استانداردها در مواد كامپوزیتی

[P O U R I A]

با توجه به اهمیت استانداردها در طراحی، ساخت و كنترل كیفیت كامپوزیت ها، بررسی استانداردهای موجود در بخش های مختلف صنعت كامپوزیت از اهمیت خاصی برخوردار می گردد. در مورد استانداردسازی مواد كامپوزیتی سازمان ها و موسسات زیادی در سراسر دنیا فعالیت می نمایند كه به تدوین و ثبت استانداردها می پردازند. هر كدام از این سازمان ها در صنعت كامپوزیت ها، در سطح ملی و یا بین المللی به عنوان یك مرجع در نظر گرفته می شوند. موسسات تحقیقاتی كه در زمینه طراحی كامپوزیت ها و روش های آزمایش آنها فعالیت می كنند، با همكاری و حمایت سازمان های مرجع در زمینه كامپوزیت ها استانداردهای مختلفی تدوین نموده اند. در زمینه آزمایش، طراحی و تهیه استاندارد مواد كامپوزیتی، پیشگامان استانداردسازی با مراكز تحقیقاتی همكاری داشته اند.


جایگاه استانداردسازی در صنعت
در جدید ترین تحقیق انجام شده توسط سازمان استاندارد انگلستان، استاندارد سازی به عنوان چهارمین موضوع مهمی كه بر صنعت طولانی ترین تاثیر را دارد، شناخته شده است. دیگر موضوعات مهم در صنعت عبارتند از:

• بهبود روش های ساخت
•تاثیرات محیطی مانند آلودگی به عنوان عوامل منفی و انرژی های تجدیدپذیر و وزن كم به عنوان عوامل مثبت
• كمبود مهارت كاری
• از مهمترین عوامل بازدارنده رشد بازار كامپوزیت ها، مشكللات و هزینه بالای تهیه اطلاعات كافی از مواد مورد انتخاب، ارزیابی كیفیت و اهداف طراحی می باشند.​

استانداردسازی غالباً به عنوان یك بخش ملال آور و غیر قابل اجتناب در صنعت شناخته می شود. این امرباعث كاهش فعالیت شركت ها در استانداردسازی و كاهش حمایت از استانداردهای ملی شده است. استانداردسازی ضعیف منجر به هزینه های گزاف برای شركت ها شده، ضمن اینكه مانع حضور شركتها در بازارهای جهانی می شود. برعكس با استانداردسازی خوب در فرآیند ساخت، هزینه قابل توجهی صرفه جویی می شود. به علاوه به مصرف كننده اطمینان می دهد كه محصول كیفیت خوبی داشته وبرای هدف تعیین شده قابل استفاده است. همچنین برای ورود به بازارهای جهانی و رقابت با دیگر شركت ها راه باز می نماید.
به منظور افزایش استفاده كمی و كیفی از استانداردها، در زیر پیشنهادهایی ارائه شده است:

• با برقراری ارتباط بین صنعت و سازمان های بین المللی فعال در زمینه تدوین استانداردها، می توان در زمینه كامپوزیتها از جدیدترین استانداردها و كدهای منتشر شده توسط این سازمان استفاده كرد.
• ارتباط با موسسات تحقیقاتی فعال در زمینه ایجاد استانداردها می تواند كدهای طراحی مورد نیاز در زمینه كامپوزیت ها را افزایش دهد. همچنین استفاده از این كدها می تواند اطلاعات مورد نیاز برای آموزش مهندسین را تامین نماید.
• علاوه بر این، صنعت باید با موسسات تحقیقاتی و سازمان های استاندارد سازی در جهت توسعه و انتشار اطلاعات مفید در زمینه استانداردسازی همكاری نماید.
• در این بین استفاده از سازمان هایی جهت ساماندهی و تامین بودجه مورد نیاز فعالیت های تحقیقاتی ضروری است.​

سازمان های فعال در تدوین و ثبت استاندارد مواد كامپوزیتی
درزمینه تدوین و ثبت استانداردهای مواد كامپوزیتی، سازمان های مختلفی فعالیت می نمایند. این سازمان ها در سطح بین المللی به عنوان مرجعی جهت تنظیم و استفاده از استانداردهای مناسب با نیاز صنعت بوده، كشورهای مختلف دنیا از استانداردهای به ثبت رسیده توسط این سازمان ها در بخش طراحی، ساخت و تجارت استفاده می نمایند. سازمان های فعال در زمینه تنظیم استانداردها عبارتند از:

1- انجمن آزمایش و مواد آمریكا ASTM (American Society for Testing and Materials)
2- سازمان بین المللی استانداردسازی ISO: (International Organization for Standardization)
3- كمیته اروپایی استانداردسازی CEN: ( European Committee for Standardization)
4- استاندارد انگلستان BS: (Biritish Standard)
5- كمیته استانداردهای صنعتی ژاپن JISKJapanese Industrial Standards Committee)
6- انجمن عرضه كنندگان مواد كامپوزیتی پیشرفته SACMA: (Suppliers of Advanced Composite Materials Association) ASTM​

منبع: موسسه كامپوزیت ایران- نشریه كامپوزیت

 

[P O U R I A]

ASTM یكی از بزرگترین سازمان ها در زمینه استانداردسازی مواد، محصولات، سیستم ها و سرویس ها می باشد. این سازمان در تامین اطلاعات پایه ای در زمینه طراحی، ساخت و تجارت در بازار های جهانی نقش مهمی ایفا می نماید. این سازمان در سال 1894 كار خود را با تحقیق بر روی شكست مداوم ریل های فولادی خطوط راه آهن آغاز كرد و اكنون با بیش از یك قرن تجربه فعالیت خود را در بیش از 130 كمیته تخصصی در موضوعات مورد نیاز صنعت گسترش داده است.
ASTM در زمینه استانداردسازی با سازمان های مختلفی همكاری دارد كه در زیر مهمترین این سازمان ها به همراه جدید ترین فعالیت های مشترك آورده شده است.

• فعالیت با MIL-HDBK-17 درزمینه روش های آزمایشات و جهت دهی آنها
• فعالیت با SAE در زمینه مشخصات مواد كامپوزیتی
• افزایش ارتباط بین استانداردسازی و صنعت هواپیمایی غیر نظامی
• ادامه رابطه با كمیته پلاستیك ISO, ASTM D20 و یگر گروه ها در صورت نیاز​

استانداردهای اخیر ASTM

• D6641 روش های آزمایش جهت تعیین رفتار فشاری لایه های كامپوزیت با ماتریس پلیمری به كمك فیكسچرهای ایجاد كننده بارهای تركیبی
• D6742 آزمایشات كششی و فشاری لایه های كامپوزیت با ماتریس پلیمری سوراخ شده
• D6671 روش آزمایش جهت تعیین چقرمگی شكست مود I و مود II لایه های با الیاف تك جهته​

ISO
ISO – شبكه ای از موسسات ملی استاندارد از 156 كشور دنیا می باشد كه هر كدام از این كشورها دارای یك حق رای می باشند. این سازمان از 229 كمیته تشكیل شده كه روی موضوعات مختلف مرتبط با صنعت فعالیت دارند. این سازمان سالی یك بار با حضور نمایندگان هر كمیته و نمایندگانی از كشورهای عضو تشكیل جلسه می دهد. بر عكس ASTM، این سازمان در زمینه مواد كامپوزیتی دارای كمیته ای مجزا نمی باشد.ISO فعالیت خود را در زمینه كامپوزیت ها در چند زیر كمیته از كمیته اصلی مواد پلاستیكی TC61 انجام می دهد. این كمیته ها عبارتند از:

• خواص مكانیكی TC61/SC13
• محصولات TC61/SC11
• كامپوزیت ها و الیاف تقویت كننده TC61/SC13​

تعدادی از كشورهای عضو دارای سازمان های مستقل بوده كه در زمینه ایجاد و توسعه استانداردسازی در زمینه مواد كامپوزیتی با ISO همكاری دارند. از جمله می توان به موسسه ملی استاندارد انگلستان (BSI)، موسسه ملی استاندارد ژاپن (JISC)، موسسه ملی استاندارد آمریكا (ANSI) اشاره نمود.
جدید ترین استانداردهای تدوین شده توسط زیر كمیته كامپوزیت ها و الیاف تقویت كننده TC61/SC13 عبارتند از:

1- درزمینه پلاستیك های تقویت شده به كمك الیاف استاندارد های زیر تدوین شده است:​

- روش تولید صفحات آزمایش ISO-1268-2:2005
- تعیین خواص خستگی در شرایط بارگذاری سیكلی ISO 13003:2003​

2- ایزو در زمینه الیاف كربن استانداردهای زیر را تدوین كرده است:​

- تعیین چگالی ISO 10548:2002
- تعیین خواص كششی الیاف آغشته به رزین ISO 10618:2004​

• استانداردهای در حال تدوین ایزو عبارتند از:

- كامپوزیت های تقویت شده به كمك كربن
- تعیین رفتار فشاری بعد از ضربه ISO/ WD 18352
- روش تعیین میزان رزین و الیاف ISO/DIS 14127.3​

CEN
این سازمان یك كمیته اروپایی می باشد كه در سال 1961 با هدف استانداردسازی، با مشاركت اتحادیه اقتصاد اروپا تشكیل شد. در حال حاضر این سازمان در جهت تنظیم استاندارد به منظور پیشرفت در تجارت آزاد، افزایش كیفیت محصولات، حفاظت از محیط زیست و استفاده از تحقیقات با اتحادیه اروپا و اتحادیه اقتصاد اروپا همكاری دارد.
CNE كمیته یا زیر كمیته مجزایی در زمینه مواد كامپوزیتی را دارا نیست. بدین ترتیب كه در زمینه مواد كامپوزیتی كمیته تخصصی پلاستیك ها 249 TCبه فعالیت می پردازد. این كمیته از تعدادی زیر كمیته تشكیل شده كه در هر كدام به نحوی در زمینه مواد كامپوزیتی تحقیق می كنند.


جدید ترین استانداردهای تدوین شده CEN
در ادامه به چند نمونه از جدید ترین استانداردهای تدوین شده توسط CEN اشاره می شود. نكته مورد توجه این است كه این سازمان در زمینه تدوین استاندارد با سازمان های BS و ISO از ارتباط محكمی برخوردار می باشد. بنابراین تعدادی از استانداردهای تدوین شده، در سازمان ISO یا BS نیز موجود می باشند.
1- لایه هایی با مقاومت بالا(HPL)
بخش 1- مقدمه و اطلاعات عمومی EN 438-1:2005
بخش 2- تعیین ویژگی ها EN 438-2:2005
2- تعیین نرمی و صلبیت پلاستیك های تقویت شده به كمك الیاف شیشه EN 14447:2005

BSI
BSI سازمان استاندرد كشور انگلستان می باشد. این سازمان در زیر كمیته ای به نام گرما سخت های تقویت شده با الیاف PRI/042 از كمیته مواد در زمینه كامپوزیت ها فعالیت می كند. به علاوه زیر كمیته سازه های تقویت شده پلاستیكی ACE/065/06/4 از كمیته مهندسی هوافضا به فعالیت می پردازد. این سازمان به طور گسترده یا با سازمان ISO همكاری دارد. بیشتر استانداردهای به ثبت رسیده توسط این سازمان حاصل كار تحقیقاتی موسسه NPL می باشد.

JISC
در قاره آسیا كشور ژاپن به عنوان پیشرفته ترین كشور در زمینه صنعت كامپوزیت فعالیت دارد. به همین خاطر كمیته ملی استاندارد كشور ژاپن (JISC) در زمینه تدوین استانداردهای مواد كامپوزیت بخشی فعال تشكیل داده است. این سازمان در سطح بین المللی در زمینه استاندارد مواد كامپوزیتی با سازمان ISO و انجمن مواد كامپوزیتی و موسسه ملی مواد در كشور ژاپن همكاری می نماید.

SACMA
در زمینه كامپوزیت ها فعالیت دارند، از این موضوع اطلاع دارند كه تعیین خواص مكانیكی و تغییر كیفیت مواد یك كار پیچیده می باشد. گرچه تعیین خواص مكانیكی و تغییر كیفیت مواد یك كار پیچیده می باشد. گر چه ASTM استانداردهای زیادی را در زمینه تعیین خواص ایجاد نموده است، اما در بعضی از موارد هنوز درزمینه مناسب ترین و دقیق ترین روش تردید هایی وجود دارد. برای پر كردن این خلاء SACMA هند بوكی با عنوان روش های آزمایش ارائه داده است. این هند بوك شامل 27 روش برای آزمایش مواد كامپوزیتی بوده، خواص مقاومتی، سفتی و فیزیكی را پوشش می دهد. همچنین قابل ذكر است كه این هند بوك به عنوان مجموعه روش های معتبر در آزمایش مواد كامپوزیتی در كنار استاندارد ASTM در هند بوك MILارائه شده است.
هر روش با پسوند SRM و شماره 1 تا 27 مشخص می شود. تمام این روش ها در سال 1994 منتشر شده، به استثناء روش SRM 27-98 كه در سال 1998 منتشر شده است. این روش به طور كلی به دو بخش تقسیم می شوند:
1- آزمایش مكانیكی مواد كامپوزیتی
2- آزمایش فیزیكی اجزاء مواد
این روش به 12 بخش تقسیم شده است و هر كدام فرم مشتركی را دنبال می كند. این بخش ها شامل هدف، استانداردهای مرجع (شامل استانداردهای ASTM مربوطه)، خلاصه ای از روش آزمایش، نكات مهم و طرز استفاده، درجه اهمیت و سخت گیرانه بودن آزمایش، تجهیزات (نقشه ها)، نمونه ها (هندسه، چیدمان و نقشه ها)، شرایط، روند آزمایش، ارزیابی، محاسبات و گزارش می باشد.


تفاوت های بین ASTM و SACMA
تنها مقداری تفاوت جزئی با استاندارد ASTM وجود دارد. به عنوان مثال SRM IR-94 نسخه ای از استاندارد ASTM D695 می باشد كه تنها برای استفاده در پلاستیك های تقویت شده تغییر پیدا كرده است.
كسانی كه با استاندارد های بین المللی آشنا تر هستند ممكن است تفاوت های بیشتری را پیدا نمایند. به عنوان مثال SRM 2-94 آزمایش فشار بعد از ضربه را برای مواد كامپوزیتی پوشش می دهد. در حالی كه همانطور كه قبلاً بیان شد ASTM این روش را جزء فعالیت های اخیر خود قرار داده است. همچنین قابل ذكر است كه CRAG-403 روش دیگری برای آزمایش فشار بعد از ضربه است. در روش SRM از وزنه و در روش CRAG از پاندول استفاده می شود.
یكی دیگر از بخش هایی كه SRM آن را پوشش می دهد، آزمایشات فیزیكی می باشد. روش های ارائه شده در این قسمت برای بازرسی كیفیت در طول پروسه ساخت یا بازرسی مواد قبل از استفاده در ساخت را شامل می شوند.
آزمایشات فیزیكی می تواند به طور كلی به دو بخش تقسیم شود:

- خصوصیات الیاف كربن (جرم در واحد طول، ابعاد و ...)
- خصوصیات آماده سازها (دمای گذرا، محتوای رزین، میزان چسبندگی الیاف)​