Tällä hetkellä komposiittimateriaalirakenteille on olemassa monia valmistusprosesseja, joita voidaan soveltaa erilaisten rakenteiden valmistukseen ja valmistukseen.Ottaen kuitenkin huomioon ilmailuteollisuuden, erityisesti siviililentokoneiden, teollisen tuotannon tehokkuuden ja tuotantokustannukset, on kiireellistä parantaa kovetusprosessia ajan ja kustannusten vähentämiseksi.Rapid Prototyping on uusi diskreetin ja pinotun muovauksen periaatteisiin perustuva valmistusmenetelmä, joka on edullinen nopea prototyyppitekniikka.Yleisiä teknologioita ovat puristusmuovaus, nestemuovaus ja termoplastisten komposiittimateriaalien muovaus.
1. Muottipuristus nopea prototyyppitekniikka
Muovauksen nopea prototyyppitekniikka on prosessi, jossa esiasetetut prepreg-aihiot asetetaan muovausmuottiin, ja muotin sulkemisen jälkeen aihiot tiivistetään ja jähmettyvät kuumentamalla ja paineella.Muovausnopeus on nopea, tuotteen koko on tarkka ja muovauslaatu on vakaa ja tasainen.Yhdessä automaatiotekniikan kanssa sillä voidaan saavuttaa hiilikuitukomposiittirakennekomponenttien massatuotanto, automaatio ja edullinen valmistus siviili-ilmailun alalla.
② Muotoile tarvittavat komposiittimateriaalit muotin muotoon.Esimuovaus on ratkaiseva vaihe, joka auttaa parantamaan valmiiden osien suorituskykyä.
③ Aseta esimuotoillut osat kuumennettuun muottiin.Purista sitten muotti erittäin korkealla paineella, joka vaihtelee tyypillisesti välillä 800 psi - 2000 psi (riippuen osan paksuudesta ja käytetystä materiaalista).
④ Kun olet vapauttanut paineen, poista osa muotista ja poista kaikki purseet.
Monista syistä muovaus on suosittu tekniikka.Osa syy siihen, miksi se on suosittu, johtuu siitä, että siinä käytetään edistyneitä komposiittimateriaaleja.
Toinen muotoilun etu on sen kyky valmistaa erittäin monimutkaisia osia.Vaikka tällä tekniikalla ei voida täysin saavuttaa muovin ruiskupuristuksen tuotantonopeutta, se tarjoaa enemmän geometrisia muotoja verrattuna tyypillisiin laminoituihin komposiittimateriaaleihin.Muoviseen ruiskuvaluon verrattuna se mahdollistaa myös pidemmät kuidut, mikä tekee materiaalista vahvemman.Siksi muovausta voidaan pitää keskitienä muovin ruiskupuristuksen ja laminoitujen komposiittimateriaalien valmistuksen välillä.
1.1 SMC-muodostusprosessi
SMC on lyhenne sanoista peltiä muodostavat komposiittimateriaalit eli peltiä muodostavat komposiittimateriaalit.Pääraaka-aineet koostuvat SMC-erikoislangasta, tyydyttymättömästä hartsista, vähän kutistuvista lisäaineista, täyteaineista ja erilaisista lisäaineista.1960-luvun alussa se ilmestyi ensimmäisen kerran Euroopassa.Noin 1965 Yhdysvallat ja Japani kehittivät tätä tekniikkaa peräkkäin.1980-luvun lopulla Kiina otti käyttöön kehittyneitä SMC-tuotantolinjoja ja -prosesseja ulkomailta.SMC:llä on etuja, kuten erinomainen sähköinen suorituskyky, korroosionkestävyys, kevyt paino sekä yksinkertainen ja joustava suunnittelu.Sen mekaaniset ominaisuudet voivat olla verrattavissa tiettyihin metallimateriaaleihin, joten sitä käytetään laajalti sellaisilla aloilla kuin kuljetus, rakentaminen, elektroniikka ja sähkötekniikka.
1.2 BMC-muodostusprosessi
Vuonna 1961 lanseerattiin Bayer AG:n Saksassa kehittämä tyydyttymätön hartsilevymuovausmassa (SMC).1960-luvulla alettiin edistää Bulk Molding Compoundia (BMC), joka tunnetaan myös nimellä DMC (Dough Molding Compound) Euroopassa, jota ei sakeutettu alkuvaiheessaan (1950-luvulla);Amerikkalaisen määritelmän mukaan BMC on paksuuntunut BMC.Hyväksyttyään eurooppalaisen teknologian Japani on saavuttanut merkittäviä saavutuksia BMC:n soveltamisessa ja kehittämisessä, ja 1980-luvulla teknologiasta oli tullut erittäin kypsä.Toistaiseksi BMC:ssä käytetty matriisi on ollut tyydyttymätön polyesterihartsi.
BMC kuuluu lämpökovettuviin muoveihin.Materiaaliominaisuuksien perusteella ruiskuvalukoneen materiaalisäiliön lämpötila ei saa olla liian korkea materiaalin virtauksen helpottamiseksi.Siksi BMC:n ruiskuvaluprosessissa materiaalitynnyrin lämpötilan hallinta on erittäin tärkeää, ja lämpötilan sopivuuden varmistamiseksi on oltava ohjausjärjestelmä, jotta saavutetaan optimaalinen lämpötila syöttöosasta suutin.
1.3 Polysyklopentadieeni (PDCPD) -muovaus
Polysyklopentadieeni (PDCPD) -muovaus on enimmäkseen puhdasta matriisia vahvistetun muovin sijaan.Vuonna 1984 syntynyt PDCPD-valuprosessiperiaate kuuluu samaan luokkaan kuin polyuretaani (PU) -muovaus, ja sen kehittivät ensimmäisenä Yhdysvallat ja Japani.
Telene, japanilaisen Zeon Corporationin tytäryhtiö (sijaitsee Bonduesissa, Ranskassa), on saavuttanut suurta menestystä PDCPD:n ja sen kaupallisen toiminnan tutkimuksessa ja kehittämisessä.
Itse RIM-muovausprosessi on helpompi automatisoida, ja sen työkustannukset ovat alhaisemmat verrattuna prosesseihin, kuten FRP-ruiskutus, RTM tai SMC.PDCPD RIM:n käyttämät muottikustannukset ovat paljon alhaisemmat kuin SMC:n.Esimerkiksi Kenworth W900L:n konepellin muotissa käytetään nikkelikuorta ja valettua alumiiniydintä, jonka tiheys on vain 1,03, mikä vähentää kustannuksia, mutta myös painoa.
1.4 Kuituvahvisteisten termoplastisten komposiittimateriaalien suora online-muovaus (LFT-D)
Vuoden 1990 tienoilla LFT (Long Fiber Reforced Thermoplastics Direct) tuotiin markkinoille Euroopassa ja Amerikassa.CPI Company Yhdysvalloissa on maailman ensimmäinen yritys, joka kehittää suorassa linjassa pitkäkuituvahvisteisen kestomuovin muovauslaitteita ja vastaavaa teknologiaa (LFT-D, Direct In Line Mixing).Se aloitti kaupallisen toiminnan vuonna 1991 ja on maailman johtava tällä alalla.Saksalainen Diffenbarcher on tutkinut LFT-D-tekniikkaa vuodesta 1989. Tällä hetkellä on pääasiassa LFT D, Räätälöity LFT (jolla voidaan saavuttaa paikallista vahvistusta rakenteellisen jännityksen perusteella) ja Advanced Surface LFT-D (näkyvä pinta, korkea pinta) quality) technologies.Tuotantolinjan näkökulmasta Diffenbarcherin puristimen taso on erittäin korkea.German Cooperationin D-LFT-ekstruusiojärjestelmä on kansainvälisesti johtavassa asemassa.
1.5 Muottiton valuvalmistustekniikka (PCM)
PCM (Pattern less Casting Manufacturing) on Tsinghuan yliopiston Laser Rapid Prototyping Centerin kehittämä.Nopeaa prototyyppitekniikkaa tulisi soveltaa perinteisiin hartsihiekkavaluprosesseihin.Hanki ensin valu-CAD-malli osan CAD-mallista.Nämä kaksi käyvät läpi sidosreaktion, kiinteyttäen hiekkaa kerros kerrokselta ja muodostaen kasan.Kun yksi kerros on kovettunut, seuraava kerros sidotaan, ja kun kaikki kerrokset on liitetty, saadaan avaruudellinen kokonaisuus.Alkuperäinen hiekka on edelleen kuivaa hiekkaa alueilla, joilla liimaa ei ruiskuteta, mikä helpottaa sen poistamista.Puhdistamalla keskeltä kovettumaton kuiva hiekka saadaan valumuotti, jolla on tietty seinämäpaksuus.Kun maali on levitetty tai kyllästetty hiekkamuotin sisäpinnalle, sitä voidaan käyttää metallin kaatoon.
PCM-prosessin kovettumislämpötilapiste on yleensä noin 170 ℃.PCM-prosessissa käytetty todellinen kylmämuovaus ja kylmä strippaus eroavat muovauksesta.Kylmäasennus ja kylmäkuoritus sisältävät prepregin asteittaisen asettamisen muottiin tuotteen rakennevaatimusten mukaisesti, kun muotti on kylmässä päässä, ja sen jälkeen muotin sulkemisen muotoilupuristimella levityksen päätyttyä tietyn paineen aikaansaamiseksi.Tällä hetkellä muotti lämmitetään muotin lämpötilakoneella, tavallinen prosessi on nostaa lämpötila huoneenlämpötilasta 170 ℃: een, ja lämmitysnopeus on säädettävä eri tuotteiden mukaan.Suurin osa niistä on valmistettu tästä muovista.Kun muotin lämpötila saavuttaa asetetun lämpötilan, suoritetaan eristys ja paineensuojaus tuotteen kovettamiseksi korkeassa lämpötilassa.Kun kovettuminen on valmis, on myös tarpeen käyttää muotin lämpötilakonetta jäähdyttämään muotin lämpötila normaaliin lämpötilaan, ja lämmitysnopeus asetetaan myös arvoon 3-5 ℃ / min. Jatka sitten muotin avaamista ja osan uuttamista.
2. Nestemuovaustekniikka
Nestemuovaustekniikka (LCM) viittaa sarjaan komposiittimateriaalien muodostustekniikoita, joissa ensin asetetaan kuivat kuituaihiot suljettuun muottipesään ja ruiskutetaan sitten nestemäistä hartsia muotin onteloon muotin sulkemisen jälkeen.Paineen alaisena hartsi virtaa ja liottaa kuidut.Kuumapuristustölkin muovausprosessiin verrattuna LCM:llä on monia etuja, kuten se soveltuu osien valmistukseen, joilla on suuri mittatarkkuus ja monimutkainen ulkonäkö;Alhaiset valmistuskustannukset ja yksinkertainen käyttö.
Erityisesti viime vuosina kehitetty korkeapaineinen RTM-prosessi, HP-RTM (High Pressure Resin Transfer Molding), lyhennettynä HP-RTM-muovausprosessina.Se viittaa muovausprosessiin, jossa käytetään korkeapaineista painetta hartsin sekoittamiseksi ja ruiskuttamiseksi tyhjiösuljettuun muottiin, joka on valmiiksi levitetty kuitulujitetuilla materiaaleilla ja valmiiksi upotetuilla komponenteilla, ja sitten saadaan komposiittimateriaalituotteita hartsivirtaustäytön, kyllästyksen, kovetuksen ja muotista purkamisen avulla. .Lyhentämällä ruiskutusaikaa sen odotetaan hallitsevan ilmailun rakenneosien valmistusaikaa kymmenissä minuuteissa, jolloin saavutetaan korkea kuitupitoisuus ja korkean suorituskyvyn osien valmistus.
HP-RTM-muovausprosessi on yksi monilla teollisuudenaloilla laajalti käytetyistä komposiittimateriaalien muodostusprosesseista.Sen etuja ovat mahdollisuus saavuttaa edullisia, lyhytjaksoisia, massatuotantoa ja korkealaatuista tuotantoa (hyvällä pinnanlaadulla) verrattuna perinteisiin RTM-prosesseihin.Sitä käytetään laajasti eri teollisuudenaloilla, kuten autoteollisuudessa, laivanrakennuksessa, lentokoneiden valmistuksessa, maatalouskoneissa, rautatieliikenteessä, tuulivoiman tuotannossa, urheiluvälineissä jne.
3. Termoplastisen komposiittimateriaalin muodostustekniikka
Viime vuosina termoplastisista komposiittimateriaaleista on tullut tutkimuskohde komposiittimateriaalien valmistuksen alalla sekä kotimaassa että kansainvälisesti, koska niiden edut ovat korkea iskunkestävyys, korkea sitkeys, korkea vaurioituminen ja hyvä lämmönkestävyys.Hitsaus termoplastisilla komposiittimateriaaleilla voi merkittävästi vähentää niitti- ja pulttiliitosten määrää lentokoneiden rakenteissa, mikä parantaa huomattavasti tuotannon tehokkuutta ja alentaa tuotantokustannuksia.Airframe Collins Aerospacen, lentokonerakenteiden ensiluokkaisen toimittajan, mukaan kuumapuristetut tölkkimuovatut hitsattavat kestomuovirakenteet voivat lyhentää valmistussykliä 80 % verrattuna metalli- ja lämpökovettuviin komposiittikomponentteihin.
Sopivimman materiaalimäärän käyttö, taloudellisimman prosessin valinta, tuotteiden käyttö sopivissa osissa, ennalta määrättyjen suunnittelutavoitteiden saavuttaminen ja tuotteiden ihanteellisen suorituskustannussuhteen saavuttaminen ovat aina olleet suuntana. ponnisteluista komposiittimateriaalien käyttäjille.Uskon, että tulevaisuudessa kehitetään lisää muovausprosesseja vastaamaan tuotannon suunnittelutarpeita.
