozite armate cu fibre de carbon (fig. 1.7). Aceste materialesunt ndeosebi folosite pentru nveliul aripilor, pentru suprafeele de comand de pearip i ampenaje, frna aerodinamic, ct i pentru prelungirea bordului de atac.nveliurile aripilor acestui avion sunt realizate din plci stratificate a cror grosime

variaz de la baz spre vrf avnd grosimea minim de 2 mm.Bombardierul B-18 utilizeaz un numr mare de componente ale structuriirealizate din materiale compozite.

Fig. 1.7 Avionul F-18

13


14/17

n figura 1.8 sunt prezentate cteva din aceste componente. Acestea includlonjeroanele din spate, ua gondolei armamentului i flapsurile. Toate acestemateriale, inclusiv adezivii, sunt tratate termic la 175C. Aceste componente includstratificatele, structuri n fagure precum i structuri sandwich (plci compozite cumiez de aluminiu).

Uile gondolelor armamentului sunt realizate din materiale sandwich la caremiezul este alctuit din structur de tip fagure de aluminiu iar nveliul din foi decarbon - epoxy. Datorit faptului c uile sunt aezate ntr-o poziie vulnerabil,

putnd fi supuse la deteriorri, acestea sunt prevzute cu straturi exterioare alctuitedin rini fenolice armate cu fibre aramide, realizndu-se astfel o rezisten la

penetrare foarte ridicat. Pentru fiecare avion se folosesc 3040 kg. materialecompozite, rezultnd o scdere a greutii de circa 1360 kg.

Firma Gruman Aerospace a realizat, plecnd de la un compozit armat cu fibrede bor, stabilizatoare orizontale pentru avionul de lupt F-14A.

Firma General Dynamics utilizeaz un compozit armat cu fibre de carbonpentru stabilizatorul orizontal i vertical.

Aripile avionului de atac A-6 sunt realizate n prezent din materiale compozitefoarte uoare, cu proprieti mecanice mbuntite i cu o mai bun rezisten la

coroziune.Elicopterele constituie o categorie mai puin dezvoltat dect avioanele, darinnd cont de specificul acestor aparate, cadena de implementare a materialelorcompozite este mai ridicat i ocup procentaje mai importante dect n cazulavioanelor.

n figura 1.9 sunt prezentate cteva dintre componentele elicopteruluiAerospatiale, realizate din materiale compozite.

Fig. 1.8 Componente ale bombardieruluiB-18 realizate din materiale compozite

14


15/17

Elicopterul V-22 are fuselajul realizat din compozite, aceste materialecontribuind la o reducere a greutii cu aproximativ 50%.

Tendinele actuale indic foarte clar c, materialele compozite vor fi utilizatedin ce n ce mai mult, att n industria comercial ct i n tehnica militar.

1.5.3 Materialele compozite n construcia automobilului

Cerinele actuale i de viitor n domeniul autovehiculelor privesc cretereaeficienei motorului, reducerea emisiilor nocive, reciclarea materialelor componenteetc. Acestea impun schimbri tehnologice importante, precum i apariia unei noiclase de autovehicule, care s fie ecologice, eficiente din punct de vedere al vnzriii economice n utilizare.

Pentru respectarea acestor cerine, domeniile n care sunt necesare noitehnologii sunt [2]:

- dezvoltarea de motoare de traciune cu randamentul mrit consum sczutde carburant nsoit de creterea puterii motorului la capacitate cilindric mic;

- reducerea greutii totale a autovehiculului cu pn la 40%, obinut nspecial prin reducerea greutii caroseriei i a structurii interioare;

- reducerea coeficientului aerodinamic al autovehiculului, printr-o formcorespunztoare a caroseriei.

O parte dintre cerinele de mai sus pot fi satisfcute prin utilizarea n structuracaroseriei a materialelor noi i n special a materialelor compozite polimerice.

O structur modern a caroseriei unui autovehicul este constituit dintr-unasiu de rezisten din oel nalt aliat sau din aliaje de aluminiu, la care se adaug

panourile de caroserie (exterioare i interioare) realizate din compozite polimerice.

Exist i varianta folosirii unor panouri exterioare din aliaje de aluminiu sau din oelinoxidabil, dar care din cauza preului de cost ridicat se utilizeaz doar n cazuri cutotul speciale.

Fig. 1.9 Componente ale elicopterului Aerospatiale

realizate din materiale compozite

15


16/17

Compozitele polimerice care se utilizeaz n acest caz au drept elemente deranforsare structuri din fibr de sticl sau mai rar fibre de carbon i aramide, lungi iscurte.

Ca matrice a compozitului se utilizeaz materialele termoplastice, care suntreciclabile i mai rar materialele termorigide.

Marile societi constructoare de autovehicule precum FORD, ROVER,

RENAULT, CHRYSLER, FIAT, GENERAL MOTORS, MERCEDES etc., folosescn mod uzual, cu foarte bune rezultate, materialele compozite polimerice nconstrucia autovehiculelor.

Materialele compozite au fost introduse progresiv n construciaautovehiculelor, volumul actual de utilizare fiind deosebit de mare. Ca exemplu, nfigura 1.10 se prezint aria de utilizare a compozitelor n cazul unui autovehiculconstruit de firma FORD.

n Romnia, ARO Cmpulung Muscel folosete compozitele polimerice nconstrucia caroseriei autovehiculelor de teren.

Dei exist i factori care pot opri folosirea pe scar larg a materialelorcompozite (costuri ridicate, programe de cercetare complicate, lipsa standardelor detestare etc.) totui, avnd n vedere avantajele create de utilizarea acestor materiale,

Fig. 1.10 Componente ale unui autovehicul FORDrealizate din materiale compozite

16


17/17

materiale compozite– prezentare, clasificare si domenii de utilizare (lilly)

Documents