Seediscussions,stats,andauthorprofilesforthispublicationat:https://www.researchgate.net/publication/272238810

Optimumchoiceforfiberglassreinforcementratiotoensurebetterimpactstrengthforautoparts

Research·February2015

DOI:10.13140/2.1.2834.5122

READS

19

1author:

AliI.Al-Mosawi

FreeConsultation

379PUBLICATIONS656CITATIONS

SEEPROFILE

Allin-textreferencesunderlinedinbluearelinkedtopublicationsonResearchGate,

lettingyouaccessandreadthemimmediately.

Availablefrom:AliI.Al-Mosawi

Retrievedon:18August2016

وزارة التعليم العايل والبحث العلمي

هيئة التعليم التقني

بابل –املعهد التقني

فرع السيارات/ املكائن واملعداتقسم

اإلختيار األمثل لنسبة التقوية بألياف الزجاج

لضمان أفضل مقاومة صدمة ألجزاء السيارات

كجزء من املكائن واملعداتقسم –بابل / تقني مشروع مقدم إىل عمادة املعهد ال

ميكانيك السياراتني يف تقمتطلبات نيل درجة الدبلوم ال

من قبل الطلبة

إشراف

علي إبراهيم مسلم املوسوي

مدرس

هـ 1434 م 2013

حيدر كريم عيدان سالم عبد األمري محيد

زياد علي عبد

زيد عماد جابر

زيدون ضياء هادي

اهللا سم ب محن الر

يمح الر

و

وت آم

أ

يت

م

م

الع ن

م ل

إ ل ال ق

يال

ص

ليالع اهللا دق

يمظ الع

سورة اإلسراء

)85(اآلية

............إىل

.............النجوم املتأللئة يف مسائي

إخوتي........... والدي

وأصدقائي املقربني

إلهداءا

المتفض�ل األول واألخی�ر ف�ي إكم�ال اهللا سبحانه وتعاىلبعد تقدیم كل الشكر والحمد والثناء إلى

العمی�����ق لمش�����رفنا األس�����تاذ فإنن�����ا نرغ�����ب ب�����التعبیر ع�����ن إمتنان�����ا ھ�����ذا البح�����ث ، وم�����ن بع�����ده

.علي إبراھیم الموسوي لما قدمھ من مساعدة في إكمال المشروع

لتقدیم�ھبابل –في المعھد التقني المكائن والمعداتلقسم وتقدیرنا كذلك نرغب بالتعبیر عن شكرنا

.كل المساعدة الممكنة في سبیل إكمالنا لھذا المشروع

لشكر والتقديرا

اإلختيار األمثل لنسبة التقوية بألياف ” الموسوم مشروعال ان إعداد ھذأشھد بأ

في قسم يجرى تحت أشراف “الزجاج لضمان أفضل مقاومة صدمة ألجزاء السيارات

دبلوم جزء من متطلبات نیل درجة ال وبابل وھ/ المعھد التقني -المكائن والمعدات . السیارات میكانیكفي التقني

املشرف

علي إبراهيم مسلم املوسوي

مدرس

إقرار املشرف

رقم الصفحة املوضوع التسلسل

iii الخالصة

1 المقدمة 1.1

2 التقویة باأللیاف 2.1

2 المواد المركبة المتقدمة 3.1

4 خواص المواد المركبة 4.1

5 راتنج البولي أستر 5.1

7 اف الزجاجیةـــاأللی 6.1

8 دمة في البحثالمستخ المواد 1.2

8 تحضیر النماذج 2.2

10 إختبار الصدمة 3.2

ات ــــويـــاحملت

اجلانب النظري –الفصل األول

يعملاجلانب ال – ثانيالفصل ال

11 المقــدمـة 1.3

12 اإلستنتاجات 2.3

12 التوصیات 3.3

النتائج واملناقشة – ثالثالفصل ال

املصادر

الخالصة

المكونة من مقاومة الصدمة للمادة المركبة المقواة باأللیاف ةدراسة خاصی المشروع اتم في ھذ

بنسب تقویة مختلفة المقوى (SIROPOL 8340-PI)راتنج البولي أستر غیر المشبع

ألیاف الزجاج دمجتم . E-أحادیة اإلتجاه نوع الزجاج ألیاف من (20%,40%,60%,80%)

بطریقة القولبة الیدویة في أرضیة من راتنج البولي أستر غیر المشبع سب الوزنیة أعاله بالنو

.مقاومة الصدمة ةخاصیودراسة أثر ذلك على

وتزداد ھذه الخواص بزیادة قیمة ھذه باأللیافأظھرت النتائج تحسن ھذه الخواص بعد التقویة

لقد تم . من األلیاف%) 80(ولكنھا تنخفض عند التقویة بنسبة الخواص مع زیادة نسبة التقویة

%).60(الحصول على أفضل قیم للخواص عند نسبة تقویة وزنیة

اخلالصة

الفصل األول

اجلانب النظري

الجانب النظري: الفصل األول

الجانب النظري: الفصل األول

الجانب النظري: الفصل األول

الجانب النظري: الفصل األول

مقاومة الصدمة عن قدرة المادة لمقاومة الكسر تحت تأثیر حمل مفاجئ ، كم�ا تعتب�ر مقیاس�ا تعبر

ویمك�ن تحس�ین . لمتانة الم�ادة حی�ث الم�واد األكث�ر متان�ة ھ�ي الت�ي تب�دي أعل�ى مقاوم�ة للص�دمة

مقاومة الصدمة للراتنجات بإضافة بعض المحس�نات مث�ل مط�اط بیوت�ادین أو إض�افة المل�دنات أو

ولكن أكثر الطرق فاعلیة في تحسین مقاومة الصدمة ھ�ي ةالبولیمیریب وتراصف السالسل بترتی

أو إختب����ار الص����دمة ) Notch-Bar Test( إختب����ار النم����وذج المح����زز . ]7[التقوی����ة باأللی����اف

)Impact Test ( تح�ت ظ�روف اإلختب�ار الم�ادةوالذي یستخدم للحصول على قیم نسبیة لمتانة،

.ومن ھذه االختبارات إختبار شاربي وإختبار آیزود

في إختبار شاربي یتم تثبیت النموذج المحزز بین كتف�ین وتس�قط علی�ھ مطرق�ة م�ن الجان�ب لتحدی�د

ونتیجة ل�ذلك یختل�ف ن�وع الحم�ل ) U(أو بشكل حرف ) V(یكون الشق بشكل حرف . مدى متانتھ

.ة إجراء إختبار الصدمة بطریقة شاربي یوضح كیفی) 1-1(الشكل رقم . المسلط على الحز

. (Impact Strength) مقاومة الصدمةھي

الجانب النظري: الفصل األول

كیفیة إجراء إختبار الصدمة بطریقة شاربي ): 1-1(الشكل رقم

(Polyester Resin) راتنج البويل أسرت 5.1

المتص�لدة ب�الحرارة إلى مجموعة الراتنجات الغیر مشبع تنتمي راتنجات البولي أستر ومن ضمنھا

حیث تتمیز ھذه الراتنجات بعدم إمكانیة إعادة تشكیلھا بالحرارة بعد تحولھا إل�ى م�ادة ص�لبة نتیج�ة

Cross(لتك�ون سالس�ل بولیمیری�ة طویل�ة متش�ابكة م�ع بعض�ھا وھ�و م�ا یس�مى ب�الربط التش�ابكي

Linking (. ی��ة القاع��دة یس��تخدم ف��ي تحض��یر راتنج��ات الب��ولي أس��تر أحم��اض غی��ر مش��بعة ثنائ

)Dibasic Acids ( مث���لIsophthalic) ،Orthophthalic ،Terephthalic ( تتفاع���ل ھ���ذه

Ethylene Glycol)،(Propylene Glycolاألحم�اض م�ع كحولی�ات ثنائی�ة الھی�دروجین مث�ل

) .Styrene(ثم یذوب ھذا الخلیط في مونومیر فعال مثل الستایرین

ویمت��از) 260ºC(حراری��ة جی��دة إذ یتحم��ل الح��رارة لغای��ة یتص��ف رات��نج الب��ولي أس��تر بخ��واص

ی���ة للم���ذیبات واألحم���اض واألم���الح ومق���اوم للتآك���ل ئبمقاوم���ة كھربائی���ة ممت���ازة ومقاوم���ة كیمیا

].8[ والھشاشةوالتأثیرات البیئیة ولكنھ یتصف بالضعف

الجانب النظري: الفصل األول

الح�رارة إل�ى م�دى تستخدم راتنجات البولي أستر بشكل عام في المجاالت الت�ي ترتف�ع فیھ�ا درج�ة

كبیر نسبیا ،و تستخدم في التطبیقات التي تتطلب جودة عالیة في الس�طح حی�ث یعم�ل الب�ولي أس�تر

ال��ذي یس��بب ع��دم إنتظ��ام ) Differential Shrinkage(عل��ى من��ع تك��ون اإلنكم��اش التفاض��لي

ون��ات ،وتض�اف إل�ى األلی�اف الزجاجی��ة لص�ناعة ھیاك�ل القوال�ب ومك مركب��ةالس�طح ف�ي الم�واد ال

.أجسام الطائرات والسیارات وغیرھا من الصناعات

عن�د درج�ة ح�رارة ) Spontaneous Decomposition(یعاني تركیب البولي أستر تفككا تلقائیا

وتعتم��د درج��ة ح��رارة التحل��ل ون��وع الش��ظایا .حت��ى بع��دم وج��ود األوكس��جین (300ºC)تق��ارب

یوض���ح ) 1-1( الج���دول رق���م ].9[س���تخدم عل���ى تركی���ب الب���ولي أس���تر الم) Fragment(الناتج���ة

. راتنج البولي أسترالمیكانیكیة لخواص ال

البولي أستر راتنجالمیكانیكیة لخواص ال: ) 1-1( الجدول رقم

Mechanical Properties

Property Value Conditions

State ASTM

Flexural Modulus(Mpa) 1449-1932 23Cº D790

Tensile Strength(Mpa) 34-43 At break D638

Flexural strength(Mpa)at yield or break 49-60 - D790

Elongation at Break(%) 150-300 - D638

Hardness 101-115 Rockwell D638

Izod Impact No break - D256A

الجانب النظري: الفصل األول

(Glass Fibers) اف الزجاجيةـــاأللي 6.1

یمكن أن تكون األلیاف . تستخدم األلیاف الزجاجیة بشكل واسع لتقویة المواد البولمیریة

أو موزعة على طول المادة الراتنجیة (Woven Roving) الزجاجیة بشكل حصیرة متعامدة

تتوزع بشكل عشوائي أو بشكل نسیج زجاجي ( Chopped Strand )بشكل ألیاف مقطعة

(Glass Fabric ) الكثیر من الصفات األلیاف الزجاجیةتمتلك . أو على شكل خیوط وأشرطة

].10[الممیزة منھا إمتالكھا لدرجة إنصھار عالیة ومقاومة كیمیائیة جیدة ومقاومة شد عالیة

الفصل الثاني

اجلانب العملي

الجانب العملي : الفصل الثاني

8

ستخدمة يف البحث وادامل 1.2 امل

:تم في ھذا البحث إستخدام المواد التالیة والتي تم تصنیع النماذج منھا وھي

. (SIROPOL 8340-PI) غیر المشبع راتنج البولي أستر - 1

%).2(إلیھ بنسبة (MEKP)مثیل أثیل كیتون یصلد ھذا الراتج بإضافة مادة بیروكسید

.(Glass Fibers) ألیاف الزجاج -2

الج�دول .(2.6g/cm3)أحادیة اإلتج�اه ذات كثاف�ة -Eتم إستخدام حصیرة من ألیاف الزجاج نوع

. نسبھا المئویةوالمستخدمة الزجاج ألیافمكونات یوضح )1-2(رقم

نسبھا المئویةوالزجاج فألیامكونات : )1- 2(الجدول رقم

FeO TiO2 CaO2 MgO Na2O & K2O B2O3 Al2O3 SiO2 Fe Compound

0-0.8 0-1.5 16-25 0-5 0-2 5-10 12-16 52-56 0.1 Content %

(Test Specimens Preparation) حتضري النماذج 2.2

حیث قبل وضع المادة البولمیریة یتم مسح القال�ب ، النماذج تم إستخدام القولبة الیدویة في تحضیر

المق��واة ب��دون كس��ر أو ةبم��ادة ب��ولي فنی��ل الكح��ول بش��كل متج��انس لض��مان ن��زع الم��ادة البولیمیری��

توضع كمیة من الراتنج على سطح القالب الداخلي وتنشر بفرش�اة لض�مان توزیع�ھ بانتظ�ام . خدش

كمی��ة أخ��رى م��ن ال��راتنج علیھ��ا وھك��ذا لبقی��ة بع��دھا توض��ع الطبق��ة األول��ى م��ن األلی��اف ث��م نض��ع

.بالسمك المطلوب مركبةالمادة الالطبقات لتتكون

، بعدھا تستخرج من القالب وتوض�ع ساعة (24)لمدة ترك لتتصلب بشكل نھائي تكبس النماذج وت

ت�م تص�نیع ث�الث قط�ع م�ن ك�ل . ولمدة ساعتین إلكم�ال التص�لب (75ºC)في فرن درجة حرارتھ

لجمیع اإلختبارات والت�ي یختل�ف بنس�بة ال�راتنج ونس�بة التقوی�ة باأللی�اف وكم�ا موض�ح ف�ي نموذج

) .2-2(الجدول رقم

الجانب العملي : الفصل الثاني

9

والمالئم��ة (ASTM- E23)ت��م تص��نیع نم��اذج إختب��ار الص��دمة حس��ب المواص��فات القیاس��یة

عم��ق الح��ز ف��ي النم��اذج. (Charpy Impact)للفح��ص ف��ي جھ��از الص��دمة ن��وع ش��اربي

(0.5 mm) ونص�ف قط�ر قاع�دة الح�ز(0.25 mm) 1-2(الش�كل رق�م ) .45°(وبزاوی�ة ح�ز (

. نموذج إختبار مقاومة الصدمة یوضح

إختبار الصدمةتركیب نماذج ): 2-2(الجدول رقم

%)نسبة وزنیة (نسبة األلیاف %)نسبة وزنیة (نسبة الراتنج )القطعة(رقم النموذج

1 80 20

2 60 40

3 40 60

4 20 80

55 mm

5 m

m

10 mm

وذج إختبار مقاومة الصدمةنم) : 1- 2(الشكل رقم

الجانب العملي : الفصل الثاني

10

A

ER

(Impact Test) إختبار الصدمة 3.2

للتعرف (Charpy Impact Instrument)أستخدم جھاز فحص مقاومة الصدمة نوع شاربي

من المعادلة ویمكن حساب مقاومة الصدمة . على مدى مقاومة المادة المركبة لحمل الصدم

:التالیة

:حیث

R = مقاومة الصدمة(kj/m2) .

E = الشغل أو الطاقة.

A = مساحة المقطع العرضي لنموذج اإلختبار(mm2) .

الفصل الثالث

النتائج و املناقشة

النتائج والمناقشة : ثالثالفصل ال

(Introduction)ة ـــدمـــــــــاملق 1.3

تمتلك الخواص المیكانیكیة للمادة المركبة أھمیة كبیرة في مجال إستخدام ھكذا مواد ، حی�ث یج�ب

وم�ن خ�الل ھ�ذه اإلختب�ارات . لھا بكف�اءة أن تكون قیم ھذه الخواص عالیة ومقبولة حتى تؤدي عم

ألی��افبالمق��وى (SIROPOL 8340-PI)الب��ولي أس��تر غی��ر المش��بع الت��ي أجری��ت عل��ى رات��نج

مث�ل یي ذحصلنا على النت�ائج الموض�حة ف�ي المخط�ط البی�اني وال�أحادیة اإلتجاه -Eالزجاج نوع

.قیم مقاومة الصدمة نسبة إلى نسبة التقویة باأللیاف

یوض�ح ق��یم مقاوم��ة الص�دمة م��ع نس�بة التقوی��ة باأللی��اف ، حی�ث تعتب��ر مقاوم��ة ) 1-3(رق��م الش�كل

الص�دمة بش�كل ع�ام منخفض�ة للراتنج�ات نظ�را لھشاش��تھا ولك�ن بع�د تقویتھ�ا باأللی�اف ت�زداد قیم��ة

مقاومة الصدمة ویرجع السبب في ذل�ك إل�ى ك�ون األلی�اف س�وف تتحم�ل الج�زء األكب�ر م�ن طاق�ة

وھك�ذا ت�زداد مقاوم�ة الص�دمة م�ع . على المادة المركبة مما یحس�ن ھ�ذه المقاوم�ة الصدم المسلطة

%) 80(ولك�ن عن�د زی�ادة نس�بة األلی�اف إل�ى %) .60(و %) 40(زیادة نسبة التقویة باأللیاف إلى

ت�نخفض قیم�ة مقاوم�ة الص�دمة نظ��را لقل�ة كمی�ة ال�راتنج الت�ي تتغلغ��ل ب�ین األلی�اف وھ�و م�ا ی��دعى

.[11]مما یؤدي إلى خفض مقاومة الصدمة (Wetability)لل بقابلیة التب

الزجاج ألیافبالمقوى البولي أستر غیر المشبع لراتنج مقاومة الصدمة ): 1- 3(الشكل رقم

0 20 40 60 70

النتائج والمناقشة : ثالثالفصل ال

)Conclusions( اإلستنتاجات 2.3

:من خالل النتائج التي تم الحصول علیھا یمكن الخروج باإلستنتاجات التالیة

ــراتنج إنخف��اض ق��یم الخ��واص المیكانیكی��ة - 1 كون��ھ م��ن الم��واد الب��ولي أس��تر غی��ر المش��بعل

.الھشة

بع�د تقویت�ھ بألی�اف الب�ولي أس�تر غی�ر المش�بعلراتنج تحسن قیم ھذه الخ�واص المیكانیكی�ة - 2

اإلتجاه ، وتزداد قیم الخواص المیكانیكیة مع زیادة نسبة األلی�اف المض�افة الزجاج أحادیة

. إلیھ

م��ن األلی���اف نظ���را %) 80(إل���ى نس���بة إنخف��اض قیم���ة مقاوم��ة الص���دمة عن���د الوص��ول - 3

.إلنخفاض قابلیة التبلل

)Recommendations( التوصيات 3.3

إختب�ارات میكانیكی�ة أخ�رى مث�ل إختب�ار مقاوم�ة اإلنض�غاط والص�الدة عل�ى الم�ادة إجراء -1

. المركبة

. عد التقویة باأللیافإجراء إختبار الموصلیة الحراریة لراتنج البولي أستر قبل وب -2

ذل�ك ودراس�ة ت�أثیر الكاربون وألیاف ك�یفالرتقویة راتنج البولي أستر غیر المشبع بألیاف -3

. على الخواص المیكانیكیة

ادرــــــــــــاملص

المصادر

13

1- P. Vincenzini and M. Singh “Mechanical properties of araldite matrix

composites reinforced with hybrid carbon - kevlar fibers” , TransTech

Publications, 2006 .

2- Liyong Tong ,Adrian P.Mouritz ,Michael K.Bannister “3D Fiber

Reinforced Polymer Composites” , Journal of Al-Qadisiya for

Engineering Sciences , Vol 3 , No 1 ,pp.44 – 50 , 2010 .

3- P.K. Mallick “Fiber-reinforced composites: materials, manufacturing,

and design”, 3rd Edition , CRC Press, Nov , 2007 .

4- Ali I.Al-Mosawi “Study of some mechanical properties for polymeric

composite material reinforced by fibers ” , Journal of Al-Qadisiya for

Engineering Sciences , Vol 2 , No 1 ,pp.14 – 24 , 2009 .

5- B.A.Azhdar “Impact Fracture Toughness of Fiber Reinforced Epoxy

Resin” ,M.SC Thesis ,U.O.T ,Iraq , 1992 .

6- Morom G. , Drukkler E. , Weinberg A. ,and Banbaji J. 1986 .Impact

behavior of Carbon / Kevlar Hybrid Composites , Composites , 17 (2),

150-153.

7- Ali I.Al-Mosawi et al “Difference fibers reinforcement percentage and

its effect on mechanical properties of thermosetting resins” , Al-

Qadisiya Journal For Engineering Science ,Special Issue, 2nd

Conference of Engineering College , Al-Qadisiya University ,19-20

October , 2009.

المصادر

14

8- Ali I.Al-Mosawi “Study the effect of reinforcing fibers on some

mechanical properties of advanced composite materials” , Journal of

Al-Qadisiya for Engineering Sciences , Vol 3 , No 4 ,pp.163 – 169 ,

2010 .

9- Freedonia “Glass Fibers”, US Industry Forecasts to 2011 and 2016,

2007.

10 - E.P.DeGarmo, J.T. Black, and R.A. kohser “ Materials and

processes in Manufacturing ” , 10th Edition , john Wiley & Sons ,

2008 .

11- Ali I.Al-Mosawi “Mechanical Properties of Plants - Synthetic

Hybrid Fibers Composites” , Research Journal of Engineering

Sciences , Vol. 1 ,No 3, pp.22-25, 2012.