बातम्या

फायबर-जखमेच्या दाब वाहिनीचा आतील थर प्रामुख्याने एक अस्तर रचना असते, ज्याचे मुख्य कार्य आत साठवलेल्या उच्च-दाब वायू किंवा द्रवाची गळती रोखण्यासाठी सीलिंग अडथळा म्हणून काम करणे आहे, तसेच बाह्य फायबर-जखमेच्या थराचे संरक्षण करणे आहे. हा थर अंतर्गत साठवलेल्या सामग्रीमुळे गंजत नाही आणि बाह्य थर रेझिन-प्रबलित फायबर-जखमेचा थर आहे, जो प्रामुख्याने दाब वाहिनीमधील बहुतेक दाब भार सहन करण्यासाठी वापरला जातो.

फायबर-जखमेच्या दाब वाहिनीची रचना: संमिश्र पदार्थांच्या दाब वाहिन्या प्रामुख्याने चार संरचनात्मक स्वरूपात येतात: दंडगोलाकार, गोलाकार, कंकणाकृती आणि आयताकृती. वर्तुळाकार वाहिनीमध्ये एक दंडगोलाकार विभाग आणि दोन डोके असतात. धातूच्या दाब वाहिन्या साध्या आकारात बनवल्या जातात, ज्यामध्ये अक्षीय दिशेने जास्त शक्ती राखीव असते. अंतर्गत दाबाखाली, गोलाकार वाहिनीचे रेखांशाचा आणि अक्षांशाचा ताण समान असतो आणि तो दंडगोलाकार वाहिनीच्या परिघीय ताणाच्या निम्म्या असतो. धातूच्या पदार्थांमध्ये सर्व दिशांना समान ताकद असते; म्हणून, गोलाकार धातूच्या वाहिन्या समान ताकदीसाठी डिझाइन केल्या जातात आणि दिलेल्या आकारमान आणि दाबासाठी किमान वस्तुमान असते. गोलाकार वाहिनीची ताण स्थिती आदर्श असते आणि वाहिनीची भिंत सर्वात पातळ केली जाऊ शकते. तथापि, गोलाकार वाहिन्या तयार करण्यात जास्त अडचण असल्याने, ते सामान्यतः केवळ अंतराळयानासारख्या विशेष अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जातात. औद्योगिक उत्पादनात रिंग-आकाराचे कंटेनर दुर्मिळ असतात, परंतु काही विशिष्ट परिस्थितींमध्ये त्यांची रचना अजूनही आवश्यक असते. उदाहरणार्थ, मर्यादित जागेचा पूर्ण वापर करण्यासाठी अंतराळयान या विशेष संरचनेचा वापर करतात. मर्यादित जागेत जास्तीत जास्त जागेचा वापर करण्यासाठी आयताकृती कंटेनरचा वापर प्रामुख्याने केला जातो, जसे की ऑटोमोबाईलसाठी आयताकृती टँक कार आणि रेल्वे टँक कार. हे कंटेनर सामान्यतः कमी दाबाचे किंवा वातावरणीय दाबाचे जहाज असतात आणि हलक्या वजनाला प्राधान्य दिले जाते.

संमिश्र पदार्थाच्या दाब वाहिनीच्या संरचनेची जटिलता, शेवटच्या टोप्यांमध्ये आणि त्यांच्या जाडीमध्ये अचानक होणारे बदल आणि शेवटच्या टोप्यांची परिवर्तनशील जाडी आणि कोन यामुळे डिझाइन, विश्लेषण, गणना आणि मोल्डिंगमध्ये अनेक अडचणी येतात. कधीकधी, संमिश्र पदार्थाच्या दाब वाहिनींना केवळ वेगवेगळ्या कोनांवर आणि शेवटच्या टोप्यांमध्ये वेगाचे गुणोत्तर आवश्यक नसते, तर संरचनेनुसार वेगवेगळ्या वळण पद्धती देखील आवश्यक असतात. त्याच वेळी, घर्षण गुणांक सारख्या व्यावहारिक घटकांचा प्रभाव विचारात घेतला पाहिजे. म्हणून, केवळ एक योग्य आणि वाजवी स्ट्रक्चरल डिझाइनच वळण उत्पादन प्रक्रियेला योग्यरित्या मार्गदर्शन करू शकते.संमिश्र साहित्यप्रेशर वेसल्स, ज्यामुळे डिझाइन आवश्यकता पूर्ण करणारे हलके संमिश्र मटेरियल प्रेशर वेसल्स उत्पादने तयार होतात.

फायबर-वाउंड प्रेशर वेसल्ससाठी साहित्य

मुख्य भार-वाहक घटक म्हणून, फायबर-जखमेच्या थरात उच्च शक्ती, उच्च मापांक, कमी घनता, थर्मल स्थिरता, चांगली रेझिन ओले करण्याची क्षमता, चांगली वळण प्रक्रियाक्षमता आणि एकसमान फायबर बंडल घट्टपणा असणे आवश्यक आहे. हलक्या वजनाच्या संमिश्र दाब वाहिन्यांसाठी सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या रीइन्फोर्सिंग फायबर मटेरियलमध्ये कार्बन फायबर, पीबीओ फायबर, अरामिड फायबर आणि अल्ट्रा-हाय मॉलिक्युलर वेट पॉलीथिलीन फायबर यांचा समावेश आहे.

कार्बन फायबरहा एक तंतुमय कार्बन पदार्थ आहे ज्याचा मुख्य घटक कार्बन आहे. हे उच्च तापमानात सेंद्रिय फायबर प्रिकर्सर्सना कार्बनाइझ करून तयार होते आणि ९५% पेक्षा जास्त कार्बन सामग्री असलेले उच्च-कार्यक्षमता फायबर पदार्थ आहे. कार्बन फायबरमध्ये उत्कृष्ट गुणधर्म आहेत आणि त्यावर संशोधन १०० वर्षांपूर्वी सुरू झाले होते. हे एक उच्च-शक्ती, उच्च-मांड्यूलस आणि कमी-घनतेचे उच्च-कार्यक्षमता जखमेच्या तंतूंचे पदार्थ आहे, जे प्रामुख्याने खालील वैशिष्ट्यांद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे:

१. कमी घनता आणि हलके वजन. कार्बन फायबरची घनता १.७~२ ग्रॅम/सेमी³ आहे, जी स्टीलच्या घनतेच्या १/४ आणि अॅल्युमिनियम मिश्र धातुच्या घनतेच्या १/२ इतकी आहे.

२. उच्च शक्ती आणि उच्च मापांक: त्याची शक्ती स्टीलपेक्षा ४-५ पट जास्त आहे आणि त्याचे लवचिक मापांक अॅल्युमिनियम मिश्रधातूंपेक्षा ५-६ पट जास्त आहे, जे परिपूर्ण लवचिक पुनर्प्राप्ती दर्शवते (झांग एर्योंग आणि सन यान, २०२०). कार्बन फायबरची तन्य शक्ती आणि लवचिक मापांक अनुक्रमे ३५००-६३०० MPa आणि २३०-७०० GPa पर्यंत पोहोचू शकते.

३. कमी थर्मल एक्सपान्शन गुणांक: कार्बन फायबरची थर्मल चालकता वाढत्या तापमानासह कमी होते, ज्यामुळे ते जलद थंड होण्यास आणि गरम होण्यास प्रतिरोधक बनते. हजारो अंश सेल्सिअस ते खोलीच्या तापमानापर्यंत थंड झाल्यानंतरही ते क्रॅक होणार नाही आणि ३००० डिग्री सेल्सिअस तापमानात ऑक्सिडायझिंग नसलेल्या वातावरणात ते वितळणार नाही किंवा मऊ होणार नाही; द्रव तापमानात ते ठिसूळ होणार नाही.

४. चांगला गंज प्रतिकार: कार्बन फायबर आम्लांना निष्क्रिय असतो आणि सांद्रित हायड्रोक्लोरिक आम्ल आणि सल्फ्यूरिक आम्ल सारख्या मजबूत आम्लांना तोंड देऊ शकतो. शिवाय, कार्बन फायबर कंपोझिटमध्ये रेडिएशन प्रतिरोध, चांगली रासायनिक स्थिरता, विषारी वायू शोषण्याची क्षमता आणि न्यूट्रॉन नियंत्रण यासारखे गुणधर्म देखील असतात, ज्यामुळे ते अवकाश, लष्करी आणि इतर अनेक क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणात लागू होतात.

१९६० च्या दशकाच्या उत्तरार्धात सुगंधी पॉलीफ्थालामाइड्सपासून संश्लेषित केलेला सेंद्रिय फायबर, अरामिड उदयास आला. त्याची घनता कार्बन फायबरपेक्षा कमी आहे. त्यात उच्च शक्ती, उच्च उत्पादन, चांगला प्रभाव प्रतिरोध, चांगली रासायनिक स्थिरता आणि उष्णता प्रतिरोधकता आहे आणि त्याची किंमत कार्बन फायबरच्या फक्त निम्मी आहे.अरामिड तंतूप्रामुख्याने खालील वैशिष्ट्ये आहेत:

१. चांगले यांत्रिक गुणधर्म. अ‍ॅरामिड फायबर हे एक लवचिक पॉलिमर आहे ज्यामध्ये सामान्य पॉलिस्टर, कापूस आणि नायलॉनपेक्षा जास्त तन्य शक्ती असते. त्यात जास्त लांबी, मऊ हाताचा अनुभव आणि चांगली फिरण्याची क्षमता असते, ज्यामुळे ते वेगवेगळ्या बारीकपणा आणि लांबीच्या तंतूंमध्ये बनवता येते.

२. उत्कृष्ट ज्वालारोधक आणि उष्णता प्रतिरोधक. अरामिडमध्ये मर्यादित ऑक्सिजन निर्देशांक २८ पेक्षा जास्त असतो, त्यामुळे ज्वालामधून काढून टाकल्यानंतर ते जळत राहत नाही. त्याची थर्मल स्थिरता चांगली असते, २०५℃ वर सतत वापरली जाऊ शकते आणि २०५℃ पेक्षा जास्त तापमानातही उच्च शक्ती राखते. त्याच वेळी, अरामिड तंतूंमध्ये उच्च विघटन तापमान असते, उच्च तापमानातही उच्च शक्ती राखते आणि फक्त ३७०℃ पेक्षा जास्त तापमानात कार्बनीकरण होण्यास सुरुवात होते.

३. स्थिर रासायनिक गुणधर्म. अरामिड तंतू बहुतेक रसायनांना उत्कृष्ट प्रतिकार दर्शवतात, बहुतेक उच्च सांद्रता असलेल्या अजैविक आम्लांना तोंड देऊ शकतात आणि खोलीच्या तपमानावर चांगले अल्कली प्रतिरोधक असतात.

४. उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्म. त्यात अति-उच्च शक्ती, उच्च मापांक आणि हलके वजन असे उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्म आहेत. त्याची ताकद स्टील वायरपेक्षा ५-६ पट आहे, त्याचे लवचिक मापांक स्टील वायर किंवा काचेच्या फायबरपेक्षा २-३ पट आहे, त्याची कडकपणा स्टील वायरपेक्षा दुप्पट आहे आणि त्याचे वजन स्टील वायरपेक्षा फक्त १/५ आहे. सुगंधी पॉलिमाइड तंतू बर्याच काळापासून मोठ्या प्रमाणात वापरले जाणारे उच्च-कार्यक्षमता फायबर साहित्य आहेत, जे प्रामुख्याने एरोस्पेस आणि विमानचालन दाब जहाजांसाठी योग्य आहेत आणि गुणवत्ता आणि आकारासाठी कठोर आवश्यकता आहेत.

१९८० च्या दशकात अमेरिकेत एरोस्पेस उद्योगासाठी विकसित केलेल्या संमिश्र पदार्थांसाठी एक मजबूत करणारे साहित्य म्हणून पीबीओ फायबर विकसित करण्यात आले. हे हेटेरोसायक्लिक सुगंधी संयुगे असलेल्या पॉलिमाइड कुटुंबातील सर्वात आशादायक सदस्यांपैकी एक आहे आणि २१ व्या शतकातील सुपर फायबर म्हणून ओळखले जाते. पीबीओ फायबरमध्ये उत्कृष्ट भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म आहेत; त्याची ताकद, लवचिक मापांक आणि उष्णता प्रतिरोधकता सर्व तंतूंपैकी सर्वोत्तम आहेत. शिवाय, पीबीओ फायबरमध्ये उत्कृष्ट प्रभाव प्रतिरोधकता, घर्षण प्रतिरोधकता आणि मितीय स्थिरता आहे आणि ते हलके आणि लवचिक आहे, ज्यामुळे ते एक आदर्श कापड साहित्य बनते. पीबीओ फायबरमध्ये खालील मुख्य वैशिष्ट्ये आहेत:

१. उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्म. उच्च दर्जाच्या PBO फायबर उत्पादनांची ताकद ५.८ GPa आणि लवचिक मापांक १८० GPa आहे, जे विद्यमान रासायनिक तंतूंमध्ये सर्वाधिक आहे.

२. उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता. हे ६००℃ पर्यंत तापमान सहन करू शकते, ज्याचा मर्यादित निर्देशांक ६८ आहे. ते ज्वालामध्ये जळत नाही किंवा आकुंचन पावत नाही आणि त्याची उष्णता प्रतिरोधकता आणि ज्वाला मंदता इतर कोणत्याही सेंद्रिय फायबरपेक्षा जास्त आहे.

२१ व्या शतकातील अल्ट्रा-हाय-परफॉर्मन्स फायबर म्हणून, पीबीओ फायबरमध्ये उत्कृष्ट भौतिक, यांत्रिक आणि रासायनिक गुणधर्म आहेत. त्याची ताकद आणि लवचिक मापांक अ‍ॅरामिड फायबरपेक्षा दुप्पट आहे आणि त्यात मेटा-अ‍ॅरामिड पॉलिमाइडची उष्णता प्रतिरोधकता आणि ज्वालारोधकता आहे. त्याचे भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म अ‍ॅरामिड फायबरपेक्षा पूर्णपणे जास्त आहेत. १ मिमी व्यासाचा पीबीओ फायबर ४५० किलो वजनाची वस्तू उचलू शकतो आणि त्याची ताकद स्टील फायबरपेक्षा १० पट जास्त आहे.

अति-उच्च आण्विक वजन पॉलीथिलीन फायबर, ज्याला उच्च-शक्ती, उच्च-मापांक पॉलीथिलीन फायबर म्हणून देखील ओळखले जाते, हे जगातील सर्वाधिक विशिष्ट शक्ती आणि विशिष्ट मापांक असलेले फायबर आहे. हे पॉलीथिलीनपासून बनवलेले फायबर आहे ज्याचे आण्विक वजन 1 दशलक्ष ते 5 दशलक्ष आहे. अल्ट्रा-हाय आण्विक वजन पॉलीथिलीन फायबरमध्ये प्रामुख्याने खालील वैशिष्ट्ये असतात:

१. उच्च विशिष्ट शक्ती आणि उच्च विशिष्ट मापांक. त्याची विशिष्ट शक्ती समान क्रॉस-सेक्शनच्या स्टील वायरपेक्षा दहा पट जास्त आहे आणि त्याचे विशिष्ट मापांक विशेष कार्बन फायबर नंतर दुसऱ्या क्रमांकावर आहे. सामान्यतः, त्याचे आण्विक वजन १० पेक्षा जास्त असते, त्याची तन्य शक्ती ३.५ GPa, लवचिक मापांक ११६ GPa आणि लांबी ३.४% असते.

२. कमी घनता. त्याची घनता साधारणपणे ०.९७~०.९८ ग्रॅम/सेमी³ असते, ज्यामुळे ते पाण्यावर तरंगू शकते.

३. ब्रेकच्या वेळी कमी वाढ. यात मजबूत ऊर्जा शोषण क्षमता, उत्कृष्ट आघात आणि कट प्रतिरोधकता, उत्कृष्ट हवामान प्रतिकार आणि अतिनील किरणे, न्यूट्रॉन आणि गामा किरणांना प्रतिरोधकता आहे. त्यात उच्च विशिष्ट ऊर्जा शोषण, कमी डायलेक्ट्रिक स्थिरांक, उच्च इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक वेव्ह ट्रान्समिटन्स आणि रासायनिक गंज प्रतिरोधकता, तसेच चांगला पोशाख प्रतिरोध आणि दीर्घ लवचिक आयुष्य देखील आहे.

पॉलीइथिलीन फायबरमध्ये अनेक उत्कृष्ट गुणधर्म आहेत, जे त्यात एक महत्त्वपूर्ण फायदा दर्शवितातउच्च-कार्यक्षमता फायबरबाजारपेठ. ऑफशोअर ऑइल फील्डमधील मूरिंग लाईन्सपासून ते उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या हलक्या वजनाच्या संमिश्र साहित्यापर्यंत, ते आधुनिक युद्धात तसेच विमान वाहतूक, अवकाश आणि सागरी क्षेत्रात प्रचंड फायदे प्रदर्शित करते, संरक्षणात्मक उपकरणे आणि इतर क्षेत्रांमध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते.