Strukturālo materiālu izvēle: LFT termoplastika pret SMC termoreklāmu un spiedmetāliem
Pareiza materiāla izvēle konstrukcijas komponentam ir viens no agrākajiem un svarīgākajiem lēmumiem, ko pieņem inženieru komanda. Šī izvēle bloķē ražošanas procesu, instrumentu ieguldījumu, montāžas secību un kalpošanas laika beigu ceļu - bieži vien gadus pirms pirmās ražošanas daļas izgatavošanas. Tomēr visaptveroši salīdzinājumi starp trim visbiežāk sastopamajiem vidēja apjoma strukturālo daļu maršrutiem -garš{0}}šķiedras termoplasts (LFT), lokšņu liešanas maisījuma (SMC) termoreaktīvi, unlietie metāli- ir pārsteidzoši grūti atrast. Šis raksts aizpilda šo robu, novērtējot katru materiālu. Lēmumu sistēma beigās palīdz sašaurināt jomu, pamatojoties uz jūsu projekta prasībām.
Materiālu profili īsumā
LFT termoplastssastāv no garām stikla šķiedrām (parasti 6–25 mm), kas izkliedētas polipropilēna vai poliamīda matricā. Materiāls tiek piegādāts granulu veidā un apstrādāts ar injekcijas formēšanu. Foršanas laikā garās šķiedras detaļas iekšpusē veido trīsdimensiju karkasu, nodrošinot augstu triecienizturību un šļūdes stabilitāti. Tā kā matrica ir termoplastiska, LFT daļas var pārkausēt un mehāniski pārstrādāt.
SMC termoreaktīviir lokšņu materiāli, kas izgatavoti no sasmalcinātām stikla šķiedrām, kas piesūcinātas ar poliestera vai vinilestera sveķiem. Detaļas tiek veidotas, presējot zem karstuma un spiediena, kuras laikā sveķi neatgriezeniski krustojas. Pēc sacietēšanas SMC nevar pārkausēt. To plaši izmanto lieliem paneļiem un korpusiem, kur izmēru stabilitāte un virsmas apdare ir būtiska.
Lietie metāli- parasti alumīnija, magnija vai cinka sakausējumus - iesmidzina tērauda veidnē zem augsta spiediena. Procesā tiek iegūtas detaļas ar izcilu stingrību un plānu sienu spēju, taču parasti lējumiem ir nepieciešama otrreizēja apstrāde, atstarpju noņemšana un virsmas apstrāde, pirms tie ir gatavi montāžai.
Salīdzināti četri inženiertehniskie izmēri
-
Īpašā stingrība un izturība - vieglā svara rādītāju karte
Absolūtā moduļa un stiprības skaitļi stāsta tikai pusi no stāsta. Lietojumiem, kas ir jutīgi pret svaru, attiecīgie rādītāji ir īpatnējā stingrība (elastības modulis dalīts ar blīvumu) un īpatnējā izturība (stiepes izturība dalīta ar blīvumu). Tālāk esošajā tabulā ir norādītas tipiskās vērtības pirmā līmeņa salīdzināšanai.
| Materiāls | Blīvums (g/cm³) | Stiepes modulis (GPa) | Īpatnējā stingrība (GPa/(g/cm³)) | Īpatnējā stiprība (MPa/(g/cm³)) |
|---|---|---|---|---|
| Tērauds (strukturāls) | 7.8 | 210 | ≈27 | ≈50–60 |
| Alumīnijs (liešana) | 2.7 | 70 | ≈26 | ≈70–90 |
| SMC (30% stikls) | 1.8–2.0 | 10–15 | ≈5.5–8 | ≈30–50 |
| LFT-PP (40% stikls) | 1.2 | 8–10 | ≈6.7–8.3 |
≈60–85 |
Piezīme: Vērtības ir tipiski diapazoni istabas temperatūrā. Konkrētas LFT kategorijas var pārsniegt šos diapazonus atkarībā no šķiedru satura un matricas sastāva.
Skaitļi rāda, ka gan LFT, gan SMC nodrošina īpašas stingrības vērtības, kas konkurē ar alumīniju, savukārt to īpašās stiprības var pārspēt dažus alumīnija sakausējumus. Galvenā atšķirība ir tā, ka LFT un SMC sasniedz šīs īpašības ar nelielu svara daļu. Tomēr to absolūtais modulis ir zemāks, kas nozīmē, ka daļas ģeometrijai ir jākompensē ar rievojumu un kontūru dizainu. Turpretim metāls vienkāršākā formā var sasniegt augstu stingrību, taču par to attiecas svara sods.
-
Aprites cikla beigu pārstrādei - sagatavošanās normatīvo aktu prasībām
Eiropas noteikumi, tostarp Nolietotu transportlīdzekļu (ELV) direktīva un jaunais akumulatoru regulējums, mudina ražotājus jau no paša sākuma izstrādāt tā, lai tās būtu pārstrādājamas. Lūk, kā darbojas trīs materiāli:
- LFT termoplastsvar mehāniski sasmalcināt un pārstrādāt. Reģenerētais materiāls, lai gan pēc pārstrādes satur īsākas šķiedras, saglabā vērtību kā īsu šķiedru savienojums mazāk prasīgiem lietojumiem. Augstas tīrības pakāpes neapstrādātas LFT kategorijas, kas nesatur nezināmas piedevas, nodrošina tīru izejvielu šai pārstrādes plūsmai.
- SMC termoreaktīvinevar pārkausēt. Visizplatītākie iznīcināšanas veidi ir sadedzināšana ar enerģijas reģenerāciju vai malšana pildvielā. Ķīmiskās pārstrādes metodes tiek izstrādātas, bet vēl nav rūpnieciski mērogotas. SMC atkritumu apglabāšana poligonā Eiropā kļūst arvien dārgāka.
- Lietie metāliir nobriedusi pārstrādes infrastruktūra. Sekundārā alumīnija ražošana patērē tikai aptuveni 5% no primārajam alumīnijam nepieciešamās enerģijas. Tomēr primārā alumīnija sākotnējā oglekļa pēda (12–16 kg CO₂ uz kg) ir ievērojami augstāka nekā termoplastiskajiem savienojumiem. Pārstrādātais saturs arī sadalās vairāku ciklu laikā sakausējuma piesārņojuma dēļ.
Ražotājiem, kas saskaras ar regulatīvo spiedienu, lai demonstrētu otrreizējai pārstrādei paredzētu dizainu, LFT piedāvā nepārprotamas priekšrocības salīdzinājumā ar SMC un konkurētspējīgu alternatīvu metālam, ja ņem vērā dzīves cikla oglekļa pēdas nospiedumu.
-
Cikla laiks un ražošanas efektivitāte
No izejmateriāla līdz gatavai detaļai kopējais ražošanas laiks nosaka caurlaidspēju un ražošanas izmaksas.
LFT iesmidzināšanas veidņu priekšrocības nodrošina ātra riteņbraukšana un spēja integrēt vairākas funkcijas vienā piegājienā - ribas, izciļņi, snap-fits -, novēršot daudzus pakārtotos soļus. SMC formēšana ir lēnāka cietēšanas reakcijas dēļ, un manuāla vai pusautomātiska materiālu apstrāde palielina darbu. Liešana nodrošina ātru formēšanu, taču plašā otrreizējā apstrāde bieži pagarina kopējo ražošanas laiku.
Kur katrs materiāls atbilst - pēc komponenta veida
Zemāk esošajā tabulā ir attēloti visizplatītākie strukturālie pielietojumi, izmantojot to vislabāk piemēroto materiālu. Kur LFT-G®ir ieteicama, tiek atzīmēta konkrētā sērija.
| Komponents | Pašreizējā piemērotākā | Ieteicamais LFT-G®sērija | Galvenais iemesls |
|---|---|---|---|
| Priekšējās daļas moduļu turētājs | LFT (mainstream) | LFT-G®PP | Daļu konsolidācija vienā kadrā |
| Akumulatora bloka korpuss | LFT (aug) | LFT-G®PP (liesmu slāpējošs) | Termiskā barjera, UL94 V-0, viegls |
| Drone / eVTOL konstrukcijas roka | LFT (vēlams) | LFT-G®PA6 / PA66 | Augsta stingrība, vibrāciju slāpēšana |
| Rūpnieciskā robota roka | LFT (aug) | LFT-G®PA6 / PPS | Izturība pret šļūdei, mazs svars |
| Elektroinstrumenta korpuss | LFT (aug) | LFT-G®PP/ABS | Triecienizturība, virsmas apdare |
| Sporta aprīkojuma rāmis | LFT (aug) | LFT-G®TPU / HDPE | Stingrība, aukstas temperatūras ietekme |
| Augstas temperatūras pārsega apakšdaļa | LFT (aizstāj metālu) | LFT-G®PPS / PBT | 240 grādi + nepārtraukta lietošana, ķīmiskā izturība |
| Jūras klāja aparatūra | LFT (dabiskā izvēle) | LFT-G®PP / HDPE | Sālsūdens izturīgs pret koroziju, bez apkopes |
| Liels korpusa panelis (pārsegs, jumts) | SMC (joprojām ir vadībā) | - | A klases virsma, LFT izmantota kā iekšējais pastiprinājums |
| Īpaši plāna elektroniskā šasija | Lietie Mg/Al | - |
Zem 1 mm siena, nepieciešams EMI ekranējums
|
LFT-G®materiāli jau ir pielietotipriekšgala moduļi, akumulatoru korpusi, droni, unrobotika- ar PP un PA kā darba zirgu sēriju. Augstas temperatūras vidē PPS un PBT iedarbojas. Stingrības un aukstuma ietekmes vajadzībām TPU un HDPE aizpilda tukšumu. Ja virsmas apdare vai ārkārtējas plānsienu prasības joprojām dod priekšroku SMC vai metālam, LFT bieži kalpo kā iekšējais pastiprinājums. Tā kā materiālie dati par šļūdei, nogurumu un liesmas slāpēšanu turpina pieaugt, LFT-G®strukturālo komponentu nospiedums katru gadu palielinās.
Salīdzinājuma iekļaušana jūsu projektā
Neviens materiāls neuzvar katrā kategorijā. LFT spīd vidēja apjoma strukturālajos lietojumos, kur svara samazināšana, pārstrādājamība un funkcionālā integrācija ir prioritāte.
Uzņēmumā Xiamen LFT mūsu LFT-G®portfelis aptver PP, PA un augstas temperatūras PPS kategorijas. Mēs sniedzam detalizētus slīdēšanas datus, šķiedru orientācijas norādījumus un lietojumprogrammu inženierijas atbalstu, lai palīdzētu jums pieņemt pareizo lēmumu savlaicīgi -, kad izmaiņu izmaksas joprojām ir zemas.
Sazinieties ar mūsu lietojumprogrammu inženieriem par savu strukturālās daļas projektu
