Υπάρχει μια ευρεία επιλογή πρώτων υλών για σύνθετα υλικά, συμπεριλαμβανομένων ρητινών, ινών και υλικών πυρήνα, και κάθε υλικό έχει τις δικές του μοναδικές ιδιότητες αντοχής, ακαμψίας, σκληρότητας και θερμικής σταθερότητας, με ποικίλα κόστη και αποδόσεις. Ωστόσο, η τελική απόδοση ενός σύνθετου υλικού στο σύνολό του δεν σχετίζεται μόνο με τη ρητίνη μήτρας και τις ίνες (καθώς και με το υλικό πυρήνα σε μια δομή υλικού σάντουιτς), αλλά σχετίζεται επίσης στενά με τη μέθοδο σχεδιασμού και τη διαδικασία κατασκευής των υλικών στη δομή. Σε αυτή την εργασία, θα παρουσιάσουμε τις συνήθως χρησιμοποιούμενες μεθόδους κατασκευής για σύνθετα υλικά, τους κύριους παράγοντες που επηρεάζουν κάθε μέθοδο και τον τρόπο επιλογής των πρώτων υλών για διαφορετικές διεργασίες.
Χύτευση με ψεκασμό
1, περιγραφή μεθόδου: το υλικό ενίσχυσης ινών βραχείας κοπής και το σύστημα ρητίνης ψεκάζονται ταυτόχρονα στο καλούπι και στη συνέχεια σκληρύνονται υπό ατμοσφαιρική πίεση σε θερμοσκληρυνόμενα σύνθετα προϊόντα μιας διαδικασίας χύτευσης.
2. Επιλογή υλικού:
Ρητίνη: κυρίως πολυεστέρας
Ίνα: χονδροειδές νήμα από ίνες γυαλιού
Υλικό πυρήνα: κανένα, χρειάζεται να συνδυαστεί μόνο με κόντρα πλακέ
3. Κύρια πλεονεκτήματα:
1) Μακρά ιστορία χειροτεχνίας
2) Χαμηλό κόστος, γρήγορη τοποθέτηση ινών και ρητίνης
3) Χαμηλό κόστος μούχλας
4, τα κύρια μειονεκτήματα:
1) Το κόντρα πλακέ είναι εύκολο να σχηματίσει περιοχή πλούσια σε ρητίνη, υψηλό βάρος
2) Μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο ίνες με κοντή κοπή, γεγονός που περιορίζει σοβαρά τις μηχανικές ιδιότητες του κόντρα πλακέ.
3) Για να διευκολυνθεί ο ψεκασμός, το ιξώδες της ρητίνης πρέπει να είναι αρκετά χαμηλό, χάνοντας τις μηχανικές και θερμικές ιδιότητες του σύνθετου υλικού.
4) Η υψηλή περιεκτικότητα της ρητίνης ψεκασμού σε στυρένιο σημαίνει ότι υπάρχει υψηλός πιθανός κίνδυνος για τον χειριστή, ενώ το χαμηλό ιξώδες σημαίνει ότι η ρητίνη μπορεί εύκολα να διεισδύσει στα ρούχα εργασίας του εργαζομένου και να έρθει σε άμεση επαφή με το δέρμα.
5) Η συγκέντρωση πτητικού στυρενίου στον αέρα είναι δύσκολο να ικανοποιηθεί με βάση τις νομικές απαιτήσεις.
5. Τυπικές εφαρμογές:
Απλές περιφράξεις, δομικά πάνελ χαμηλού φορτίου όπως αμαξώματα κάμπριο αυτοκινήτων, φέρινγκ φορτηγών, μπανιέρες και μικρά σκάφη.
Χειροποίητη χύτευση με layup
1, περιγραφή μεθόδου: η ρητίνη εισχωρεί χειροκίνητα στις ίνες, οι ίνες μπορούν να υφανθούν, να πλεχτούν, να ραφτούν ή να συγκολληθούν και άλλες μέθοδοι ενίσχυσης, η χειροκίνητη χύτευση συνήθως γίνεται με κυλίνδρους ή βούρτσες και στη συνέχεια η ρητίνη πιέζεται με ρολό κόλλας για να διεισδύσει στις ίνες. Το κόντρα πλακέ τοποθετείται υπό κανονική πίεση για να σκληρυνθεί.
2. Επιλογή υλικού:
Ρητίνη: δεν απαιτείται, διατίθενται εποξειδικές ρητίνες, πολυεστέρας, εστέρες με βάση το πολυαιθυλένιο, φαινολικές ρητίνες
Ίνα: δεν υπάρχουν απαιτήσεις, αλλά το βάρος βάσης της μεγαλύτερης ίνας αραμιδίου είναι δύσκολο να διεισδύσει στο χειροποίητο
Υλικό πυρήνα: καμία απαίτηση
3, τα κύρια πλεονεκτήματα:
1) Μακρά ιστορία της τεχνολογίας
2) Εύκολο στην εκμάθηση
3) χαμηλό κόστος καλουπιού εάν χρησιμοποιείται ρητίνη σκλήρυνσης σε θερμοκρασία δωματίου
4) Ευρεία επιλογή υλικών και προμηθευτών
5) Υψηλή περιεκτικότητα σε ίνες, χρησιμοποιούνται μακρύτερες ίνες από τη διαδικασία ψεκασμού
4, Κύρια μειονεκτήματα:
1) Η ανάμειξη ρητίνης, η περιεκτικότητα και η ποιότητα της ρητίνης laminate σχετίζονται στενά με την ικανότητα του χειριστή, είναι δύσκολο να επιτευχθεί χαμηλή περιεκτικότητα σε ρητίνη και χαμηλό πορώδες του laminate
2) Κίνδυνοι για την υγεία και την ασφάλεια από ρητίνη. Όσο χαμηλότερο είναι το μοριακό βάρος της ρητίνης χειροκίνητης τοποθέτησης, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανή απειλή για την υγεία. Όσο χαμηλότερο είναι το ιξώδες, σημαίνει ότι η ρητίνη είναι πιο πιθανό να διεισδύσει στα ρούχα εργασίας των εργαζομένων και έτσι να έρθει σε άμεση επαφή με το δέρμα.
3) Εάν δεν έχει εγκατασταθεί καλός εξαερισμός, η συγκέντρωση στυρενίου που εξατμίζεται από τον πολυεστέρα και τους εστέρες με βάση το πολυαιθυλένιο στον αέρα είναι δύσκολο να πληροί τις νομικές απαιτήσεις.
4) Το ιξώδες της ρητίνης χειροποίητης πάστας πρέπει να είναι πολύ χαμηλό, επομένως η περιεκτικότητα σε στυρένιο ή άλλους διαλύτες πρέπει να είναι υψηλή, με αποτέλεσμα να χάνονται οι μηχανικές/θερμικές ιδιότητες του σύνθετου υλικού.
5) Τυπικές εφαρμογές: τυπικά πτερύγια ανεμογεννητριών, σκάφη μαζικής παραγωγής, αρχιτεκτονικά μοντέλα.
Διαδικασία συσκευασίας σε σακουλάκι κενού αέρος
1. Περιγραφή μεθόδου: Η διαδικασία συσκευασίας σε σακουλάκι κενού αποτελεί επέκταση της παραπάνω διαδικασίας χειροκίνητης τοποθέτησης, δηλαδή η σφράγιση ενός στρώματος πλαστικής μεμβράνης στο καλούπι θα γίνει με χειροκίνητη τοποθέτηση κόντρα πλακέ σε κενό αέρος, εφαρμόζοντας ατμοσφαιρική πίεση στο κόντρα πλακέ για να επιτευχθεί το αποτέλεσμα της εξάτμισης και της σύσφιξης, προκειμένου να βελτιωθεί η ποιότητα του σύνθετου υλικού.
2. επιλογή υλικού:
Ρητίνη: κυρίως εποξειδικές και φαινολικές ρητίνες, πολυεστέρας και εστέρας με βάση το πολυαιθυλένιο δεν είναι εφαρμόσιμος, επειδή περιέχουν στυρόλιο, εξαερώνεται στην αντλία κενού
Ίνα: καμία απαίτηση, ακόμη και αν το βάρος βάσης των μεγαλύτερων ινών μπορεί να διεισδύσει υπό πίεση
Υλικό πυρήνα: καμία απαίτηση
3. Κύρια πλεονεκτήματα:
1) Μπορεί να επιτευχθεί υψηλότερη περιεκτικότητα σε ίνες από την τυπική διαδικασία χειροκίνητης τοποθέτησης
2) Ο λόγος κενών είναι χαμηλότερος από την τυπική διαδικασία χειροκίνητης τοποθέτησης.
3) Υπό αρνητική πίεση, η ρητίνη ρέει επαρκώς για να βελτιώσει τον βαθμό διείσδυσης των ινών, φυσικά, μέρος της ρητίνης θα απορροφηθεί από τα αναλώσιμα κενού
4) Υγεία και ασφάλεια: η διαδικασία συσκευασίας σε σακούλες κενού μπορεί να μειώσει την απελευθέρωση πτητικών ουσιών κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σκλήρυνσης
4, Κύρια μειονεκτήματα:
1) Η πρόσθετη διαδικασία αυξάνει το κόστος εργασίας και το υλικό της σακούλας κενού μιας χρήσης
2) Υψηλότερες απαιτήσεις δεξιοτήτων για τους χειριστές
3) Η ανάμειξη ρητίνης και ο έλεγχος της περιεκτικότητας σε ρητίνη εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ικανότητα του χειριστή
4) Παρόλο που οι σακούλες κενού μειώνουν την απελευθέρωση πτητικών ουσιών, ο κίνδυνος για την υγεία του χειριστή εξακολουθεί να είναι υψηλότερος από αυτόν της διαδικασίας έγχυσης ή προεμποτισμού
5, Τυπικές εφαρμογές: μεγάλο μέγεθος, μοναδικά γιοτ περιορισμένης έκδοσης, ανταλλακτικά αγωνιστικών αυτοκινήτων, διαδικασία ναυπηγικής της συγκόλλησης του βασικού υλικού.
Χύτευση με περιέλιξη
1. Περιγραφή της μεθόδου: Η διαδικασία περιέλιξης χρησιμοποιείται βασικά για την κατασκευή κοίλων, στρογγυλών ή οβάλ δομικών μερών, όπως σωλήνες και αυλάκια. Οι δέσμες ινών εμποτίζονται με ρητίνη και στη συνέχεια τυλίγονται σε έναν άξονα σε διάφορες κατευθύνσεις. Η διαδικασία ελέγχεται από τη μηχανή περιέλιξης και την ταχύτητα του άξονα.
2. Επιλογή υλικού:
Ρητίνη: καμία απαίτηση, όπως εποξική ρητίνη, πολυεστέρας, εστέρας με βάση το πολυαιθυλένιο και φαινολική ρητίνη, κ.λπ.
Ίνα: καμία απαίτηση, άμεση χρήση δεσμών ινών του πλαισίου καρουλιού, δεν χρειάζεται να υφάνετε ή να ράβετε υφασμένα στο ύφασμα ινών
Υλικό πυρήνα: καμία απαίτηση, αλλά το περίβλημα είναι συνήθως ένα σύνθετο υλικό μίας στρώσης
3. τα κύρια πλεονεκτήματα:
(1) η γρήγορη ταχύτητα παραγωγής, είναι ένας οικονομικός και λογικός τρόπος layups
(2) Η περιεκτικότητα σε ρητίνη μπορεί να ελεγχθεί μετρώντας την ποσότητα ρητίνης που μεταφέρεται από τις δέσμες ινών που διέρχονται από την αυλάκωση ρητίνης.
(3) Ελαχιστοποιημένο κόστος ινών, χωρίς ενδιάμεση διαδικασία ύφανσης
(4) εξαιρετική δομική απόδοση, επειδή οι γραμμικές δέσμες ινών μπορούν να τοποθετηθούν κατά μήκος των διαφόρων κατευθύνσεων φέρουσας ικανότητας φορτίου
4. Κύρια μειονεκτήματα:
(1) Η διαδικασία περιορίζεται σε στρογγυλές κοίλες κατασκευές.
(2) Οι ίνες δεν διατάσσονται εύκολα και με ακρίβεια κατά μήκος της αξονικής κατεύθυνσης του εξαρτήματος
(3) Υψηλότερο κόστος χύτευσης με θετικό άξονα για μεγάλα δομικά μέρη
(4) Η εξωτερική επιφάνεια της δομής δεν είναι επιφάνεια καλουπιού, επομένως η αισθητική είναι χειρότερη
(5) Η χρήση ρητίνης χαμηλού ιξώδους, πρέπει να δοθεί προσοχή στις μηχανικές ιδιότητες και την απόδοση υγείας και ασφάλειας
Τυπικές εφαρμογές: δεξαμενές και σωλήνες αποθήκευσης χημικών, κύλινδροι, αναπνευστικές δεξαμενές πυροσβεστών.
Χύτευση με εξώθηση
1. Περιγραφή μεθόδου: Από τη βάση της μπομπίνας, τραβιέται μια δέσμη ινών εμποτισμένη με κόλλα μέσω της πλάκας θέρμανσης, στην πλάκα θέρμανσης για να ολοκληρωθεί η διείσδυση της ρητίνης στην ίνα και να ελεγχθεί η περιεκτικότητα σε ρητίνη, και τελικά το υλικό θα σκληρυνθεί στο απαιτούμενο σχήμα. Αυτό το σχήμα του σταθερού σκληρυμένου προϊόντος κόβεται μηχανικά σε διαφορετικά μήκη. Οι ίνες μπορούν επίσης να εισέλθουν στην θερμή πλάκα σε κατευθύνσεις διαφορετικές από 0 μοίρες. Η εξώθηση και η τάνυση είναι μια συνεχής διαδικασία παραγωγής και η διατομή του προϊόντος έχει συνήθως ένα σταθερό σχήμα, επιτρέποντας μικρές παραλλαγές. Θα περάσει μέσα από την θερμή πλάκα το προ-βρεγμένο υλικό που έχει σταθεροποιηθεί και θα απλωθεί στο καλούπι αμέσως σκληραίνοντας, αν και μια τέτοια διαδικασία είναι λιγότερο συνεχής, αλλά μπορεί να επιτύχει την αλλαγή σχήματος διατομής.
2. Επιλογή υλικού:
Ρητίνη: συνήθως εποξική, πολυεστερική, εστέρας με βάση το πολυαιθυλένιο και φαινολική ρητίνη, κ.λπ.
Ίνες: καμία απαίτηση
Υλικό πυρήνα: δεν χρησιμοποιείται συνήθως
3. Κύρια πλεονεκτήματα:
(1) η γρήγορη ταχύτητα παραγωγής, είναι ένας οικονομικός και λογικός τρόπος προ-ύγρανσης και σκλήρυνσης των υλικών
(2) ακριβής έλεγχος της περιεκτικότητας σε ρητίνη
(3) ελαχιστοποίηση κόστους ινών, χωρίς ενδιάμεση διαδικασία ύφανσης
(4) εξαιρετικές δομικές ιδιότητες, επειδή οι δέσμες ινών είναι διατεταγμένες σε ευθείες γραμμές, το κλάσμα όγκου των ινών είναι υψηλό
(5) η περιοχή διείσδυσης ινών μπορεί να σφραγιστεί πλήρως για να μειωθεί η απελευθέρωση πτητικών ουσιών
4. τα κύρια μειονεκτήματα:
(1) η διαδικασία περιορίζει το σχήμα της διατομής
(2) Υψηλότερο κόστος θερμαντικής πλάκας
5. Τυπικές εφαρμογές: δοκοί και δικτυώματα κατοικιών, γέφυρες, σκάλες και φράχτες.
Διαδικασία χύτευσης με μεταφορά ρητίνης (RTM)
1. Περιγραφή της μεθόδου: Ξηρές ίνες τοποθετούνται στο κάτω καλούπι, το οποίο μπορεί να υποβληθεί σε προ-πίεση για να προσαρμοστούν οι ίνες στο σχήμα του καλουπιού όσο το δυνατόν περισσότερο και να συνδεθούν με κόλλα. Στη συνέχεια, το άνω καλούπι στερεώνεται στο κάτω καλούπι για να σχηματίσει μια κοιλότητα και στη συνέχεια η ρητίνη εγχέεται στην κοιλότητα. Χρησιμοποιείται συνήθως η έγχυση ρητίνης με υποβοήθηση κενού και η διείσδυση των ινών, γνωστή ως Έγχυση Ρητίνης με Υποβοήθηση Κενού (VARI). Μόλις ολοκληρωθεί η διείσδυση των ινών, η βαλβίδα εισαγωγής ρητίνης κλείνει και το σύνθετο υλικό σκληρύνεται. Η έγχυση ρητίνης και η σκλήρυνση μπορούν να γίνουν είτε σε θερμοκρασία δωματίου είτε υπό θερμαινόμενες συνθήκες.
2. Επιλογή Υλικού:
Ρητίνη: συνήθως εποξική ρητίνη, πολυεστέρας, πολυβινυλεστέρας και φαινολική ρητίνη, η ρητίνη βισμαλεϊμιδίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε υψηλή θερμοκρασία
Ίνες: καμία απαίτηση. Οι ραμμένες ίνες είναι πιο κατάλληλες για αυτήν τη διαδικασία, επειδή το κενό μεταξύ της δέσμης ινών ευνοεί τη μεταφορά ρητίνης. Υπάρχουν ειδικά σχεδιασμένες ίνες που μπορούν να προωθήσουν τη ροή της ρητίνης.
Υλικό πυρήνα: ο κυψελοειδής αφρός δεν είναι κατάλληλος, επειδή τα κελιά κηρήθρας θα γεμίσουν με ρητίνη και η πίεση θα προκαλέσει επίσης την κατάρρευση του αφρού.
3. τα κύρια πλεονεκτήματα:
(1) Υψηλότερο κλάσμα όγκου ινών, χαμηλό πορώδες
(2) Υγεία και ασφάλεια, καθαρό και τακτοποιημένο περιβάλλον λειτουργίας καθώς η ρητίνη είναι πλήρως σφραγισμένη.
(3) Μείωση της χρήσης εργασίας
(4) Οι άνω και κάτω πλευρές των δομικών μερών είναι χυτευμένες επιφάνειες, κάτι που είναι εύκολο για επακόλουθη επιφανειακή επεξεργασία.
4. Κύρια μειονεκτήματα:
(1) Τα καλούπια που χρησιμοποιούνται μαζί είναι ακριβά, βαριά και σχετικά ογκώδη για να αντέχουν σε μεγαλύτερη πίεση.
(2) περιορίζεται στην κατασκευή μικρών εξαρτημάτων
(3) Μπορούν εύκολα να δημιουργηθούν μη βρεγμένες περιοχές, με αποτέλεσμα τη δημιουργία μεγάλου αριθμού άχρηστων υλικών.
5. Τυπικές εφαρμογές: μικρά και σύνθετα διαστημικά λεωφορεία και εξαρτήματα αυτοκινήτων, καθίσματα τρένων.
Ώρα δημοσίευσης: 08 Αυγούστου 2024
