استفاده از امواج فراصوتی و پردازش تصویر در تحلیل فرمول‏بندی لاستیک تقویت شده با نانورس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک و مواد، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک و مواد، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران

چکیده

نانورس به منظور تقویت خواص مکانیکی لاستیک به ترکیب آن افزوده می­شود. در این پژوهش از روش غیر مخرب آزمون فراصوتی برای بررسی فرمول‏بندی لاستیک تقویت شده با نانورس استفاده شده است. در این روش زمان بین ارسال و بازتاب امواج صوتی با بسامد بالا اندازه­گیری می­شود. سرعت انتشار امواج طولی از تقسیم طول نمونه بر زمان رفت و برگشت امواج بدست می­آید. در مطالعه حاضر با توجه به انعطاف­پذیری مواد لاستیکی، برای اندازه­گیری ضخامت نمونه از روش پردازش تصویر استفاده گردید. با تغییر درصد عناصر تشکیل­دهنده لاستیک تقویت شده با نانورس، خواص فیزیکی و مکانیکی آن تغییر نموده و در نتیجه آن سرعت انتشار امواج صوتی در لاستیک تقویت شده با نانورس تغییر خواهد نمود. به منظور بررسی فرمول‏بندی لاستیک تقویت شده با نانورس، ابتدا تعدادی نمونه با فرمول‏بندی‏های متفاوت تهیه گردید و برای هرکدام از نمونه­ها، سرعت انتشار امواج فراصوتی طولی اندازه­گیری گردید. به منظور صحت­سنجی نمونه دیگری با فرمول‏بندی جدید ساخته شد و سرعت انتشار امواج فراصوتی طولی در آن اندازه­گیری گردید. بررسی نتایج بدست آمده از آزمایش­ها و مدل رگرسیونی پیاده­سازی شده نشان داد که می­توان با داشتن فرمول‏بندی لاستیک تقویت شده با نانورس سرعت انتشار امواج فراصوتی طولی را در لاستیک­ها بدست آورد. دستاورد بدست آمده از نتایج پژوهش در آنالیز لاستیک­های تولید شده و حفظ فرمول‏بندی مد نظر خطوط تولید کاربرد دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Varghese, S., Karger-Kocsis, J. , Natural rubber-based nanocomposites by latex compounding with layered silicates, Polymer, Vol. 44, pp. 4921-4927, 2003.
[2] Lee, K.Y., Goettler, L. A., Structure-property relationships in polymer blend nanocomposite, Polymer Engineering and Science, Vol. 44, pp. 1103-1111, 2004.
[3] Mathew, S., Varghese, S., Rajamal, G., Thomas, P.C., Dipping characteristics of layered silicates-natural rubber latex nanocomposites, Journal of Applied Polymer Science, Vol.104, pp. 58-65, 2007.
[4] Lu, Y.L., Li, Z., Yu, Z.Z., Tian, M., Zhang, L.Q., Mai, Y.W., Microstructure and properties of highly filled rubber/clay nanocomposites prepared by melt blending, Composites Science and Technology, 67, pp. 2903-2913, 2007.
[5] Rajendran V., Muthu Kumaran S., Jayakumar T., Palanichamy P., Shankar P., Baldev, Microstructure and ultrasonic behaviour on thermal heat-treated
Al–Li 8090, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 478, pp.147-153, 2009.
[6] Afifi A., El Sayed M., Ultrasonic properties of ENR-EPDM rubber blends, Polymer Bulletin, Vol. 50, No. 1, pp. 115-122, 2003.
[7] El-Hadek M., Fracture mechanics of rubber epoxy composites, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 45, No. 9, pp. 4046-4054, 2014.
[8] Kerdtongmee P., Pumdaung C., Danworaphong S., Quantifying Dry Rubber Content in Latex Solution Using an Ultrasonic Pulse, Measurement Science Review, Vol. 14, No. 5, pp.252-256, 2014.
[9] Higazy A.A., Afifi H., Khafagy A.H., El-Shahawy M.A., Mansour A.M., Ultrasonic studies on polystyrene/styrene butadiene rubber polymer blends filled with glass fiber and talc, Ultrasonics, Vol. 44, No. 1, pp.1439-1445, 2006.
[10] Taheri M., Foorginejad A., Shiva M., Emam S. M., Haddadi A., Investigation of rubber formulation by measuring ultrasonic propagation velocity, Journal of  solid and fluid mechanics, Vol. 6, No. 2, pp.285-294, 2016.
[11] Hocine, N.A., Mederic, P., Aubry, T., Mechanical properties of polyamide-layered silicate nanocomposite and their relation with structure, Polymer Testing, 27, pp. 330-339, 2008.
[12] Lopez-Manchado, M.A., Herrero, B., Arroyo, M., Preparation and characterization of organoclaynanocomposites based on natural rubber,  Polymer International, 52, pp. 1070-1077, 2003.
[13] Bi Z. M., Lihui W., Advances in 3d data acquisition and processing for industrial applications, Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, Vol. 26, pp.  403–413, 2010.
[14] Basaca-Preciado L.C., Sergiyenko O.Y., Rodriguez-Quinonez J.C., Rivas-Lopez M., Optoelectronic 3D laser scanning technical vision system based on dynamic triangulation, Photonics Conference (IPC), pp:648-649, 2012.
[15] Khalil, Kh., Khatibi, S., & Emam, S. M. Improving the Accuracy of Laser Scanning using Dithering Technique and Simultaneous Laser and Camera Calibration. Journal of the Mechanical Engineering, The university of Tarbiat Modares, 13(2), 79-92, 2013. (in Persian).
[16] Hall B., John V., Non-destructive testing, pp. 63-95, London: Macmillan Education, 1988.
[17] Hamidnia M., Honarvar F., Khorsand H., Accurate measurement of mechanical properties of tempered microstructures of AISI D6 alloy steel by ultrasonic nondestructive method, Modares Mechanical Engineering, Vol. 12, No. 4, pp. 48-58, 2012. (in Persian).