I. Tổng quan về nghiên cứu
Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của tỉ lệ sợi đến độ bền kéo và uốn của vật liệu composite trong công nghệ ép phun. Các vật liệu composite, đặc biệt là những loại gia cường bằng sợi thủy tinh, đã được chứng minh là có khả năng cải thiện đáng kể các tính chất cơ học. Việc sử dụng sợi composite trong các ứng dụng kỹ thuật ngày càng trở nên phổ biến nhờ vào những ưu điểm vượt trội như trọng lượng nhẹ và khả năng chống ăn mòn. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về mối quan hệ giữa tỉ lệ thành phần sợi và các chỉ số cơ tính của vật liệu, từ đó giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và ứng dụng thực tiễn của vật liệu composite.
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ vật liệu, việc nghiên cứu tỉ lệ sợi trong vật liệu composite trở nên cần thiết. Các ứng dụng trong ngành công nghiệp yêu cầu vật liệu có độ bền cao và trọng lượng nhẹ. Nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về tính năng vật liệu mà còn mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các sản phẩm mới trong lĩnh vực công nghệ ép phun. Đặc biệt, việc tối ưu hóa tỉ lệ sợi có thể dẫn đến việc cải thiện đáng kể độ bền kéo và uốn, từ đó nâng cao hiệu suất của sản phẩm cuối cùng.
II. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu được áp dụng trong luận văn này bao gồm việc chế tạo mẫu thử và thực hiện các thí nghiệm để đánh giá độ bền kéo và độ bền uốn của vật liệu composite. Các mẫu thử được chế tạo với các tỉ lệ sợi khác nhau (0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%) bằng phương pháp ép phun theo tiêu chuẩn ISO. Các thí nghiệm được thực hiện để đo lường mô đun đàn hồi kéo và mô đun đàn hồi uốn. Kết quả thu được sẽ được phân tích để xác định mối quan hệ giữa tỉ lệ sợi và các chỉ số cơ tính của vật liệu. Phương pháp này không chỉ đảm bảo tính chính xác mà còn giúp so sánh hiệu quả giữa các mẫu thử khác nhau.
2.1. Quy trình thí nghiệm
Quy trình thí nghiệm bao gồm các bước chuẩn bị mẫu, thực hiện thí nghiệm kéo và uốn, và phân tích kết quả. Mẫu thử được chế tạo từ polyamide 6 (PA6) và sợi thủy tinh ngắn. Các thí nghiệm được thực hiện theo tiêu chuẩn ISO 527 cho độ bền kéo và ISO 178 cho độ bền uốn. Kết quả thí nghiệm sẽ được ghi nhận và phân tích để đưa ra những nhận định về ảnh hưởng của tỉ lệ sợi đến các chỉ số cơ tính. Việc sử dụng ảnh SEM để phân tích bề mặt đứt gãy cũng sẽ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế phá hủy của vật liệu.
III. Kết quả và thảo luận
Kết quả nghiên cứu cho thấy độ bền kéo của vật liệu composite gia cường tăng khi tỉ lệ sợi tăng từ 0% đến 10%. Cụ thể, mẫu PA6-10%GF có độ bền kéo lớn hơn 26,91% so với PA6 nguyên chất. Tuy nhiên, khi tỉ lệ sợi tăng từ 10% đến 30%, độ bền kéo lại giảm. Tương tự, độ bền uốn cũng có xu hướng tăng từ 0% đến 15% và giảm khi tỉ lệ sợi vượt quá 15%. Những kết quả này cho thấy rằng có một ngưỡng tối ưu cho tỉ lệ sợi trong vật liệu composite, sau đó các tính chất cơ học sẽ không còn cải thiện nữa.
3.1. Phân tích kết quả
Phân tích kết quả cho thấy rằng mô đun đàn hồi kéo và mô đun đàn hồi uốn của vật liệu composite cũng tăng theo tỉ lệ sợi. Điều này cho thấy rằng việc gia cường bằng sợi thủy tinh không chỉ cải thiện độ bền mà còn làm tăng khả năng chịu lực của vật liệu. Hơn nữa, việc sử dụng ảnh SEM để phân tích bề mặt đứt gãy cho thấy rằng cơ chế phá hủy của vật liệu thay đổi tùy thuộc vào tỉ lệ sợi. Khi tỉ lệ sợi thấp, sự trượt của sợi trên nền là nguyên nhân chính gây ra sự phá hủy, trong khi ở tỉ lệ sợi cao, sự đứt gãy của sợi trở thành yếu tố chính.
IV. Kết luận và đề xuất
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng tỉ lệ sợi có ảnh hưởng đáng kể đến độ bền kéo và độ bền uốn của vật liệu composite trong công nghệ ép phun. Kết quả cho thấy rằng có một tỉ lệ tối ưu cho việc gia cường bằng sợi thủy tinh, từ đó giúp cải thiện đáng kể các tính chất cơ học của vật liệu. Đề xuất cho các nghiên cứu tiếp theo là mở rộng phạm vi nghiên cứu với các loại sợi khác nhau và các điều kiện ép phun khác nhau để tìm ra các giải pháp tối ưu hơn cho việc sản xuất vật liệu composite.
4.1. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo
Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc khảo sát ảnh hưởng của các loại sợi khác nhau đến tính chất của vật liệu composite. Bên cạnh đó, việc nghiên cứu các điều kiện ép phun khác nhau cũng sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm. Việc áp dụng các công nghệ mới trong sản xuất vật liệu composite cũng cần được xem xét để cải thiện hiệu suất và tính ứng dụng của vật liệu trong thực tế.
