Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Nghiên cứu độ bền của vật liệu composite chế tạo bằng phương pháp VARTM

Vật liệu composite là một loại vật liệu tổ hợp, được tạo ra từ hai hoặc nhiều vật liệu khác nhau nhằm tạo ra một sản phẩm mới với tính năng vượt trội hơn so với các vật liệu thành phần ban đầu. Các đặc tính nổi bật của vật liệu composite bao gồm độ bền cao, nhẹ, khả năng chống ăn mòn tốt và tính linh hoạt trong thiết kế. Những đặc điểm này đã giúp vật liệu composite trở thành lựa chọn phổ biến trong nhiều lĩnh vực như hàng không, ô tô, và xây dựng. Việc sử dụng vật liệu composite không chỉ giúp giảm trọng lượng sản phẩm mà còn nâng cao hiệu suất và độ bền của các cấu trúc. Theo nghiên cứu, vật liệu composite có thể được ứng dụng trong các sản phẩm như khung xe, chi tiết máy bay, và các thiết bị thể thao. Sự phát triển của công nghệ chế tạo vật liệu composite đã mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp, đặc biệt là trong việc tối ưu hóa chi phí và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Phương pháp VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) là một trong những kỹ thuật tiên tiến trong sản xuất vật liệu composite. Phương pháp này sử dụng chân không để hút nhựa vào khuôn chứa các sợi gia cường, giúp đảm bảo sự phân bố đồng đều của nhựa trong cấu trúc composite. VARTM không chỉ giúp giảm thiểu lượng nhựa thừa mà còn cải thiện chất lượng bề mặt của sản phẩm. Quy trình VARTM bao gồm các bước chuẩn bị khuôn, lắp đặt sợi gia cường, và cuối cùng là bơm nhựa vào khuôn dưới áp suất chân không. Kết quả thu được từ các thí nghiệm cho thấy rằng VARTM có thể tạo ra các mẫu composite với độ bền cao và tính chất cơ học ổn định. Việc áp dụng VARTM trong sản xuất vật liệu composite không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất, từ đó nâng cao khả năng cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường.

Đánh giá độ bền của vật liệu composite là một yếu tố quan trọng trong việc xác định khả năng ứng dụng của chúng trong thực tế. Các chỉ tiêu chính được xem xét bao gồm độ bền kéo, độ bền uốn, và mô đun đàn hồi. Thí nghiệm được thực hiện theo tiêu chuẩn ASTM D3039, cho phép xác định các thông số cơ học của mẫu composite chế tạo bằng phương pháp VARTM. Kết quả cho thấy rằng tỷ lệ sợi gia cường và cách phân bố sợi có ảnh hưởng lớn đến các thuộc tính cơ học của vật liệu composite. Cụ thể, khi tỷ lệ sợi gia cường tăng, độ bền kéo và độ bền uốn của mẫu cũng tăng theo. Điều này chứng tỏ rằng việc tối ưu hóa tỷ lệ sợi là rất cần thiết để đạt được sản phẩm có độ bền cao nhất. Những kết quả này không chỉ có giá trị trong nghiên cứu mà còn có thể áp dụng trong thực tiễn sản xuất, giúp cải thiện chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

Ứng dụng của vật liệu composite ngày càng trở nên đa dạng và phong phú trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong ngành hàng không, vật liệu composite được sử dụng để chế tạo các bộ phận của máy bay, giúp giảm trọng lượng và tiết kiệm nhiên liệu. Trong ngành ô tô, vật liệu composite được ứng dụng để sản xuất các chi tiết nhẹ, bền và có khả năng chống ăn mòn cao. Ngoài ra, vật liệu composite cũng được sử dụng trong xây dựng, sản xuất thiết bị thể thao, và nhiều lĩnh vực khác. Sự phát triển của công nghệ chế tạo vật liệu composite như VARTM đã mở ra nhiều cơ hội mới cho các ứng dụng này. Việc nghiên cứu và phát triển vật liệu composite không chỉ giúp nâng cao hiệu suất sản phẩm mà còn góp phần bảo vệ môi trường thông qua việc giảm thiểu chất thải và tiết kiệm tài nguyên.