درباره فرآیند قالب گیری مواد کامپوزیت چیزی بدانید (Ⅰ)

تکنولوژی تشکیل مواد کامپوزیت اساس و شرط توسعه صنعت مواد کامپوزیت است. با گسترش زمینه کاربرد مواد کامپوزیت، صنعت کامپوزیت به سرعت در حال توسعه است، برخی از فرآیندهای قالب گیری در حال بهبود است، روش های قالب گیری جدید همچنان ظاهر می شوند، در حال حاضر بیش از 20 روش قالب گیری کامپوزیت ماتریس پلیمری وجود دارد و با موفقیت در تولید صنعتی استفاده می شود. مانند:

(1) فرآیند تشکیل خمیر دستی - روش تشکیل لایه‌آپ مرطوب.

(2) فرآیند تشکیل جت؛

(3) فناوری قالب گیری انتقال رزین (تکنولوژی RTM)؛

(4) قالب گیری روش فشار کیسه (روش کیسه فشار).

(5) قالب گیری پرس کیسه خلاء؛

(6) فناوری تشکیل اتوکلاو؛

(7) تکنولوژی تشکیل کتری هیدرولیک؛

(8) فناوری قالب گیری انبساط حرارتی؛

(9) فناوری تشکیل ساختار ساندویچ؛

(10) فرآیند تولید مواد قالب گیری؛

(11) تکنولوژی تزریق مواد قالب گیری ZMC؛

(12) فرآیند قالب گیری.

(13) تکنولوژی تولید لمینت؛

(14) تکنولوژی تشکیل لوله نورد.

(15) فناوری تشکیل محصولات سیم پیچ فیبر؛

(16) فرآیند تولید ورق مستمر؛

(17) تکنولوژی ریخته گری.

(18) فرآیند قالب گیری Pultrusion.

(19) فرآیند ساخت لوله سیم پیچ مداوم؛

(20) فناوری ساخت مواد کامپوزیتی بافته شده؛

(21) فن آوری ساخت قالب های ورق گرمانرم و فرآیند قالب گیری سرد مهر زنی؛

(22) فرآیند قالب گیری تزریقی.

(23) فرآیند قالب گیری اکستروژن؛

(24) فرآیند تشکیل لوله ریخته گری گریز از مرکز.

(25) سایر فناوری های شکل دهی.

بسته به ماده ماتریس رزین انتخاب شده، روش های فوق به ترتیب برای تولید کامپوزیت های ترموست و ترموپلاستیک مناسب هستند و برخی از فرآیندها برای هر دو مناسب هستند.

ویژگی های فرآیند تشکیل محصولات کامپوزیت: در مقایسه با سایر فناوری های پردازش مواد، فرآیند تشکیل مواد کامپوزیت دارای ویژگی های زیر است:

(1) تولید مواد و قالب گیری محصول در همان زمان برای تکمیل وضعیت کلی، فرآیند تولید مواد کامپوزیت، یعنی فرآیند قالب گیری محصولات. عملکرد مواد باید با توجه به الزامات استفاده از محصولات طراحی شود، بنابراین در انتخاب مواد، نسبت طراحی، تعیین لایه بندی الیاف و روش قالب گیری، باید دارای خواص فیزیکی و شیمیایی محصولات، شکل ساختاری و کیفیت ظاهر باشد. الزامات

(2) قالب گیری محصولات ماتریس رزین کامپوزیت گرما سخت نسبتاً ساده است، قالب گیری یک مایع روان است، مواد تقویت کننده الیاف یا پارچه نرم است، بنابراین، با این مواد برای تولید محصولات کامپوزیت، فرآیند و تجهیزات مورد نیاز بسیار ساده تر از سایر مواد است. برای برخی از محصولات فقط می توان مجموعه ای از قالب ها را تولید کرد.

ابتدا با فرآیند قالب گیری فشار کم تماس بگیرید

فرآیند قالب گیری فشار کم تماسی با قرار دادن دستی آرماتور، شستشوی رزین، یا قرار دادن ساده آرماتور و رزین به کمک ابزار مشخص می شود. یکی دیگر از ویژگی های فرآیند قالب گیری فشار کم تماسی این است که فرآیند قالب گیری نیازی به اعمال فشار قالب گیری (قالب گیری تماسی) ندارد، یا فقط فشار قالب گیری کم را اعمال می کند (فشار 0.01 ~ 0.7mpa پس از قالب گیری تماسی، حداکثر فشار از 2.0 تجاوز نمی کند. mpa).

فرآیند قالب گیری فشار کم تماسی، اولین ماده در قالب نر، قالب نر یا شکل طراحی قالب، و سپس از طریق حرارت دادن یا پخت در دمای اتاق، قالب گیری و سپس از طریق پردازش و محصولات کمکی است. متعلق به این نوع فرآیند قالب‌گیری، قالب‌گیری خمیری دستی، قالب‌گیری جت، قالب‌گیری پرس کیسه‌ای، قالب‌گیری انتقال رزین، قالب‌گیری اتوکلاو و قالب‌گیری انبساط حرارتی (قالب‌گیری با فشار کم) است. دو مورد اول در حال شکل گیری تماس هستند.

در فرآیند قالب گیری فشار پایین تماسی، فرآیند قالب گیری خمیر دستی اولین اختراع در تولید مواد کامپوزیت ماتریس پلیمری است که گسترده ترین محدوده قابل استفاده است، روش های دیگر توسعه و بهبود فرآیند قالب گیری خمیر دستی است. بزرگترین مزیت فرآیند شکل دهی تماس، تجهیزات ساده، سازگاری گسترده، سرمایه گذاری کمتر و اثر سریع است. با توجه به آمار در سال های اخیر، تماس با فرآیند قالب گیری کم فشار در تولید صنعتی مواد کامپوزیت جهان، هنوز هم سهم بزرگی را اشغال می کند، مانند ایالات متحده 35٪، اروپای غربی 25٪، ژاپن 42٪ اختصاص داده است. چین 75 درصد را به خود اختصاص داده است. این نشان دهنده اهمیت و غیر قابل جایگزینی فناوری قالب گیری فشار پایین تماسی در تولید صنعت مواد کامپوزیت است، این روش فرآیندی است که هرگز کاهش نخواهد یافت. اما بزرگترین نقص آن این است که راندمان تولید کم است، شدت کار زیاد است، تکرارپذیری محصول ضعیف است و غیره.

1. مواد اولیه

قالب گیری فشار کم تماس مواد اولیه مواد تقویت شده، رزین ها و مواد کمکی است.

(1) مواد پیشرفته

الزامات تشکیل تماس برای مواد تقویت شده: (1) مواد تقویت شده به راحتی توسط رزین آغشته می شوند. (2) تنوع شکل کافی برای برآوردن نیازهای قالب گیری اشکال پیچیده محصولات وجود دارد. (3) کسر حباب ها آسان است. (4) می تواند الزامات عملکرد فیزیکی و شیمیایی شرایط استفاده از محصولات را برآورده کند. ⑤ قیمت مناسب (تا حد امکان ارزان)، منابع فراوان.

مواد تقویت شده برای شکل دهی تماس شامل الیاف شیشه و پارچه آن، فیبر کربن و پارچه آن، الیاف آرلن و پارچه آن و غیره است.

(2) مواد ماتریسی

تماس با فرآیند قالب گیری فشار کم برای مواد ماتریس مورد نیاز: (1) تحت شرایط خمیر دستی، خیساندن آسان مواد تقویت شده با الیاف، حذف آسان حباب ها، چسبندگی قوی با فیبر. (2) در دمای اتاق می تواند ژل، جامد، و نیاز به انقباض، کمتر فرار. (3) ویسکوزیته مناسب: به طور کلی 0.2 ~ 0.5Pa·s، نمی تواند پدیده جریان چسب تولید کند. (4) غیر سمی یا سمیت کم؛ قیمت مناسب و منبع تضمین شده است.

رزین های رایج در تولید عبارتند از: رزین پلی استر غیر اشباع، رزین اپوکسی، رزین فنولیک، رزین بیسمالیمید، رزین پلی آمید و غیره.

الزامات عملکرد چندین فرآیند شکل دهی تماس برای رزین:

الزامات روش قالب گیری برای خواص رزین

تولید ژل

1، قالب گیری جریان ندارد، کف زدایی آسان است

2، تن یکنواخت، بدون رنگ شناور

3، درمان سریع، بدون چین و چروک، چسبندگی خوب با لایه رزین

قالب گیری دستی

1، اشباع خوب، آسان برای خیساندن فیبر، آسان برای از بین بردن حباب

2، گسترش پس از درمان سریع، انتشار حرارت کمتر، انقباض

3، کمتر فرار، سطح محصول چسبنده نیست

4. چسبندگی خوب بین لایه ها

قالب گیری تزریقی

1. از الزامات تشکیل خمیر دستی اطمینان حاصل کنید

2. بهبودی تیکسوتروپیک زودتر است

3، دما تأثیر کمی بر ویسکوزیته رزین دارد

4. رزین باید برای مدت طولانی مناسب باشد و پس از افزودن شتاب دهنده، ویسکوزیته نباید افزایش یابد.

قالب گیری کیسه

1، ترشوندگی خوب، خیساندن آسان فیبر، تخلیه آسان حباب

2، درمان سریع، درمان حرارت به کوچک

3، چسب جریان آسان نیست، چسبندگی قوی بین لایه ها

(3) مواد کمکی

فرآیند تشکیل تماس مواد کمکی، عمدتا به پرکننده و رنگ دو دسته و عامل پخت، رقیق کننده، عامل سخت کننده، متعلق به سیستم ماتریس رزین اشاره دارد.

2، عامل قالب و رهاسازی

(1) قالب ها

قالب تجهیزات اصلی در انواع فرآیندهای شکل دهی تماس است. کیفیت قالب مستقیماً بر کیفیت و قیمت تمام شده محصول تأثیر می گذارد، بنابراین باید با دقت طراحی و تولید شود.

هنگام طراحی قالب، الزامات زیر باید به طور جامع در نظر گرفته شود: (1) الزامات دقت طراحی محصول را برآورده کنید، اندازه قالب دقیق است و سطح صاف است. (2) داشتن استحکام و سفتی کافی؛ (3) قالب گیری راحت. (4) پایداری حرارتی کافی دارند. وزن سبک، منبع مواد کافی و هزینه کم.

قالب قالب گیری تماسی ساختار قالب به دو دسته تقسیم می شود: قالب نر، قالب نر و سه نوع قالب، بدون توجه به نوع قالب، می تواند بر اساس اندازه، الزامات قالب، طراحی به عنوان یک کل یا قالب مونتاژ شده باشد.

هنگامی که مواد قالب تولید می شود، الزامات زیر باید برآورده شود:

① می تواند الزامات دقت ابعادی، کیفیت ظاهری و عمر خدمات محصولات را برآورده کند.

(2) مواد قالب باید استحکام و سفتی کافی داشته باشد تا اطمینان حاصل شود که قالب در فرآیند استفاده به راحتی تغییر شکل داده و آسیب نمی بیند.

(3) توسط رزین خورده نمی شود و بر پخت رزین تأثیر نمی گذارد.

(4) مقاومت در برابر حرارت خوب، پخت محصول و حرارت دادن، قالب تغییر شکل نمی دهد.

(5) ساخت آسان، قالب گیری آسان.

(6) روز برای کاهش وزن قالب، تولید راحت؛

⑦ قیمت ارزان است و مواد به راحتی به دست می آیند. موادی که می توان به عنوان قالب خمیر دستی استفاده کرد عبارتند از: چوب، فلز، گچ، سیمان، فلز با نقطه ذوب پایین، پلاستیک های فوم دار سفت و پلاستیک های تقویت شده با الیاف شیشه.

الزامات اصلی عامل انتشار:

1. قالب را خورده نمی کند، روی پخت رزین تاثیر نمی گذارد، چسبندگی رزین کمتر از 0.01mpa است.

(2) زمان تشکیل فیلم کوتاه، ضخامت یکنواخت، سطح صاف.

استفاده از ایمنی، بدون اثر سمی؛

(4) مقاومت در برابر حرارت، می تواند با دمای پخت گرم شود.

⑤ کار با آن آسان و ارزان است.

عامل رهاسازی فرآیند تشکیل تماس عمدتاً شامل عامل رهاسازی فیلم، عامل انتشار مایع و پماد، عامل انتشار موم است.

فرآیند تشکیل خمیر دستی

جریان فرآیند تشکیل خمیر دستی به شرح زیر است:

(1) آماده سازی تولید

اندازه محل کار برای چسباندن دستی باید با توجه به اندازه محصول و خروجی روزانه تعیین شود. محل باید تمیز، خشک و دارای تهویه مناسب باشد و دمای هوا بین 15 تا 35 درجه سانتیگراد حفظ شود. بخش بازسازی پس از پردازش باید مجهز به دستگاه حذف گرد و غبار اگزوز و دستگاه پاشش آب باشد.

آماده سازی قالب شامل تمیز کردن، مونتاژ و عامل رهاسازی است.

هنگامی که چسب رزین آماده می شود، باید به دو مشکل توجه کنیم: (1) جلوگیری از مخلوط شدن حباب های چسب. (2) مقدار چسب نباید زیاد باشد و هر مقدار باید قبل از ژل رزین مصرف شود.

مواد تقویت کننده انواع و مشخصات مصالح آرماتور باید بر اساس الزامات طراحی انتخاب شوند.

(2) چسباندن و درمان

لایه-خمیر دستی لایه-خمیر به روش مرطوب و روش خشک دو تقسیم می شود: (1) لایه خشک-پارچه پیش آغشته به عنوان ماده خام، مواد اولیه (پارچه) با توجه به برش نمونه به مواد بد، حرارت دادن لایه نرم کننده و سپس لایه به لایه روی قالب قرار دهید و حباب های بین لایه ها را از بین ببرید تا متراکم شوند. از این روش برای اتوکلاو و قالب گیری کیسه ای استفاده می شود. (2) لایه بندی مرطوب به طور مستقیم در قالب، شیب مواد را تقویت می کند، لایه به لایه نزدیک به قالب، حباب ها را کم می کند، آن را متراکم می کند. فرآیند خمیر دست عمومی با این روش لایه بندی. لایه بندی مرطوب به خمیر لایه ژل کوت و خمیر لایه ساختار تقسیم می شود.

ابزار چسباندن دستی ابزار چسباندن دستی تاثیر زیادی در تضمین کیفیت محصول دارد. غلتک پشمی، غلتک مویی، غلتک مارپیچ و اره برقی، مته برقی، دستگاه پرداخت و غیره وجود دارد.

محصولات جامد سانت اسکلروز را جامد می کند و دو مرحله رسیده است: از ژل تا تغییر سه ضلعی معمولاً 24 ساعت می خواهند، در حال حاضر درجه جامد شدن به 50٪ تا 70٪ (درجه سختی ba Ke 15 است)، می تواند تخریب شود، پس از خارج شدن انجماد در زیر شرایط محیط طبیعی توانایی 1 تا 2 هفته باعث می شود محصولات دارای استحکام مکانیکی باشند، مثلاً رسیده، درجه انجماد آن 85٪ بالاتر باشد. گرمایش می تواند روند پخت را بهبود بخشد. برای فولاد شیشه ای پلی استر، حرارت دادن در 80 درجه سانتیگراد به مدت 3 ساعت، برای فولاد شیشه ای اپوکسی، دمای پس از پخت را می توان در 150 درجه سانتیگراد کنترل کرد. روش های گرمایش و پخت زیادی وجود دارد، محصولات متوسط ​​و کوچک را می توان در کوره پخت گرم کرد و پخت، محصولات بزرگ را می توان گرم کرد یا گرمایش مادون قرمز.

(3)Dقالب گیری و پانسمان

قالب گیری برای اطمینان از اینکه محصول آسیبی ندیده است. روش‌های قالب‌گیری به شرح زیر است: (1) دستگاه قالب‌گیری جهشی در قالب تعبیه می‌شود و پیچ هنگام قالب‌گیری چرخانده می‌شود تا محصول خارج شود. قالب قالب گیری فشار دارای ورودی هوا یا آب فشرده است، قالب گیری هوا یا آب فشرده (0.2mpa) بین قالب و محصول، همزمان با چکش چوبی و چکش لاستیکی خواهد بود، به طوری که محصول و قالب از هم جدا می شوند. (3) قالب گیری محصولات بزرگ (مانند کشتی ها) با کمک جک ها، جرثقیل ها و گوه های چوب سخت و ابزارهای دیگر. (4) محصولات پیچیده می توانند از روش قالب گیری دستی برای چسباندن دو یا سه لایه FRP روی قالب استفاده کنند تا پس از کندن از قالب خشک شوند و سپس روی قالب قرار دهند تا به ضخامت طرح ادامه دهند. پس از پخت از قالب خارج کنید.

پانسمان به دو نوع تقسیم می شود: یکی پانسمان سایز و دیگری ترمیم عیب. (1) پس از شکل دادن به اندازه محصولات، با توجه به اندازه طراحی برای قطع قسمت اضافی. (2) تعمیر نقص شامل تعمیر سوراخ، حباب، تعمیر ترک، تقویت سوراخ و غیره است.

تکنیک جت فرمینگ

تکنولوژی جت فرمینگ پیشرفتی در شکل گیری خمیر دستی، درجه نیمه مکانیزه است. فناوری شکل دهی جت سهم بزرگی را در فرآیند تشکیل مواد کامپوزیت به خود اختصاص می دهد، مانند 9.1٪ در ایالات متحده، 11.3٪ در اروپای غربی و 21٪ در ژاپن. در حال حاضر ماشین های قالب گیری تزریقی داخلی عمدتا از ایالات متحده وارد می شوند.

(1) اصل فرآیند تشکیل جت و مزایا و معایب

فرآیند قالب گیری تزریقی با آغازگر و پروموتر دو نوع پلی استر، به ترتیب از تفنگ اسپری از هر دو طرف مخلوط می شود و رووینگ فایبر گلاس، توسط مرکز مشعل، مخلوط شدن با رزین، رسوب به قالب، هنگام رسوب قطع می شود. به ضخامت معین، با فشرده سازی غلتکی، رزین اشباع فیبر، از بین بردن حباب های هوا، پخته شده به محصولات.

مزایای قالب گیری جت: (1) استفاده از فیبر شیشه ای به جای پارچه، می تواند هزینه مواد را کاهش دهد. (2) راندمان تولید 2-4 برابر بیشتر از خمیر دستی است. (3) محصول دارای یکپارچگی خوب، بدون اتصال، استحکام برشی بین لایه ای بالا، محتوای رزین بالا، مقاومت در برابر خوردگی خوب و مقاومت در برابر نشت است. (4) می تواند مصرف بال زدن، برش ضایعات پارچه و مایع چسب باقی مانده را کاهش دهد. اندازه و شکل محصول محدودیتی ندارد. معایب عبارتند از: (1) محتوای رزین بالا، محصولات کم استحکام. (2) محصول فقط می تواند یک طرف را صاف کند. ③ محیط زیست را آلوده می کند و برای سلامت کارگران مضر است.

راندمان جت شکل دهی تا 15 کیلوگرم در دقیقه، بنابراین برای تولید بدنه بزرگ مناسب است. به طور گسترده ای برای پردازش وان حمام، پوشش دستگاه، توالت یکپارچه، اجزای بدنه خودرو و محصولات امدادی بزرگ استفاده شده است.

(2) آماده سازی تولید

علاوه بر رعایت الزامات فرآیند خمیر دستی، باید به اگزوزهای محیطی نیز توجه ویژه ای شود. با توجه به اندازه محصول، اتاق عمل را می توان برای صرفه جویی در مصرف انرژی بسته کرد.

مواد اولیه آماده سازی مواد عمدتاً رزین (به طور عمده رزین پلی استر غیر اشباع) و رووینگ الیاف شیشه ای غیرپیچیده است.

آماده سازی قالب شامل تمیز کردن، مونتاژ و عامل رهاسازی است.

دستگاه قالب گیری تزریقی تجهیزات قالب گیری تزریقی به دو نوع تقسیم می شود: نوع مخزن فشار و نوع پمپ: (1) دستگاه قالب گیری تزریقی نوع پمپ، آغازگر رزین و شتاب دهنده است که به ترتیب به میکسر استاتیک پمپ می شوند، به طور کامل مخلوط می شوند و سپس توسط اسپری خارج می شوند. تفنگ، معروف به نوع تفنگ مخلوط. اجزای آن سیستم کنترل پنوماتیک، پمپ رزین، پمپ کمکی، میکسر، تفنگ اسپری، انژکتور برش الیاف و غیره می باشد. پمپ رزین و پمپ کمکی به طور سفت و سخت توسط بازوی راکر متصل می شوند. برای اطمینان از نسبت مواد، موقعیت پمپ کمکی را روی بازوی راکر تنظیم کنید. تحت عمل کمپرسور هوا، رزین و عامل کمکی به طور یکنواخت در مخلوط کن مخلوط شده و توسط قطرات تفنگ اسپری تشکیل می شود که به طور مداوم با الیاف بریده شده به سطح قالب پاشیده می شود. این دستگاه جت فقط دارای تفنگ اسپری چسب، ساختار ساده، وزن سبک، ضایعات آغازگر کمتر است، اما به دلیل اختلاط در سیستم، برای جلوگیری از انسداد تزریق باید بلافاصله پس از اتمام تمیز شود. (2) دستگاه جت تامین چسب نوع مخزن فشار این است که به ترتیب چسب رزین را در مخزن فشار نصب می کند و چسب را به تفنگ اسپری می کند تا به طور مداوم توسط فشار گاز به مخزن پاشیده شود. از دو مخزن رزین، لوله، شیر، تفنگ اسپری، انژکتور برش الیاف، چرخ دستی و براکت تشکیل شده است. هنگام کار، منبع هوای فشرده را وصل کنید، هوای فشرده را از طریق جداکننده هوا و آب به مخزن رزین، برش الیاف شیشه و تفنگ اسپری عبور دهید، به طوری که رزین و فیبر شیشه به طور مداوم توسط تفنگ اسپری خارج شوند، اتمیزه کردن رزین، پراکندگی الیاف شیشه، به طور مساوی مخلوط شده و سپس در قالب فرو می رود. این جت رزین خارج از تفنگ مخلوط شده است، بنابراین به راحتی نمی توان نازل تفنگ را وصل کرد.

(3) کنترل فرآیند قالب گیری اسپری

انتخاب پارامترهای فرآیند تزریق: ① محصولات قالب گیری اسپری محتوای رزین، کنترل محتوای رزین در حدود 60٪. هنگامی که ویسکوزیته رزین 0.2Pa·s است، فشار مخزن رزین 0.05-0.15mpa و فشار اتمیزه شدن 0.3-0.55mpa است، یکنواختی اجزا را می توان تضمین کرد. (3) فاصله اختلاط رزین اسپری شده توسط زاویه تفنگ اسپری متفاوت است. به طور کلی، زاویه 20 درجه انتخاب می شود و فاصله بین تفنگ اسپری و قالب 350 تا 400 میلی متر است. برای تغییر فاصله، زاویه تفنگ اسپری باید سرعت بالایی داشته باشد تا اطمینان حاصل شود که هر جزء در تقاطع نزدیک سطح قالب مخلوط می شود تا از پرواز چسب جلوگیری شود.

قالب گیری اسپری باید توجه داشته باشید: (1) دمای محیط باید در (25±5) ℃ کنترل شود، بسیار بالا، آسان برای ایجاد انسداد تفنگ اسپری. اختلاط خیلی کم، ناهموار، پخت آهسته؛ (2) در سیستم جت آب مجاز نیست، در غیر این صورت کیفیت محصول تحت تأثیر قرار خواهد گرفت. (3) قبل از تشکیل، یک لایه رزین روی قالب اسپری کنید و سپس لایه مخلوط فیبر رزین را اسپری کنید. (4) قبل از قالب گیری تزریق، ابتدا فشار هوا، رزین کنترل و محتوای فیبر شیشه را تنظیم کنید. (5) تفنگ اسپری باید به طور یکنواخت حرکت کند تا از نشت و پاشش جلوگیری شود. نمی تواند در یک قوس برود. همپوشانی بین دو خط کمتر از 1/3 است و پوشش و ضخامت باید یکنواخت باشد. پس از پاشش یک لایه، فوراً از تراکم غلتکی استفاده کنید، باید به لبه ها و سطح مقعر و محدب توجه کنید، اطمینان حاصل کنید که هر لایه صاف فشار داده می شود، حباب های اگزوز ایجاد می شود، از فرزهای ناشی از فیبر جلوگیری می کند. پس از هر لایه اسپری، برای بررسی، واجد شرایط پس از لایه بعدی اسپری. ⑧ آخرین لایه برای اسپری کردن مقداری، سطح را صاف می کند. ⑨ برای جلوگیری از انجماد رزین و آسیب رساندن به تجهیزات، جت را بلافاصله پس از استفاده تمیز کنید.

قالب گیری انتقال رزین

قالب گیری انتقال رزین که به اختصار RTM نامیده می شود. RTM در دهه 1950 آغاز شد، یک فن آوری شکل گیری قالب بسته برای بهبود فرآیند قالب گیری خمیر است، می تواند محصولات سبک دو طرفه تولید کند. در کشورهای خارجی، تزریق رزین و عفونت تحت فشار نیز در این دسته قرار می گیرند.

اصل اساسی RTM قرار دادن مواد تقویت شده با الیاف شیشه در حفره قالب قالب بسته است. ژل رزین با فشار به داخل حفره قالب تزریق می‌شود و مواد تقویت‌شده با الیاف شیشه خیس می‌شوند، سپس پخت می‌شوند و محصول قالب‌گیری شده از قالب خارج می‌شود.

از سطح تحقیقات قبلی، جهت تحقیق و توسعه فناوری RTM شامل واحد تزریق کنترل شده با میکروکامپیوتر، فناوری پیشرفته پیش‌فرم‌سازی مواد، قالب کم‌هزینه، سیستم پخت سریع رزین، ثبات فرآیند و سازگاری و غیره خواهد بود.

ویژگی های تکنولوژی تشکیل RTM: (1) می تواند محصولات دو طرفه تولید کند. (2) راندمان شکل دهی بالا، مناسب برای تولید محصولات FRP در مقیاس متوسط ​​(کمتر از 20000 قطعه در سال). ③RTM یک عملیات قالب بسته است که محیط زیست را آلوده نمی کند و به سلامت کارگران آسیب نمی رساند. (4) مواد تقویت کننده را می توان در هر جهت قرار داد، به راحتی می توان مواد تقویت کننده را مطابق با وضعیت تنش نمونه محصول درک کرد. (5) مصرف کمتر مواد خام و انرژی؛ ⑥ سرمایه گذاری کمتر در ساخت یک کارخانه، سریع.

فناوری RTM به طور گسترده در ساخت و ساز، حمل و نقل، مخابرات، بهداشت، هوا فضا و سایر زمینه های صنعتی استفاده می شود. محصولاتی که ما توسعه داده ایم عبارتند از: مسکن و قطعات خودرو، اجزای وسایل نقلیه تفریحی، خمیر مارپیچ، تیغه توربین بادی به طول 8.5 متر، رادوم، پوشش دستگاه، وان، اتاق حمام، تخته استخر، صندلی، مخزن آب، غرفه تلفن، تیر تلگراف ، قایق بادبانی کوچک و غیره

(1) فرآیند و تجهیزات RTM

کل فرآیند تولید RTM به 11 فرآیند تقسیم می شود. اپراتورها و ابزارها و تجهیزات هر فرآیند ثابت هستند. قالب توسط ماشین حمل می شود و به نوبه خود از هر فرآیند عبور می کند تا عملیات جریان را محقق کند. زمان چرخه قالب در خط مونتاژ اساساً چرخه تولید محصول را منعکس می کند. محصولات کوچک معمولا فقط ده دقیقه طول می کشد و چرخه تولید محصولات بزرگ را می توان در عرض 1 ساعت کنترل کرد.

تجهیزات قالب گیری تجهیزات قالب گیری RTM عمدتاً دستگاه و قالب تزریق رزین است.

دستگاه تزریق رزین از پمپ رزین و تفنگ تزریق تشکیل شده است. پمپ رزین مجموعه ای از پمپ های پیستونی پیستونی است که قسمت بالایی آن یک پمپ آیرودینامیکی است. هنگامی که هوای فشرده پیستون پمپ هوا را به سمت بالا و پایین حرکت می دهد، پمپ رزین رزین را به صورت کمی از طریق کنترل کننده جریان و فیلتر به داخل مخزن رزین پمپ می کند. اهرم جانبی باعث حرکت پمپ کاتالیزور می شود و کاتالیزور را به صورت کمی به مخزن پمپ می کند. هوای فشرده در دو مخزن پر می شود تا نیروی بافری مخالف فشار پمپ ایجاد کند و جریان ثابت رزین و کاتالیزور را به سر تزریق تضمین کند. تفنگ تزریق پس از جریان آشفته در یک مخلوط کن استاتیک، و می تواند رزین و کاتالیزور را در شرایط بدون اختلاط گاز، قالب تزریق، و سپس میکسر تفنگ دارای طراحی ورودی مواد شوینده، با مخزن حلال فشار 0.28 مگاپاسکال، زمانی که دستگاه پس از استفاده، سوئیچ، حلال اتوماتیک، تفنگ تزریق را برای تمیز کردن روشن کنید.

② قالب RTM به قالب فولاد شیشه ای، قالب فلزی با روکش فولاد شیشه ای و قالب فلزی تقسیم می شود. ساخت قالب های فایبرگلاس آسان و ارزان تر است، قالب های فایبرگلاس پلی استر را می توان 2000 بار استفاده کرد، قالب های فایبر گلاس اپوکسی را می توان 4000 بار استفاده کرد. قالب پلاستیکی تقویت شده با الیاف شیشه با سطح روکش طلا می تواند بیش از 10000 بار استفاده شود. قالب های فلزی به ندرت در فرآیند THE RTM استفاده می شوند. به طور کلی، هزینه قالب RTM تنها 2٪ تا 16٪ از SMC است.

(2) مواد خام RTM

RTM از مواد خام مانند سیستم رزین، مواد تقویت کننده و پرکننده استفاده می کند.

سیستم رزین رزین اصلی مورد استفاده در فرآیند RTM رزین پلی استر غیر اشباع است.

مواد تقویت کننده مواد تقویت کننده عمومی RTM عمدتاً فیبر شیشه ای هستند، محتوای آن 25٪ ~ 45٪ (نسبت وزن) است. مواد تقویت کننده معمولاً استفاده می شود نمد پیوسته الیاف شیشه، نمد کامپوزیت و شطرنجی.

پرکننده ها برای فرآیند RTM مهم هستند زیرا نه تنها هزینه را کاهش می دهند و عملکرد را بهبود می بخشند، بلکه گرما را در مرحله گرمازایی پخت رزین نیز جذب می کنند. پرکننده های متداول مورد استفاده عبارتند از هیدروکسید آلومینیوم، دانه های شیشه ای، کربنات کلسیم، میکا و غیره. دوز آن 20٪ تا 40٪ است.

روش فشار کیسه، روش اتوکلاو، روش کتری هیدرولیک وتیروش قالب گیری انبساط حرارتی

روش فشار کیسه، روش اتوکلاو، روش کتری هیدرولیک و روش قالب گیری با انبساط حرارتی معروف به فرآیند قالب گیری کم فشار. فرآیند قالب گیری آن به این صورت است که از راه روسازی دستی، مواد تقویت کننده و رزین (شامل مواد پیش آغشته) با توجه به جهت طراحی و سفارش لایه به لایه روی قالب، پس از رسیدن به ضخامت مشخص شده، با فشار، حرارت دادن، عمل آوری، قالب گیری، لباس پوشیدن و به دست آوردن محصولات. تفاوت بین چهار روش و فرآیند تشکیل خمیر دستی فقط در فرآیند پخت تحت فشار است. بنابراین، آنها فقط بهبود فرآیند تشکیل خمیر دستی هستند، به منظور بهبود چگالی محصولات و استحکام پیوند بین لایه‌ای.

با استفاده از الیاف شیشه ای با استحکام بالا، فیبر کربن، فیبر بور، فیبر آرامونگ و رزین اپوکسی به عنوان مواد اولیه، محصولات کامپوزیتی با کارایی بالا ساخته شده با روش قالب گیری فشار کم به طور گسترده در هواپیما، موشک، ماهواره و شاتل فضایی استفاده شده است. مانند درهای هواپیما، فیرینگ، رادوم هوابرد، براکت، بال، دم، دیوار، دیوار و هواپیماهای رادارگریز.

(1) روش فشار کیسه

قالب‌گیری پرس کیسه‌ای، قالب‌گیری خمیر دستی محصولات جامد نشده، از طریق کیسه‌های لاستیکی یا سایر مواد الاستیک برای اعمال فشار گاز یا مایع است، به طوری که محصولات تحت فشار متراکم و جامد می‌شوند.

مزایای روش کیسه سازی عبارتند از: (1) صاف در هر دو طرف محصول. ② سازگار با پلی استر، اپوکسی و رزین فنولیک؛ وزن محصول بیشتر از خمیر دستی است.

قالب گیری فشار کیسه به روش کیسه فشار و روش کیسه خلاء 2: (1) روش کیسه فشار روش کیسه فشار روش قالب گیری خمیر دستی است که محصولات را در یک کیسه لاستیکی جامد نمی کند، صفحه پوشش را ثابت می کند و سپس از طریق هوا یا بخار فشرده (0.25 ~) 0.5mpa)، به طوری که محصولات در شرایط پرس گرم جامد می شوند. (2) روش کیسه خلاء این روش به این صورت است که محصولات جامد نشده به شکل خمیر، با لایه ای از فیلم لاستیکی، محصولات بین لایه لاستیکی و قالب، مهر و موم کردن محیط، خلاء (0.05 ~ 0.07mpa)، به طوری که حباب ها و مواد فرار شوند. در محصولات مستثنی هستند. به دلیل فشار کم خلاء، روش شکل دهی کیسه خلاء فقط برای فرم دهی مرطوب محصولات پلی استر و کامپوزیت اپوکسی استفاده می شود.

(2) کتری فشار داغ و روش کتری هیدرولیک

کتری اتوکلاو داغ و روش کتری هیدرولیک در ظروف فلزی، از طریق گاز یا مایع فشرده بر روی محصولات خمیر دست جامد نشده گرمایش، فشار، آن را به قالب گیری جامد تبدیل می کند.

روش اتوکلاو اتوکلاو یک مخزن فشار فلزی افقی است، محصولات خمیر دست پخته نشده، به علاوه کیسه های پلاستیکی مهر و موم شده، جاروبرقی، و سپس با قالب با ماشین برای ارتقاء اتوکلاو، از طریق بخار (فشار 1.5 ~ 2.5mpa) و خلاء، تحت فشار است. محصولات، گرمایش، تخلیه حباب، به طوری که در شرایط فشار داغ جامد می شود. این ترکیبی از مزایای روش کیسه فشار و روش کیسه خلاء، با چرخه تولید کوتاه و کیفیت محصول بالا است. روش اتوکلاو داغ می تواند محصولات کامپوزیتی با اندازه بزرگ، شکل پیچیده ای با کیفیت بالا و عملکرد بالا تولید کند. اندازه محصول توسط اتوکلاو محدود شده است. در حال حاضر بزرگترین اتوکلاو در چین دارای قطر 2.5 متر و طول 18 متر است. محصولاتی که توسعه یافته و به کار گرفته شده اند شامل بال، دم، بازتابنده آنتن ماهواره، بدنه ورود مجدد موشک و ساختار ساندویچی هوابرد رادوم می باشد. بزرگترین عیب این روش سرمایه گذاری تجهیزات، وزن، ساختار پیچیده، هزینه بالا است.

روش کتری هیدرولیک کتری هیدرولیک یک مخزن تحت فشار بسته است، حجم آن کوچکتر از کتری فشار داغ است، در حالت عمودی قرار می گیرد، تولید از طریق فشار آب گرم، روی محصولات خمیر دست جامد نشده گرم می شود، تحت فشار قرار می گیرد، به طوری که آن را جامد می کند. فشار کتری هیدرولیک می تواند به 2 مگا پاسکال یا بالاتر برسد و دما 80 ~ 100 درجه سانتیگراد است. حامل روغن، تا 200 درجه سانتیگراد گرم کنید. محصول تولید شده با این روش متراکم، چرخه کوتاه است، نقطه ضعف روش کتری هیدرولیک سرمایه گذاری زیاد در تجهیزات است.

(3) روش قالب گیری انبساط حرارتی

قالب گیری حرارتی انبساط فرآیندی است که برای تولید محصولات کامپوزیتی با کارایی بالا با دیواره نازک توخالی استفاده می شود. اصل کار آن استفاده از ضریب انبساط مختلف مواد قالب، استفاده از گسترش حجم گرم آن فشار اکستروژن مختلف، ساخت فشار محصول است. قالب نر روش قالب گیری انبساط حرارتی لاستیک سیلیکونی با ضریب انبساط زیاد است و قالب ماده ماده فلزی با ضریب انبساط کوچک است. محصولات جامد نشده با دست بین قالب نر و قالب ماده قرار می گیرند. با توجه به ضریب انبساط متفاوت قالب های مثبت و منفی، تفاوت تغییر شکل زیادی وجود دارد که باعث می شود محصولات تحت فشار گرم جامد شوند.