树脂含量和铸铁粉添加对花岗岩环氧复合材料的振动特征

SubrahmanyaSwamy年代。¹b r Sreedhar²Vinayak j .来源³,孩子叫k M³Sandeep s H⁴

机械工程系和头部教授Bapuji工程技术研究所Davangere,印度
机械工程系副教授,通用汽车技术研究所、Davangere,印度
本科学生,机械工程系,Bapuji工程技术研究所Davangere,印度
研究生,机械工程系,Bapuji工程技术研究所Davangere,印度

文摘

随着高速加工,提高生产率,机器结构的动态性能尤其是精密机械加工变得至关重要。花岗岩环氧复合材料是一种新型材料被开发成一个替代材料精密机床床。这个组合由分选良好的花岗岩与合适的粒子和环氧树脂室温固化剂固化的组合。几个不同的优势就像良好的阻尼特性,长期的尺寸稳定性,减少养护时间导致最短交货时间制造、长期的尺寸稳定性和较低的生产成本比传统铸铁床可以来源于这个组合。本研究的目的是调查实验树脂含量对花岗岩环氧复合材料的振动特征。

关键字

花岗岩环氧复合材料、尺寸稳定性、精密加工、振动阻尼

介绍

机床的精度和坐标测量机,用于metal-mechanical产业直接相关的建筑材料。这些设备的主要元素之一,是其基础或结构,支持所有其他建筑组件。为其指定的材料制造必须有高价值的弹性模量,屈服强度,耐磨性和韧性由于机器强烈机械的要求。添加到这些属性,这也是可取的,这些材料目前降低热膨胀系数和较高的阻尼能力来执行他们的任务所需的精度。

目前使用的材料,满足这些属性的需求是铸铁和花岗岩。然而,铸铁呈现高热膨胀和导电性,使制造业中的错误,由于热膨胀和收缩引起的尺寸变化和结构变化引发的扭曲的室温。花岗岩、自然低成本陶瓷韧性较低但不容易过程由于其硬度高,孔隙度和内部裂缝,使困难的复杂几何组件的制造。文献中提到一个额外的选择是使用混凝土结构,但相关的尺寸稳定性降低吸水使它的使用是不可行的。

高速机床的操作是重要的生产力改进。尽管切削速度增加由于新开发的刀具材料,如陶瓷,立方氮化硼,金刚石上,生产力仍然是限制大规模移动身体的低传输速度通常由钢和铸铁。生产力低下的主要原因之一是大型机床移动部件的质量限制就业non-cutting时期高加速和减速。

机床结构特定高刚度和高阻尼不仅需要提高机床的精度得到提高生产力。高具体机床的刚度和良好的阻尼结构矛盾的需求如果传统的金属材料被录用,因为传统金属几乎相同的低特定的较低的刚度阻尼特性。此外,机床部件的振动高速操作的是另一个障碍。现代机床通常配备高速主轴系统旋转50000 rpm和移动帧操作的加速和减速20 - 30米/ s2。在这些高速操作,机床结构容易受到振动如果传统金属材料的结构是由劣质的阻尼特性。

这项工作提出了一种研究花岗岩环氧复合材料的行为有无铸铁粉受到振动与不同树脂聚合比率。样品颗粒granite-epoxy复合材料得到不同粒子尺寸和重量百分比的花岗岩和不同的树脂固化剂比率定义为流程变量。调查的阻尼特性进行了使用振动脉冲响应方法通过测量谐振频率。典型的降维得到各种成分的花岗岩环氧和没有铸铁和铸铁。阻尼比的标本被3 db方法计算。

二世。背景

安东尼奥Piratelli-Filho,[1]进行工作描述Granite-epoxy复合材料抗压强度的使用实验设计。本文提出一种处理聚合物基复合材料的研究(PMC)开发的环氧聚合物基体增强颗粒陶瓷花岗岩。这PMC合成报道作为机床的结构部分和坐标测量机由于其优越的减振特性和降低铸铁加工周期。一个。身边,[2]进行工作分析的替代为高速精密机床结构复合材料。结构材料起着至关重要的作用在精密机床,预计将产生部分中指定的形状和尺寸精度与所需的表面光洁度。工件的形状取决于瞬时工具和工件的相对位置,因此,带他们的机器零件。因此,具有高结构刚度和结构阻尼是被选择。环氧复合材料如花岗岩,具有良好的机械性能,如高刚度和阻尼比在重量较轻,比传统材料。然而,对于相同的刚度的基本维度结构有所不同。 In this study, the mechanical characteristics of an epoxy granite beam are studied against the conventional materials such as cast iron and steel with reference to constant stiffness. It is observed that, for same stiffness, the epoxy granite structure offers a considerable weight reduction, along with high damping characteristics. Antonio Piratelli-Filho and Flamínio Levy-Neto [3] carried work on behaviour of Granite-Epoxy composite beams subjected to mechanical vibrations. The capacity to damp mechanical vibrations is one of the most important properties of granite-epoxy composites, even superior to the cast iron one. The obtained results showed that composite samples, with weight fractions of about 80% of granite and 20% of epoxy, presented damping properties approximately three times greater than gray cast iron. K.M.Lim et.al, [4] carried work on electromagnetic wave absorption properties of amorphous Alloy–Ferrite–Epoxy Composites in Quasi-Microwave Band and they reported on the electromagnetic wave absorption properties of amorphous alloy–ferrite–epoxy composites with various amorphous alloy fractions in the frequency range from 1 to 5 GHz. They varied the fraction of amorphous alloy in amorphous alloy–ferrite–epoxy composites from 0 to 50 vol.% at a fixed 50 vol.% fraction of epoxy resin polymer. They measured the complex permeability μ and permittivity of composites by the reflection/transmission technique, and determined the theoretical matching frequency and thickness with maximum reflection loss by plotting the measured μ and € on an impedance matching solution map. The increasing amorphous alloy fraction in amorphous alloy–ferrite–epoxy composites resulted in a larger matching frequency and thinner thickness than those of ferrite–epoxy composite. On the basis of these results, they proposed a new, thinner wave absorber, made by optimizing the amorphous fraction and thickness in amorphous alloy–ferrite–epoxy composites. Mr.M.Prabhakaran et.al, [5] carried work on Analysis of mechanical properties And free vibration response of composite laminates. Of all composite materials the fabric type has evoked the most interest among embedded in matrix materials to form laminated composites. In this research, they investigated free vibration and the effect of stacking sequence on tensile, impact and absorption properties of composite laminates has been investigated experimentally. Shetty Ravindra Rama et.al, [6] carried out studies on tensile, flexural, density and void content studies on Granite Powder Filled Hydroxyl Terminated Polyurethane Toughened Epoxy. Composites were developed using varying weight fractions of silane coupling agent treated granite powder as reinforcement in pure and toughened epoxy resin. Various physico-mechanical properties such as tensile and flexural behaviour, density, and void content were determined. Studies revealed that toughened resin composites enhance the properties compared to neat matrix.

Subrahmanya哲人,[7]进行了一些测试来确定一些花岗岩环氧树脂的机械和热性能。压缩测试已经进行了调查某些因素的作用,影响花岗岩环氧树脂的抗压强度和最佳水平的这些因素导致更高的花岗岩环氧抗压强度测定。花岗岩集料混合组成,聚合环氧比花岗岩,固化剂环氧比和模具在压实的因素考虑的振动实验。压缩试验结果分析了使用方差分析方法和因子水平导致更高的抗压强度。试样是按照建议最佳水平分析和测试的压缩。在选择不同层次的因素,结合花岗岩与60%细骨料混合环氧树脂/花岗岩总1:7的比例,环氧树脂固化剂/ 1:10的比例和频率的振动压实期间40 hz的发现给更好的结果在压缩。确认测试显示平均抗压强度123 MPa的价值。压缩模量平均约30 GPa。

弯曲测试进行了标准ASTM d790 - 92矩形截面杆尺寸160 x40x40mm。三个不同的标准样品成分测试设备。花岗岩的挠曲强度性能环氧材料周围成分被发现30 - 32 MPa。试样的硬度测试进行Ø38 x56毫米大小,不同成分的花岗岩集料和布氏硬度的测试。花岗岩环氧材料50%粗50%细骨料成分显示187布氏硬度的硬度最高。扭力测试了标准样品的花岗岩环氧复合材料。转矩负载应用手动低速。转矩和相应的扭转角被发现直到标本失败了。50%粗50%的平均抗剪强度细骨料成分被发现最高为81 MPa和平均刚度模量相同的平均绩点是1.6。

测试也进行了确定花岗岩环氧复合材料的比热。50%罚款50%粗花岗岩环氧树脂的组成是用于铸造标本。标本被摔的球体。比热50%罚款+ 50%的粗粒花岗岩环氧树脂被发现约1356 J /公斤K是铸铁的大约3倍(430 J /公斤K)。热导率测试也进行3样品各有三种不同成分的花岗岩集料混合。花岗岩的导热环氧树脂被发现受其成分的影响。作为细骨料混合的内容增加,材料的热导率增加。好成分50%,热导率是0.6 W / m K和&好成分75%,电导率被发现约0.73 W / m K。

三世。材料和方法

花岗岩环氧复合材料是一种新型材料被开发成一个替代材料精密机床床。这个组合由分选良好的花岗岩与合适的粒子和环氧树脂室温固化剂固化的组合。几个不同的优势就像良好的阻尼特性,长期的尺寸稳定性,减少养护时间导致最短交货时间制造、长期的尺寸稳定性和较低的生产成本比传统铸铁床可以来源于这个组合。混合和成键一起精心挑选正确分级花岗岩集料、环氧树脂和固化或花岗岩环氧复合固化剂形式。

有许多因素影响花岗岩环氧树脂的抗压强度。试验的因素考虑,花岗岩集料混合组成,花岗岩聚合环氧比,固化剂与环氧树脂比和振动的模具在压实。不同比例混合花岗岩集料的可以改变环氧树脂混凝土的抗压强度。花岗岩集料部分增加v混合物在切实可行的范围内

答:花岗岩环氧的振动特征

本研究的目的是调查实验花岗岩集料混合成分的影响在花岗岩环氧的振动特征。x50x480 50毫米标本是利用五种不同树脂混合花岗岩集料的优化组成百分比(50%的罚款和50%的粗)和检测谐振频率和阻尼比使用FFT分析器进行模态分析。标本在树脂重量百分比16%,14%,12.5%,11%。FG 200铸铁试样相同大小的也是检测谐振频率和阻尼比。标本如图1所示。表1显示了50%的罚款和50%的粗花岗岩集料的成分。也与铸铁Gr-Ep标本在20%罚款花岗岩集料(保留0.3毫米和0.15毫米留存)取代细铸铁粉重量的0.075微米粒子的大小。

杨氏模量为各种成分也估计使用这种振动脉冲响应方法通过测量共振频率。典型的频(频率响应函数)得到各种花岗岩环氧和铸铁的成分。标本的阻尼比计算使用通过测量的频率间隔3 dB,在振动的大小从基本频率的下降3 dB。

模态阻尼估计(1)通过使用关系。

b .实验装置

通过实验测试产生影响,误差也决心。进行模态分析的实验装置图2所示。标本挂在一个僵化的自由-自由边界条件的支持。渠道是连接到锤用于激动人心的自由振动的标本。通道2与加速度计用于测量梁的响应。跨距中点的标本,加速度计安装测量加速度。样品可以免费兴奋振动在不同的点标记标本和反应是观察和存储。

四、结果

答:Granite-Epoxy标本:

频率响应函数(降维)为各种Gr-Ep标本图所示图3 (a)到3 (d)和铸铁试样的降维图所示图3 (e)。的时域响应几个标本显示在图4。

Gr-Ep标本的时域响应图所示图4显示了时间的每个标本潮湿振动由于励磁。相当大的沉降时间之间的区别是看到CI标本和Gr-Ep标本,表明更好的阻尼Gr-Ep标本。

各种花岗岩的固有频率环氧标本被从图3 (a)图3 (d)和列表在表2 (a)。平均模态阻尼模态阻尼值列在表2 (b)。计算杨氏模量和列在表2 (c)。

b .花岗岩与铸铁粉末环氧标本:

铸铁的高阻尼容量是这种材料的最为宝贵的品质之一。因此它是适合机器基地和支持,发动机气缸体和刹车组件。铸铁的阻尼能力远比钢或其他类型的铁。这组实验进行研究的影响0.075微米大小的细CI粉Gr-Ep复合材料的阻尼性能。频率响应函数图与铸铁各种Gr-Ep标本图6所示(一个)到6 (d)。

图6中所示的结构表现出相当大的峰的宽度增加,因此意味着增加阻尼比的Gr-Ep标本。

各种花岗岩的固有频率与CI环氧粉末标本被从图7 (a)图7 (d)和列表在表3 (a)。平均模态阻尼模态阻尼值列在表3 (b)。

表3 (a)固有频率与CI花岗岩环氧粉末标本,(b)平均模态阻尼和模态阻尼与CI花岗岩环氧粉末标本

图中所示的图7显示了模态阻尼的变化与变异Gr-Ep结合CI粉复合。

从测试结果可以看出Gr-Ep和Gr-Ep Ci粉,有一个相当大的模态阻尼的增加与Ci Gr-Ep粉标本。比较图8所示。

诉的结论

振动分析环氧标本显示,阻尼的各种标本不同成分进行测试。测试表明,阻尼性质可以是定制的结构通过一个适当的选择花岗岩集料分布和树脂含量的百分比。从测试,观察到花岗岩环氧标本12.5%树脂含量具有良好的阻尼比其他标本包含不同树脂百分比。它有一个阻尼比铸铁的5倍左右。也可以从振动测试得出的花岗岩与CI粉、环氧树脂,添加CI粉Gr-Ep复合材料阻尼性能的大量增加。

引用

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一个。身边,票面价值Mohanram”,分析替代复合材料高速精密机床结构”,机械工程系,psgcollege,哥印拜陀,泰米尔纳德邦,印度
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