Προσδιορισμός Θερμικών Ιδιοτήτων Θερμοπλαστικών υλικών μέσω της κατεργασίας κοπής

Abstract

H παρούσα Διπλωματική Εργασία έχει ως στόχο την μελέτη των θερμικών ιδιοτήτων δύο θερμοπλαστικών υλικών, του Πολυβινυλοχλωριδίου (PVC) και του Πολυκαρβονικού (PC). Οι δύο θερμικές ιδιότητες των υλικών που μελετήθηκαν είναι η θερμική αγωγιμότητα και η ειδική θερμοχωρητικότητα. Οι ιδιότητες αυτές των υλικών έχουν απασχολήσει αλλά και συνεχίζουν να απασχολούν την επιστημoνική κοινότητα. Στη σύγχρονη εποχή ένα πλήθος πειραματικών διατάξεων και ειδικευμένων μηχανών έχει δημιουργηθεί για τον προσδιορισμό των θερμικών ιδιοτήτων των υλικών. Κατά την εκπόνηση της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας ο προσδιορισμός των θερμικών ιδιοτήτων θα πραγματοποιηθεί με την βοήθεια των μηχανουργικών κατεργασιών αφαίρεσης υλικού και ειδικότερα της κατεργασίας τόρνευσης. Πραγματοποιήθηκαν πειράματα κοπής των δύο θερμοπλαστικών υλικών και παραλλήλως καταγραφή των αναπτυσσόμενων θερμοκρασιών του αποβλίττου μέσω χρήσης της θερμοκάμερας. Έπειτα ακολούθησε η δισδιάστατη προσομοίωση της κατεργασίας κοπής των δύο θερμοπλαστικών σε ειδικό λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων. Αρχικά έγινε ο σχεδιασμός της δισδιάστατης γεωμετρίας στο λογισμικό Solidworks. Στη συνέχεια, δόθηκε έμφαση στη βιβλιογραφική μελέτη και έρευνα των μηχανικών και θερμικών ιδιοτήτων των θερμοπλαστικών υλικών που διερευνώνται. Οι μηχανικές και θερμικές ιδιότητες που προέρχονται από τη βιβλιογραφία, αλλά και παρέχονται από τον κατασκευαστή των θερμοπλαστικών υλικών που χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια του πειράματος, εισήχθησαν στο λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων (DEFORM2D). Πιο συγκεκριμένα για την εισαγωγή των δύο θερμικών ιδιοτήτων που μελετώνται δημιουργήθηκαν καμπύλες (διαγράμματα) τάσης-παραμόρφωσης συναρτήσει της θερμοκρασίας και του βαθμού παραμόρφωσης, λαμβάνοντας υπόψιν τόσο τα δεδομένα του κατασκευαστή όσο και της βιβλιογραφίας. Κατά την εξαγωγή των τελικών αποτελεσμάτων της αναλυτικής προσομοίωσης, πραγματοποιείται σύγκριση της μορφής των αποβλίττων με αυτά των πειραματικών αποτελεσμάτων. Η σύγκριση οδήγησε σε ασφαλή συμπεράσματα για την ορθότητα των θερμοκρασιών κατά την προσομοίωση και στη σωστή αποτύπωση των καμπύλων/τιμών των εξεταζόμενων θερμικών ιδιοτήτων των θερμοπλαστικών υλικών.