Tehniskā baltā grāmata: dziļš ieskats LFT ražošanas procesā

Kopsavilkums

Garo šķiedru termoplastu (LFT) neparastās mehāniskās īpašības nav tikai materiāla īpašība; tie ir tiešs rezultāts rūpīgam, daudzpakāpju{0}}ražošanas procesam, kas izstrādāts tā, lai saglabātu vienu no vissvarīgākajām vērtībām:šķiedras garums. Garo šķiedru skeleta tīkla integritāte galīgajā formētajā daļā ir stūrakmens LFT slavenajam pārākumam triecienizturībā, šļūdes pretestībā un izmēru stabilitātē salīdzinājumā ar īso{1}}šķiedru līdziniekiem. Šis tehniskais dokuments sniedz visaptverošu LFT ražošanas vērtību ķēdes trīs pīlāru pārbaudi:1) Pultrūzija un impregnēšana, 2) Dzesēšana un granulēšana, un3) Specializētā iesmidzināšanas formēšana. Tā mērķis ir izgaismot kritiskos procesa parametrus, pamatā esošo materiālu zinātni un kvalitātes kontroles pasākumus katrā posmā, kas ir būtiski, lai pilnībā atraisītu šo progresīvo kompozītmateriālu veiktspējas potenciālu. Izpratne par šo procesu ir ļoti svarīga, lai izmantotu LFT, lai izveidotu stabilu, vieglu un izmaksu ziņā efektīvu komponentu dizainu.

Fig

Trīs LFT ražošanas pīlāri

1. posms:Pultrūzija un impregnēšana

Šajā pamata stadijā izejvielas tiek pārveidotas par nepārtrauktu kompozītmateriālu profilu. Process sākas ar tūkstošiem nepārtrauktu šķiedru šķiedru (parasti E-stikla vai oglekļa), kas tiek izvilkti no spolēm un rūpīgi izvadīti caur patentētu impregnēšanas veidni. Šis ir "pultrūzijas" (pull-extrusion) aspekts. Vienlaikus termoplastiskās matricas polimērs (piemēram, PP, PA6, TPU, PPS) tiek izkausēts augstas precizitātes ekstrūderā un kontrolētā spiedienā tiek ievadīts tajā pašā presformā. Galvenais tehniskais mērķis ir sasniegtnevainojama un pilnīga mitrināšana (impregnēšana)izkausētais polimērs. Nepilnīga saslapināšana{1}}izveido sausus plankumus un tukšumus, kas kļūst par bojājuma punktiem. Polimēra viskozitāte, līnijas ātrums un uzturēšanās laiks presformā tiek rūpīgi kontrolēti, lai nodrošinātu pilnīgu piesātinājumu, neradot pārmērīgu bīdes spriegumu uz šķiedrām, kas var izraisīt priekšlaicīgu pārrāvumu. Spēcīga saskarnes saite, ko bieži pastiprina šķiedru ķīmiskā izmēra noteikšana, ir būtiska efektīvai sprieguma pārnešanai no matricas uz pastiprinošajām šķiedrām pēdējā daļā.

2. posms:Dzesēšana un granulēšana

Kad pilnībā piesūcinātie profili -tagad sauktie pavedieni-iziet no formas, tie nekavējoties tiek novadīti caur dzesēšanas līniju. Šajā posmā tiek izmantota ūdens vanna vai atdzesēts gaiss, lai ātri un vienmērīgi sacietētu termoplastisko matricu, nofiksējot tagad -aizsargātās šķiedras vietā. Šī kontrolētā dzesēšana ir ļoti svarīga, lai pārvaldītu kristāliskumu un novērstu atlikušos spriegumus. Atdzesētās, nepārtrauktās kompozītmateriālu pavedienus pēc tam ievada ātrdarbīgā, precīzā griezējā vai granulēšanas iekārtā. Šī iekārta izmanto rotoru ar asiem asmeņiem, lai tīri sasmalcinātu dzīslas noteikta garuma cilindriskās granulās, parasti12 mm (1/2 collas), bet dažreiz svārstās no 10 mm līdz 25 mm. Šis solis ir ārkārtīgi svarīgs: granulas garums nosaka sākotnējo šķiedru garumu, kas nonāks iesmidzināšanas formēšanas mašīnā. Katra granula satur tūkstošiem perfekti izlīdzinātu, vienvirziena šķiedru, kurām visām ir vienāds garums kā pašai granulai. Tas nodrošina, ka maksimālais iespējamais šķiedras garums tiek pārnests uz pēdējo formēšanas posmu.

3. posms:Specializēta iesmidzināšanas formēšana

Galīgā pārveide no granulas uz detaļu notiek ar iesmidzināšanas formēšanu, taču tas ir ļoti specializēts process, kas ir tālu no standarta nepildītas plastmasas formēšanas. Primārais mērķis irsamazināt šķiedru nodilumu (lūšanu). Šim nolūkam ir optimizēta gan mašīna, gan veidne. Iesmidzināšanas formēšanas iekārta ir aprīkota ar speciāli izstrādātuzemas-bīdes skrūveun brīvas{0}}plūsmas pretvārsts, lai viegli izkausētu un nogādātu granulas, agresīvi nesasmalcinot šķiedras. Pretspiediens tiek samazināts līdz minimumam. Tikpat svarīgi ir arī veidņu instrumenti, kas ietver lielus, -apaļus sliedes un lielus vārtu izmērus (piemēram, cilpas vai ventilatora vārti), lai ļautu izkausētajam kompozītmateriālam ieplūst dobumā ar minimāliem ierobežojumiem. Materiālam iesmidzinot, garās šķiedras plūst, orientējas un sapinās, galu galā veidojot savstarpēji bloķējošu, trīsdimensiju skeleta tīklu visā daļā. Šis tīkls nodrošina izcilas mehāniskās īpašības. Precīza iesmidzināšanas ātruma, spiediena un veidņu temperatūras kontrole ir ļoti svarīga, lai ietekmētu galīgo šķiedru orientāciju, pārvaldītu metināšanas līnijas izturību un nodrošinātu konsekventu, augstas veiktspējas{10}}detaļu darbību pēc šāviena.

Kāpēc procesa vadība ir veiktspējas atslēga?

Iepriekšējie posmi ilustrē kritisko patiesību LFT tehnoloģijā:process*ir* produkts. Neveiksmei jebkurā posmā ir kaskādes ietekme uz pēdējās daļas integritāti. Piemēram, slikta impregnēšana 1. posmā rada vājās vietas, kuras nevar novērst nekāda 3. posma formēšanas pieredze. Līdzīgi, agresīva, liela{5}}bīdes skrūve formēšanas mašīnā var uzreiz atcelt rūpīgā pultrūzijas un granulēšanas darba priekšrocības, sadalot šķiedras līdz īsiem-šķiedru garumiem. Patiesa LFT ražošanas meistarība slēpjas izpratnē un kontrolējot šo posmu sarežģīto mijiedarbību. Tieši šī procesa kontrole no gala -līdz-nodrošina stingras iekšējās šķiedras karkasa veidošanos, kas tieši nozīmē izcilu triecienizturību, samazinātu šļūdei un uzlabotu konstrukcijas uzticamību, no kā klienti ir atkarīgi.

Galvenie kvalitātes kontroles kontrolpunkti