Kompozītmateriālu izejvielas ietver sveķus, šķiedru un serdes materiālus utt.Ir daudz iespēju, un katram materiālam ir unikāla izturība, stingrība, stingrība un termiskā stabilitāte, un arī tā izmaksas un jauda ir atšķirīga.
Tomēr kompozītmateriāls kopumā, tā galīgā veiktspēja ir saistīta ne tikai ar sveķu matricu un šķiedrām (un serdes materiālu sviestmaižu struktūrā), bet arī cieši saistīta ar konstrukcijas materiālu projektēšanas metodi un ražošanas procesu. .
Šis raksts iepazīstinās ar biežāk izmantotajām kompozītmateriālu ražošanas metodēm, katras metodes galvenajiem ietekmējošiem faktoriem un to, kā izvēlēties izejvielas dažādiem procesiem.
Metodes apraksts:Formēšanas process, kurā sasmalcinātu šķiedru pastiprinātu materiālu un sveķu sistēmu vienlaikus izsmidzina veidnē un pēc tam sacietē normālā spiedienā, veidojot termoreaktīvu kompozītmateriālu.
materiālu izvēle:
Sveķi: galvenokārt poliesters
Šķiedra: rupja stikla šķiedras dzija
Pamatmateriāls: nav, atsevišķi jāapvieno ar laminātiem
Galvenā priekšrocība:
1) Meistarībai ir sena vēsture
2) Zemas izmaksas, ātra šķiedru un sveķu ieklāšana
3) Zemas pelējuma izmaksas
Galvenie trūkumi:
1) Laminētā plāksne ir viegli veidojama ar sveķiem bagātinātu zonu, un svars ir salīdzinoši augsts
2) Var izmantot tikai sasmalcinātas šķiedras, kas stipri ierobežo laminātu mehāniskās īpašības
3) Lai atvieglotu izsmidzināšanu, sveķu viskozitātei jābūt pietiekami zemai, lai zaudētu kompozītmateriāla mehāniskās un termiskās īpašības.
4) Augsts stirola saturs izsmidzināmajos sveķos nozīmē lielāku iespējamo apdraudējumu operatoriem, un zema viskozitāte nozīmē, ka sveķi var viegli iekļūt darbinieku darba apģērbā un tiešā veidā saskarties ar ādu.
5) Gaisā iztvaikotā stirola koncentrācija ir grūti izpildāma tiesību aktos noteiktajām prasībām
tipisks pielietojums:
Vienkārši nožogojumi, zemas slodzes konstrukcijas paneļi, piemēram, kabrioletu automašīnu virsbūves, kravas automašīnu apvalki, vannas un mazas laivas
Metodes apraksts:Manuāli piesūciniet šķiedras ar sveķiem.Šķiedras var pastiprināt ar aušanu, pinumu, šūšanu vai savienošanu.Roku ieklāšana parasti tiek veikta ar rullīšiem vai sukām, un pēc tam sveķus izspiež ar gumijas rullīti, lai iekļūtu šķiedrās.Lamināti tika sacietēti normālā spiedienā.
materiālu izvēle:
Sveķi: nav prasību, ir pieņemami epoksīdsveķi, poliesteris, polivinilesteris, fenola sveķi
Šķiedra: nav prasību, bet aramīda šķiedru ar lielāku pamatmasu ir grūti infiltrēt, izklājot ar rokām.
Pamatmateriāls: nav prasību
Galvenā priekšrocība:
1) Meistarībai ir sena vēsture
2) Viegli iemācīties
3) Ja tiek izmantoti cietēšanas sveķi istabas temperatūrā, pelējuma izmaksas ir zemas
4) Liela materiālu un piegādātāju izvēle
5) Augsts šķiedru saturs, izmantotās šķiedras ir garākas nekā izsmidzināšanas process
Galvenie trūkumi:
1) Sveķu sajaukšana, sveķu saturs un laminātu kvalitāte ir cieši saistīti ar operatoru prasmēm, ir grūti iegūt laminātus ar zemu sveķu saturu un zemu porainību
2) Sveķu veselības un drošības apdraudējumi.Jo mazāka ir roku uzklāšanas sveķu molekulmasa, jo lielāks ir iespējamais veselības apdraudējums.Jo zemāka viskozitāte, jo vieglāk sveķi var iekļūt darbinieku darba apģērbā un tiešā veidā saskarties ar ādu.
3) Ja nav uzstādītas labas ventilācijas iekārtas, no poliestera un polivinilestera iztvaikotā stirola koncentrācija gaisā ir grūti izpildāma likuma prasībām.
4) Ar roku klājamo sveķu viskozitātei jābūt ļoti zemai, tāpēc stirola vai citu šķīdinātāju saturam jābūt lielam, tādējādi zaudējot kompozītmateriāla mehāniskās/termiskās īpašības.
Tipiski lietojumi:standarta vēja turbīnu lāpstiņas, sērijveidā ražotas laivas, arhitektūras modeļi
Metodes apraksts:Vakuuma maisa process ir iepriekšminētā roku uzklāšanas procesa turpinājums, tas ir, uz veidnes tiek noslēgts plastmasas plēves slānis, lai ar rokām uzklāto laminātu vakuumā, un laminātam tiek piemērots atmosfēras spiediens, lai panāktu izplūdes un blīvēšanas ietekme.Uzlabot kompozītmateriālu kvalitāti.
materiālu izvēle:
Sveķi: galvenokārt epoksīdsveķi un fenola sveķi, poliesteris un polivinilesteris nav piemēroti, jo tie satur stirolu, kas iztvaiko vakuumsūknī
Šķiedra: nav prasību, pat šķiedras ar lielu bāzes masu var samitrināt zem spiediena
Pamatmateriāls: nav prasību
Galvenā priekšrocība:
1) Var sasniegt augstāku šķiedrvielu saturu nekā standarta roku klāšanas process
2) Porainība ir zemāka nekā standarta roku uzklāšanas procesā
3) Negatīvā spiediena apstākļos pilna sveķu plūsma uzlabo šķiedru mitrināšanas pakāpi.Protams, daļu sveķu absorbēs vakuuma palīgmateriāli
4) Veselība un drošība: Vakuuma maisa process var samazināt gaistošo vielu izdalīšanos cietēšanas laikā
Galvenie trūkumi:
1) Papildu procesi palielina darbaspēka un vienreizējās lietošanas vakuummaisu materiālu izmaksas
2) Augstākas tehniskās prasības operatoriem
3) Sveķu sajaukšanas un sveķu satura kontrole lielā mērā ir atkarīga no operatora kompetences
4) Lai gan vakuuma maiss samazina gaistošo vielu izdalīšanos, operatora veselības apdraudējums joprojām ir augstāks nekā infūzijas vai sagatavošanas process.
Tipiski lietojumi:liela mēroga, vienreizējas ierobežotas tirāžas jahtas, sacīkšu automašīnu daļas, pamatmateriālu līmēšana kuģu būvē
Deyang Yaosheng Composite Material Co., Ltd.ir profesionāla kompānija, kas ražo dažādus stikla šķiedras izstrādājumus.Uzņēmums galvenokārt ražo stikla šķiedras rovingu, stikla šķiedras sasmalcinātu šķipsnu paklājiņu, stikla šķiedras audumu/roving audumu/jūras audumu utt. Lūdzu, sazinieties ar mums.
Tālr.: +86 15283895376
Whatsapp: +86 15283895376
Email: yaoshengfiberglass@gmail.com
Metodes apraksts:Uztīšanas procesu pamatā izmanto dobu, apaļu vai ovālu konstrukcijas daļu, piemēram, cauruļu un rezervuāru, ražošanai.Pēc tam, kad šķiedru saišķis ir piesūcināts ar sveķiem, tas tiek uztīts uz serdeņa dažādos virzienos, un procesu kontrolē uztīšanas mašīna un serdeņa ātrums.
materiālu izvēle:
Sveķi: nav prasību, piemēram, epoksīdsveķi, poliesteris, polivinilesteris un fenola sveķi utt.
Šķiedra: nav prasību, tieši izmantojiet spoles šķiedru saišķi, nav nepieciešams aust vai šūt šķiedras audumā
Pamatmateriāls: nav prasību, bet āda parasti ir viena slāņa kompozītmateriāls
Galvenā priekšrocība:
1) Ražošanas ātrums ir ātrs, un tā ir ekonomiska un saprātīga slāņošanas metode
2) Sveķu saturu var kontrolēt, izmērot sveķu daudzumu, ko pārvadā šķiedru saišķis, kas iet cauri sveķu tvertnei
3) Samaziniet šķiedru izmaksas, bez starpposma aušanas procesa
4) Strukturālā veiktspēja ir lieliska, jo lineāros šķiedru kūļus var novietot dažādos nesošos virzienos
Galvenie trūkumi:
1) Šis process attiecas tikai uz apaļām dobām konstrukcijām
2) Šķiedras nav viegli precīzi sakārtot komponenta aksiālajā virzienā
3) Lielām konstrukcijas daļām paredzētās serdeņa formas veidņu izmaksas ir salīdzinoši augstas
4) Struktūras ārējā virsma nav pelējuma virsma, tāpēc estētika ir slikta
5) Lietojot zemas viskozitātes sveķus, uzmanība jāpievērš ķīmiskajām īpašībām un veselības un drošības īpašībām.
Tipiski lietojumi:ķīmisko vielu uzglabāšanas tvertnes un piegādes caurules, baloni, ugunsdzēsēju elpošanas tvertnes
Metodes apraksts:Šķiedru saišķis, kas izvilkts no spirāles, tiek iegremdēts un izvadīts caur sildīšanas plāksni, un sveķi tiek infiltrēti sildīšanas plāksnes šķiedrā, un sveķu saturs tiek kontrolēts, un visbeidzot materiāls tiek sacietēts vajadzīgajā formā;šis cietinātais produkts ar fiksētu formu ir mehāniski sagriezts dažādos garumos.Šķiedras var iekļūt sildvirsmā arī citos virzienos, nevis 0 grādi.
Pultrūzija ir nepārtraukts ražošanas process, un produkta šķērsgriezumam parasti ir fiksēta forma, kas pieļauj nelielas izmaiņas.Piestipriniet iepriekš samitrinātu materiālu, kas iet caur sildvirsmu, un izklāj to veidnē tūlītējai sacietēšanai.Lai gan šim procesam ir vāja nepārtrauktība, tas var mainīt šķērsgriezuma formu.
materiālu izvēle:
Sveķi: parasti epoksīdsveķi, poliesteris, polivinilesteris un fenola sveķi utt.
Šķiedra: nav prasību
Pamatmateriāls: netiek plaši izmantots
Galvenā priekšrocība:
1) Ražošanas ātrums ir ātrs, un tas ir ekonomisks un saprātīgs veids, kā iepriekš samitrināt un sacietēt materiālus
2) Precīza sveķu satura kontrole
3) Samaziniet šķiedru izmaksas, bez starpposma aušanas procesa
4) Lieliska struktūras veiktspēja, jo šķiedru kūļi ir sakārtoti taisnā līnijā un šķiedru tilpuma daļa ir augsta
5) Šķiedru infiltrācijas zonu var pilnībā noslēgt, lai samazinātu gaistošo vielu izdalīšanos
Galvenie trūkumi:
1) Šis process ierobežo šķērsgriezuma formu
2) Sildīšanas plāksnes izmaksas ir salīdzinoši augstas
Tipiski lietojumi:Sijas un kopnes māju konstrukcijām, tiltiem, kāpnēm un žogiem
6. Sveķu pārneses formēšana (RTM)
Metodes apraksts:Ielieciet sausās šķiedras apakšējā veidnē, iepriekš piespiediet, lai šķiedras pēc iespējas vairāk atbilstu veidnes formai, un savienojiet tās;pēc tam piestipriniet augšējo veidni uz apakšējās veidnes, lai izveidotu dobumu, un pēc tam injicējiet sveķus veidnes dobumā.
Parasti tiek izmantota vakuuma sveķu injekcija un šķiedru infiltrācija, proti, vakuuma sveķu infūzijas process (VARI).Kad šķiedru infiltrācija ir pabeigta, sveķu ievadīšanas vārsts tiek aizvērts un kompozīts tiek sacietēts.Sveķu iesmidzināšanu un sacietēšanu var veikt istabas temperatūrā vai apsildāmos apstākļos.
materiālu izvēle:
Sveķi: parasti epoksīdsveķi, poliesteris, polivinilesteris un fenola sveķi, bismaleimīda sveķus var izmantot augstā temperatūrā
Šķiedra: nav prasību.Šūtas šķiedras ir piemērotākas šim procesam, jo šķiedru saišķu spraugas atvieglo sveķu pārnesi;ir īpaši izstrādātas šķiedras, lai atvieglotu sveķu plūsmu
Pamata materiāls: šūnveida putas nav piemērotas, jo šūnveida šūnas tiks piepildītas ar sveķiem, un spiediens izraisīs putu sabrukšanu
Galvenā priekšrocība:
1) Augsta šķiedru tilpuma daļa un zema porainība
2) Tā kā sveķi ir pilnībā noslēgti, tie ir veselīgi un droši, un darbības vide ir tīra un sakopta
3) Samaziniet darbaspēka izmantošanu
4) Konstrukcijas daļas augšējā un apakšējā puse ir veidņu virsmas, kas ir viegli vēlākai virsmas apstrādei
Galvenie trūkumi:
1) Kopā izmantotā veidne ir dārga, un, lai izturētu lielāku spiedienu, tā ir smaga un salīdzinoši apgrūtinoša
2) Attiecas tikai uz mazu detaļu ražošanu
3) Ir tendence parādīties nesamitrinātām vietām, kā rezultātā rodas liels daudzums lūžņu
Tipiski lietojumi:mazi un sarežģīti kosmosa kuģu un auto detaļas, vilcienu sēdekļi
7. Citi perfūzijas procesi – SCRIMP, RIFT, VARTM u.c.
Metodes apraksts:Izklājiet sausās šķiedras līdzīgi kā RTM procesā, pēc tam uzlieciet atbrīvošanas drānu un drenāžas tīklu.Pēc ieklāšanas pabeigšanas tas tiek pilnībā noslēgts ar vakuuma maisiņu, un, kad vakuums sasniedz noteiktu prasību, sveķi tiek ievadīti visā ieklāšanas struktūrā.Sveķu sadalījums laminātā tiek panākts, vadot sveķu plūsmu caur virzošo tīklu, un visbeidzot sausās šķiedras tiek pilnībā infiltrētas no augšas uz leju.
materiālu izvēle:
Sveķi: parasti epoksīda, poliestera, polivinilestera sveķi
Šķiedra: jebkura parasta šķiedra.Šūtas šķiedras ir labāk piemērotas šim procesam, jo šķiedru saišķu spraugas paātrina sveķu pārnesi
Pamatmateriāls: šūnveida putas nav piemērojams
Galvenā priekšrocība:
1) Tas pats, kas RTM process, bet tikai viena puse ir veidnes virsma
2) Viena veidnes puse ir vakuuma maisiņš, kas ievērojami ietaupa veidnes izmaksas un samazina prasību, lai veidne izturētu spiedienu
3) Lielām konstrukcijas daļām var būt arī liela šķiedru tilpuma daļa un zema porainība
4) Šim procesam pēc modifikācijas var izmantot standarta roku izklāšanas procesa veidni
5) Sviestmaižu struktūru var veidot vienā reizē
Galvenie trūkumi:
1) Lielām konstrukcijām process ir salīdzinoši sarežģīts, un no remonta nevar izvairīties
2) Sveķu viskozitātei jābūt ļoti zemai, kas arī samazina mehāniskās īpašības
3) Ir tendence parādīties nesamitrinātām vietām, kā rezultātā rodas liels daudzums lūžņu
Tipiski lietojumi:Mazo laivu izmēģinājuma ražošana, virsbūves paneļi vilcieniem un kravas automašīnām, vēja turbīnu lāpstiņas
8. Prepreg – autoklāva process
Metodes apraksts:Šķiedru vai šķiedras audumu materiāla ražotājs iepriekš piesūcina ar sveķiem, kas satur katalizatoru, un ražošanas metode ir augstas temperatūras un augsta spiediena metode vai šķīdinātāja šķīdināšanas metode.Katalizators ir latents istabas temperatūrā, nodrošinot materiāla glabāšanas laiku nedēļas vai mēnešus istabas temperatūrā;atdzesēšana var pagarināt tā glabāšanas laiku.
Prepreg var tikt uzklāts ar rokām vai ar mašīnu uz veidnes virsmas, pēc tam pārklāts vakuuma maisiņā un uzkarsēts līdz 120-180°C.Pēc karsēšanas sveķi var atkal plūst un galu galā sacietēt.Autoklāvu var izmantot, lai uz materiāla radītu papildu spiedienu, parasti līdz 5 atmosfērām.
materiālu izvēle:
Sveķi: parasti var izmantot arī epoksīdu, poliesteru, fenola sveķus, augstas temperatūras izturīgus sveķus, piemēram, poliimīdu, cianāta esteri un bismaleimīdu
Šķiedra: nav prasību.Var izmantot šķiedru saišķi vai šķiedru audumu
Pamatmateriāls: nav prasību, bet putām jābūt izturīgām pret augstu temperatūru un augstu spiedienu
Galvenā priekšrocība:
1) Sveķu attiecību pret cietinātāju un sveķu saturu precīzi nosaka piegādātājs, ir ļoti viegli iegūt laminātus ar augstu šķiedru saturu un zemu porainību
2) Materiālam ir lieliski veselības un drošības raksturlielumi, un darba vide ir tīra, potenciāli ietaupot automatizācijas un darbaspēka izmaksas
3) Vienvirziena materiāla šķiedru izmaksas tiek samazinātas līdz minimumam, un nav nepieciešams starpprocess, lai šķiedras ieaustu audumā
4) Ražošanas procesā nepieciešami sveķi ar augstu viskozitāti un labu mitrināmību, kā arī optimizētām mehāniskajām un termiskajām īpašībām
5) Darba laika pagarināšana istabas temperatūrā nozīmē, ka arī struktūras optimizācija un sarežģītu formu izkārtojums ir viegli sasniedzams
6) Iespējamie ietaupījumi automatizācijā un darbaspēka izmaksās
Galvenie trūkumi:
1) Materiālu izmaksas palielinās, bet tas ir neizbēgami, lai izpildītu pieteikuma prasības
2) Lai pabeigtu konservēšanu, ir nepieciešams autoklāvs, kam ir augstas izmaksas, ilgs darbības laiks un izmēra ierobežojumi
3) Veidnei ir jāiztur augsta procesa temperatūra, un pamata materiālam ir tādas pašas prasības
4) Biezākām daļām ir nepieciešams iepriekšējs vakuums, ieklājot sagataves, lai novērstu starpslāņu gaisa burbuļus.
Tipiski lietojumi:kosmosa kuģu konstrukcijas daļas (piemēram, spārni un astes), F1 sacīkšu automašīnas
9. Prepreg – neautoklāva process
Metodes apraksts:Zemas temperatūras konservēšanas prepreg ražošanas process ir tieši tāds pats kā autoklāva prepreg, atšķirība ir tāda, ka sveķu ķīmiskās īpašības ļauj tos sacietēt 60-120°C temperatūrā.
Konservēšanai zemā temperatūrā 60°C materiāla darba laiks ir tikai viena nedēļa;augstas temperatūras katalizatoriem (>80°C) darba laiks var sasniegt vairākus mēnešus.Sveķu sistēmas plūstamība ļauj sacietēt, izmantojot tikai vakuuma maisiņus, izvairoties no autoklāvu izmantošanas.
materiālu izvēle:
Sveķi: parasti tikai epoksīda sveķi
Šķiedra: nav prasību, tāpat kā tradicionālais prepreg
Pamata materiāls: nav prasību, taču īpaša uzmanība jāpievērš, izmantojot standarta PVC putas
Galvenā priekšrocība:
1) Tam ir visas tradicionālās autoklāva prepreg priekšrocības ((i.))-((vi.))
2) Pelējuma materiāls ir lēts, piemēram, koks, jo cietēšanas temperatūra ir zema
3) Lielu konstrukcijas detaļu ražošanas process ir vienkāršots, tikai vakuuma maisā ir jāpalielina spiediens, jācirkulē krāsns karstais gaiss vai pašas veidnes karstā gaisa sildīšanas sistēma, lai atbilstu sacietēšanas prasībām.
4) Var izmantot arī parastos putu materiālus, un process ir nobriedušāks
5) Salīdzinot ar autoklāvu, enerģijas patēriņš ir mazāks
6) Uzlabota tehnoloģija nodrošina labu izmēru precizitāti un atkārtojamību
Galvenie trūkumi:
1) Materiālu izmaksas joprojām ir augstākas nekā sausas šķiedras, lai gan sveķu izmaksas ir zemākas nekā aviācijas un kosmosa prepreg
2) Veidnei ir jāiztur augstāka temperatūra nekā infūzijas procesā (80-140°C)
Tipiski lietojumi:augstas veiktspējas vēja turbīnu lāpstiņas, lielas sacīkšu laivas un jahtas, glābšanas lidmašīnas, vilcienu sastāvdaļas
10. Neautoklāva process puspreg SPRINT/beam prepreg SparPreg
Metodes apraksts:Sacietēšanas procesā ir grūti izvadīt gaisa burbuļus starp slāņiem vai pārklājošiem slāņiem, ja prepreg izmanto biezākās konstrukcijās (>3mm).Lai pārvarētu šīs grūtības, slāņošanas procesā tika ieviesta iepriekšēja vakuumēšana, bet ievērojami palielināts procesa laiks.
Pēdējos gados Gurit ir ieviesis virkni uzlabotu prepreg produktu ar patentētu tehnoloģiju, kas ļauj izgatavot augstas kvalitātes (zemas porainības) biezākus laminātus vienā solī.Daļēji sagatavotais SPRINT sastāv no diviem sausas šķiedras slāņiem, kas pārklāj ar sveķu plēves slāni.Pēc tam, kad materiāls ir ievietots veidnē, vakuumsūknis var pilnībā iztukšot tajā esošo gaisu, pirms sveķi uzsilst un mīkstina un iemērc šķiedru.sacietēja.
Siju prepreg SparPreg ir uzlabots prepreg, kas, sacietējot vakuumā, var viegli noņemt gaisa burbuļus no savienotā divslāņu materiāla.
materiālu izvēle:
Sveķi: galvenokārt epoksīdsveķi, ir pieejami arī citi sveķi
Šķiedra: nav prasību
Pamata materiāls: lielākā daļa, bet īpaša uzmanība jāpievērš augstai temperatūrai, izmantojot standarta PVC putas
Galvenā priekšrocība:
1) Biezākām daļām (100 mm) joprojām var precīzi iegūt lielu šķiedru tilpuma daļu un zemu porainību
2) Sveķu sistēmas sākotnējais stāvoklis ir ciets, un pēc sacietēšanas augstā temperatūrā veiktspēja ir lieliska
3) Atļaujiet izmantot lētu augstas bāzes svara šķiedras audumu (piemēram, 1600 g/m2), palieliniet klāšanas ātrumu un ietaupiet ražošanas izmaksas.
4) Process ir ļoti progresīvs, darbība ir vienkārša un sveķu saturs tiek precīzi kontrolēts
Galvenie trūkumi:
1) Materiālu izmaksas joprojām ir augstākas nekā sausas šķiedras, lai gan sveķu izmaksas ir zemākas nekā aviācijas un kosmosa prepreg
2) Veidnei ir jāiztur augstāka temperatūra nekā infūzijas procesā (80-140°C)
Tipiski lietojumi:augstas veiktspējas vēja turbīnu lāpstiņas, lielas sacīkšu laivas un jahtas, glābšanas lidmašīnas
Publicēšanas laiks: 13. decembris 2022
