Valmistusmenetelmä (8) – Puristusmuovaus
Hiilikuitua käytetään laajalti ilmailussa, infrastruktuurissa, sähkömagneettisissa suojauksissa, autoteollisuudessa, öljyn hyödyntämisessä ja muilla aloilla, koska sen etuja ovat väsymiskestävyys, korkea lämpötilankesto, korkea lujuus, korkea moduuli, johtavuus, säteilynkestävyys, pieni lämpölaajenemiskerroin, kevyt jne. Sen suunnittelussa on suuri joustavuus ja se voidaan valmistaa useilla tuotantomenetelmillä, mukaan lukien käämitys, suulakepuristus, ruiskutus, käsin asettelu ja muovaus. Alla näytetään lisätietoja yhdestä yleisimmistä hiilikuitutuotteiden valmistusmenetelmistä - puristusmuovauksesta.
Puristusmuovauksen valmistusmenetelmän vaiheet:
1. Upotetut lisäosat (jos sellaisia on)
Upotetut osat on yleensä valmistettu metallista ja ne voivat parantaa tuotteiden mekaanisia ominaisuuksia, kuten johtavuutta, lämmönjohtavuutta tai muita toiminnallisia ominaisuuksia.
On parasta esilämmittää sisäosa ennen sen asettamista, ja sisäke tulee sijoittaa tarkasti ja vakaasti, jotta se ei pääse siirtymään tai irtoamaan. Muuten sisäosien käyttötarkoitusta ei voida saavuttaa ja se voi johtaa tuotteen romutukseen ja jopa muotin vaurioitumiseen.
2. Materiaalin asettaminen
Materiaalin asettaminen vaikuttaa tuotteen kokoon ja tiheyteen, ja siksi materiaali tulee mitata tarkasti ennen muottiin laittamista painomenetelmällä, tilavuusmenetelmällä ja laskentamenetelmällä.
Punnitusmenetelmä on tarkka, mutta kömpelö, ja sitä käytetään usein sirpaloituneisiin ja kuituisiin materiaaleihin. Volumetrinen menetelmä ei ole yhtä tarkka kuin painomenetelmä, mutta se on helppokäyttöinen ja sitä käytetään yleisesti jauhemittaukseen. Laskentamenetelmää käytetään vain esilaskennassa.
3. Muotin sulkeminen
Muotin sulkeminen koostuu kahdesta vaiheesta:
1) ennen kuin urosmuotti joutuu kosketuksiin materiaalien kanssa: alhaista painetta (1-5-3.0MPa) käytetään lyhentämään kiertoa ja välttämään materiaalin muutoksia
2) sen jälkeen, kun urosmuotti on kosketuksissa materiaaleihin: muotin sulkeutumisnopeutta tulee hidastaa ja korkeaa painetta (15-30MPa) käyttää hitaasti, jotta vältetään sisäkkeen vahingoittuminen ja ilman poistuminen muotista
4. Kovetus
Prosessia, jossa materiaali siirtyy nestetilasta kovaan, liukenemattomaan tilaan, kutsutaan lämpökovettuvien hartsien kiinteytymiseksi. Kovettumisnopeus riippuu nopeudesta, jolla hartsin pienimolekyylipainoiset komponentit muuttuvat korkean molekyylipainon tuotteiksi, eli kovettumisnopeus on suhteessa hartsin molekyylirakenteeseen.
5. Paineen ylläpito
Hartsin kovetusprosessi muotissa on aina korkeassa lämpötilassa ja korkeassa paineessa, ja paineen ylläpitoaika on olennaisesti lämpötilan ja paineen ylläpitämisen aika, mikä on täysin yhdenmukainen kovettumisnopeuden kanssa. Jos paineen ylläpitoaika on liian lyhyt, tarkoittaa ennenaikaista jäähtymistä ja paineen alenemista, mikä voi johtaa hartsin epätäydelliseen kovettumiseen, mikä heikentää tuotteen mekaanisia ja sähköisiä ominaisuuksia sekä lämmönkestävyyttä. Samaan aikaan tuote kutistuu edelleen ja vääntyy muotin purkamisen jälkeen.
6. Purkaminen
Tuotteet, joissa on muotoilutangot tai tietyt upotetut osat, tulee ensin ruuvata irti erikoistyökaluilla ennen purkamista.
8. Muottien puhdistus
Muotti on puhdistettava jokaisen tuotannon jälkeen, jotta muottiin ei pääse jäämiä. Puhdistuksen jälkeen voidaan levittää irrotusainetta seuraavaa muovausta varten.
Tärkeimmät edut puristusmuovauksen käyttöönotosta hiilikuitukomposiittimateriaalille:
1. Korkea tuotantotehokkuus, helppo saavuttaa erikoistuminen ja automatisoitu tuotanto
2. Tuotteella on korkea mittatarkkuus ja hyvä toistettavuus
3. Pinta on sileä eikä vaadi paljon jälkikäsittelyä
4. Pystyy muodostamaan tuotteita, joilla on monimutkaisia rakenteita yhdellä kertaa
5. Hinta on alhainen massatuotannossa
Hiilikuitukomposiittimateriaalien muovauksen haitat:
1. Muottien valmistus on monimutkaista ja investointi on suuri
2. Soveltuu vain pienille ja keskikokoisille komposiittituotteille raskaan muotin painon vuoksi
Metallinkäsittelyteknologian, puristimen valmistustason ja synteettisen hartsiprosessin suorituskyvyn jatkuvan parantamisen ja kehityksen myötä puristimen vetoisuus ja pöydän koko kasvavat edelleen, ja myös muovausmateriaalin muovauslämpötila ja paine ovat suhteellisen alhaiset, mikä johtaa suurikokoisten muovattujen tuotteiden asteittainen kehittäminen.
Muovausprosessin aikana on kiinnitettävä erityistä huomiota kolmeen tekijään, jotka ovat lämpötila, paine ja aika. Lämpötila vaikuttaa ratkaisevasti materiaalien sulamiseen, virtaukseen ja jähmettymiseen; Paine voi saada hiilikuituprepreg-kerrokset kiinnittymään tiukemmin; Aika voi antaa riittävästi aikaa tuotteelle muottipesässä jähmettyä.
