استفاده از مواد مرکب یا کامپوزیتی

آیا از سالم‌بودن سیلندرهای کامپوزیتی خود اطمینان دارید؟
از گذشته تا امروز در ساخت سیلندرهای تنفسی و مخزن سوخت خودروها از آلیاژ فولاد استفاده می‌شده است. اما به دلیل بعضی نقاط ضعف سیلندرهای فولادی مانند: خطر انفجار (درهنگام ضربه) و آسیب‌پذیری در برابر خوردگی، استفاده از مواد کامپوزیتی و فلزات اسفنجی در ساخت مخزن یا سیلندر و یا تغییر در هندسه و شکل سیلندر به عنوان راهکار جایگزین مورد استفاده قرار گرفته است که نقش بسزایی در افزایش مقاومت نسبت به ضربه، به ویژه در مخازن ذخیره سوخت خودروها دارد.

بر این اساس یافتن یک روش مناسب جهت افزایش مقاومت در برابر ضربه و کاهش خطرات ناشی از ضربه مکانیکی، یک امر حیاتی می‌باشد که این روش‌ها را همان طور که بیان شد، به دو دسته کلی می‌توان تقسیم‌بندی نمود:
الف- تغییر در مواد مورد استفاده در ساخت سیلندر که می‌توان به استفاده از مواد کامپوزیتی و مواد اسفنجی (فلزات و پلیمرهای اسفنجی) اشاره نمود.
ب- تغییر در هندسه و ساختار سیلندر، به عنوان مثال استفاده از ساختار مشبکی
در ادامه بطور خلاصه این روش‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهیم:

استفاده از مواد مرکب یا کامپوزیتی
امروزه مواد کامپوزیتی در ساخت سازه‌های مختلف، کاربردهای فراوانی پیدا کرده است. در دهه ۶۰ میلادی، سیلندرهای کامپوزیتی برای صنایع هوا فضا و از سال ۱۹۹۲ برای ذخیره گاز طبیعی فشرده در صنایع خودروسازی به کار می‌روند. این سیلندرها معمولاً از پیچیدن الیاف کربن، فایبرگلاس، کولار یا دیگر فیبرهای آرامید با رزین اپوکسی روی یک لایه داخلی آلومینیومی سبک وزن ساخته می‌شوند. استفاده از مواد کامپوزیت، نسبت به فلزات در ساخت سیلندر مزایایی دارد که به چند نمونه از آنها اشاره می‌کنیم:
الف- در زمینه حمل و نقل، وزن نقش قابل توجهی دارد که با استفاده از مواد کامپوزیت می‌توان حتی تا ۷۰ درصد وزن را کاهش داد.
ب- قابلیت تحمل فشارهای بالا به گونه‌ای که برخی از این سیلندرها می‌توانند حتی تا فشار psi 10000 را تحمل نمایند.
ج- با توجه به شکل ظاهری خاص سیلندر در خلال تولید آن به روش پیچش الیاف (کامپوزیتی)، خیلی کمتر از حالتی است که از فولاد استفاده می شود.
د- با استفاده از سیلندرکامپوزیتی در مخازن ذخیره سوخت خودروها، می‌توان امکان انفجار در آتش‌سوزی را کاهش داد.
ه- مواد کامپوزیتی مقاومت بسیار خوبی در برابر ضربه دارند. تحقیقاتی که بر روی ساختارهای کامپوزیتی غیر مسطح انجام شد، نشان داد که میزان انرژی جذب‌شده در این مواد، خیلی بیشتر از مواد فلزی مانند آلومینیوم و فولاد است.
پارامترهای مختلفی در میزان انرژی جذب شده توسط مواد کامپوزیتی موثرند که یکی از آنها ماتریس جذب انرژی و نوع مواد فیبر است.

البته یک نقطه ضعف سیلندرهای کامپوزیتی نسبت به فولادی، حساس‌بودن آنها به آسیب و صدمات روی بدنه سیلندر مانند: خراشیدگی، کنده‌گی یا بریدگی می‌باشد که باید در حین بازرسی و آزمون به آن توجه کرد.

به دلیل نقش حساسی که سیلندرهای تنفسی، مخازن ذخیره سوخت خودروها و سیلندرهای گاز صنعتی دارند، بازرسی دوره‌ای آنها از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار بوده و باید در مدت زمان تعیین‌شده، توسط سازنده سیلندر یا استاندارد مربوطه، تحت بازرسی‌های دوره‌ای ازجمله: بازرسی چشمی با چشم مسلح و غیر مسلح شامل: بازرسی رزوه‌ها و داخل و خارج آن و همچنین آزمون هیدرواستاتیک قرار گیرند. شیر سیلندر نیز باید از نظر ظاهری مورد بررسی قرار گیرد. به طور مثال در مورد سیلندرهای تنفسی، می‌بایست در فشارهای ۱ ، ۱۰ و ۳۰۰ بار تست شود تا صحت کارکرد آن تایید شود که این بازرسی‌ها تنها در آزمایشگاه‌های مورد تایید سازمان ملی استاندارد کشور مربوطه، قابل انجام می‌باشد.