Det finnes et bredt utvalg av råvarer for kompositter, inkludert harpikser, fibre og kjernematerialer, og hvert materiale har sine egne unike egenskaper for styrke, stivhet, seighet og termisk stabilitet, med varierende kostnader og utbytte. Den endelige ytelsen til et komposittmateriale som helhet er imidlertid ikke bare relatert til harpiksmatrisen og fibrene (samt kjernematerialet i en sandwich-materialstruktur), men også nært knyttet til designmetoden og produksjonsprosessen til materialene i strukturen. I denne artikkelen vil vi introdusere de vanlige produksjonsmetodene for kompositter, de viktigste påvirkningsfaktorene for hver metode og hvordan råvarer velges for ulike prosesser.
Sprøytestøping
1, metodebeskrivelse: Kortkuttet fiberforsterkende materiale og harpikssystem sprøytes samtidig inn i formen, og herdes deretter under atmosfærisk trykk til termoherdende komposittprodukter i en støpeprosess.
2. Materialvalg:
Harpiks: hovedsakelig polyester
Fiber: grovt glassfibergarn
Kjernemateriale: ingen, må kombineres med kun kryssfiner
3. Hovedfordeler:
1) Lang håndverkshistorie
2) Lav kostnad, rask opplegg av fiber og harpiks
3) Lave muggkostnader
4, de viktigste ulempene:
1) Kryssfiner er lett å forme, harpiksrikt område, høy vekt
2) Kun kortkuttede fibre kan brukes, noe som begrenser de mekaniske egenskapene til kryssfiner i alvorlig grad.
3) For å forenkle sprøyting må harpiksens viskositet være lav nok, slik at komposittmaterialets mekaniske og termiske egenskaper går tapt.
4) Det høye styreninnholdet i sprayharpiksen betyr at det er en høy potensiell fare for operatøren, og den lave viskositeten betyr at harpiksen lett kan trenge inn i den ansattes arbeidsklær og komme i direkte kontakt med huden.
5) Konsentrasjonen av flyktig styren i luften er vanskelig å oppfylle lovkravene for.
5. Typiske bruksområder:
Enkle gjerder, konstruksjonspaneler med lav belastning, som kabrioletkarosserier, lastebilkåper, badekar og små båter.
Håndoppsettstøping
1, metodebeskrivelse: Harpiksen infiltreres manuelt i fibrene. Fibrene kan veves, flettes, sys eller limes og andre forsterkningsmetoder brukes. Manuell støping gjøres vanligvis med ruller eller børster, og deretter presses harpiksen med en limrulle for å få den til å trenge inn i fibrene. Kryssfinerplaten settes under normalt trykk for å herde.
2. Materialvalg:
Harpiks: ingen krav, epoksy, polyester, polyetylenbasert ester, fenolharpikser er tilgjengelige
Fiber: ingen krav, men grunnvekten til den større aramidfiberen gjør det vanskelig å infiltrere den håndlagte
Kjernemateriale: ingen krav
3, de viktigste fordelene:
1) Lang teknologihistorie
2) Lett å lære
3) lav støpekostnad ved bruk av romtemperaturherdende harpiks
4) Bredt utvalg av materialer og leverandører
5) Høyt fiberinnhold, lengre fibre brukes enn sprøyteprosessen
4, Hovedulemper:
1) Harpiksblanding, laminatharpiksinnhold og kvalitet er nært knyttet til operatørens ferdigheter. Det er vanskelig å oppnå lavt harpiksinnhold og lav porøsitet i laminatet.
2) Helse- og sikkerhetsfarer knyttet til harpiks: Jo lavere molekylvekten til håndlaget harpiks er, desto større er den potensielle helsetrusselen. Desto lavere viskositet betyr at harpiksen er mer sannsynlig å trenge inn i de ansattes arbeidsklær og dermed komme i direkte kontakt med huden.
3) Hvis det ikke er installert god ventilasjon, er det vanskelig å oppfylle lovkravene for konsentrasjonen av styren som fordampes fra polyester- og polyetylenbaserte estere i luften.
4) Viskositeten til håndpastaharpiksen må være svært lav, så innholdet av styren eller andre løsemidler må være høyt, og dermed miste komposittmaterialets mekaniske/termiske egenskaper.
5) Typiske bruksområder: standard vindturbinblader, masseproduserte båter, arkitektoniske modeller.
Vakuumposeprosess
1. Metodebeskrivelse: Vakuumposeprosessen er en utvidelse av den ovennevnte håndoppleggingsprosessen, dvs. at et lag med plastfilm forsegles på formen ved håndopplegging av kryssfinervakuum, hvor et atmosfæretrykk påføres kryssfineren for å oppnå en utmattende og stramme effekt for å forbedre kvaliteten på komposittmaterialet.
2. materialvalg:
Harpiks: hovedsakelig epoksy- og fenolharpikser, polyester- og polyetylenbaserte estere er ikke aktuelt, fordi de inneholder styren, fordampning i vakuumpumpen
Fiber: ikke noe krav, selv om grunnvekten til de større fibrene kan infiltreres under trykk
Kjernemateriale: ingen krav
3. Hovedfordeler:
1) Høyere fiberinnhold enn standard manuell oppleggsprosess kan oppnås
2) Hulromsforholdet er lavere enn ved standard manuell oppleggingsprosess.
3) Under negativt trykk flyter harpiksen tilstrekkelig til å forbedre graden av fiberinfiltrasjon, selvfølgelig vil en del av harpiksen bli absorbert av vakuumforbruksmaterialene.
4) Helse og sikkerhet: Vakuumposeprosessen kan redusere utslipp av flyktige stoffer under herdeprosessen.
4, Hovedulemper:
1) Ytterligere prosess øker kostnadene for arbeidskraft og materiale til engangsvakuumposer
2) Høyere ferdighetskrav for operatører
3) Blanding av harpiks og kontroll av harpiksinnhold avhenger i stor grad av operatørens ferdigheter
4) Selv om vakuumposer reduserer utslipp av flyktige stoffer, er helserisikoen for operatøren fortsatt høyere enn ved infusjons- eller prepreg-prosessen.
5, Typiske bruksområder: store yachter i begrenset opplag, racerbildeler, skipsbyggingsprosess for liming av kjernematerialet.
Svingende støping
1. Beskrivelse av metoden: Viklingsprosessen brukes i hovedsak til å produsere hule, runde eller ovale formede strukturelle deler som rør og renner. Fiberbunter impregneres med harpiks og vikles deretter på en dor i forskjellige retninger. Prosessen styres av viklingsmaskinen og dornhastigheten.
2. Materialvalg:
Harpiks: ingen krav, som epoksy, polyester, polyetylenbasert ester og fenolharpiks, etc.
Fiber: ingen krav, direkte bruk av fiberbunter på spolerammen, trenger ikke å veve eller sy vevd inn i fiberduken
Kjernemateriale: ingen krav, men huden er vanligvis et enkeltlags komposittmateriale
3. de viktigste fordelene:
(1) rask produksjonshastighet, er en økonomisk og rimelig måte å legge opp på
(2) Harpiksinnholdet kan kontrolleres ved å måle mengden harpiks som bæres av fiberbuntene som passerer gjennom harpiksforingen.
(3) Minimalisert fiberkostnad, ingen mellomliggende veveprosess
(4) utmerket strukturell ytelse, fordi de lineære fiberbuntene kan legges langs de ulike lastbærende retningene
4. Hovedulemper:
(1) Prosessen er begrenset til runde, hule strukturer.
(2) Fibrene er ikke lett og nøyaktig anordnet langs komponentens aksiale retning
(3) Høyere kostnader for dornstøping med positiv støping for store konstruksjonsdeler
(4) Den ytre overflaten av strukturen er ikke en støpeformoverflate, så estetikken er verre
(5) Ved bruk av lavviskøs harpiks må man være oppmerksom på mekaniske egenskaper og helse- og sikkerhetsytelse.
Typiske bruksområder: kjemikalietanker og -rør, sylindere, pustetanker for brannslukningsmannskaper.
Pultrusjonsstøping
1. Metodebeskrivelse: Fra spoleholderen trekkes en fiberbunt impregnert med lim gjennom varmeplaten. Fiberen føres inn i varmeplaten for å fullføre harpiksinntaket og kontrollere harpiksinnholdet. Til slutt herdes materialet til ønsket form. Denne formen på det fastherdede produktet kuttes mekanisk i forskjellige lengder. Fibrene kan også føres inn i varmeplaten i andre retninger enn 0 grader. Ekstrudering og strekkstøping er en kontinuerlig produksjonsprosess, og produktets tverrsnitt har vanligvis en fast form, noe som tillater små variasjoner. Det forfuktede materialet passerer gjennom varmeplaten og fordeles umiddelbart i formen, og herder. Selv om en slik prosess er mindre kontinuerlig, kan det oppnås en endring i tverrsnittsformen.
2. Materialvalg:
Harpiks: vanligvis epoksy, polyester, polyetylenbasert ester og fenolharpiks, etc.
Fiber: ingen krav
Kjernemateriale: ikke vanlig brukt
3. Hovedfordeler:
(1) rask produksjonshastighet, er en økonomisk og rimelig måte å forfukte og herde materialer på
(2) presis kontroll av harpiksinnhold
(3) minimere fiberkostnader, ingen mellomliggende veveprosess
(4) utmerkede strukturelle egenskaper, fordi fiberbuntene er arrangert i rette linjer, er fibervolumfraksjonen høy
(5) fiberinfiltrasjonsområdet kan forsegles fullstendig for å redusere utslipp av flyktige stoffer
4. de viktigste ulempene:
(1) prosessen begrenser tverrsnittets form
(2) Høyere kostnad for varmeplate
5. Typiske bruksområder: bjelker og takstoler i boligkonstruksjoner, broer, stiger og gjerder.
Resinoverføringsstøpeprosess (RTM)
1. Beskrivelse av metoden: Tørre fibre legges i den nedre formen, som kan fortrykksettes for å få fibrene til å passe formens form så mye som mulig og bindes med lim. Deretter festes den øvre formen på den nedre formen for å danne et hulrom, og deretter sprøytes harpiksen inn i hulrommet. Vakuumassistert harpiksinjeksjon og infiltrasjon av fibrene, kjent som vakuumassistert harpiksinjeksjon (VARI), brukes ofte. Når fiberinfiltrasjonen er fullført, lukkes harpiksinføringsventilen og kompositten herdes. Harpiksinjeksjon og herding kan gjøres enten ved romtemperatur eller under varme forhold.
2. Materialvalg:
Harpiks: vanligvis epoksy, polyester, polyvinylester og fenolharpiks, bismaleimidharpiks kan brukes ved høy temperatur
Fiber: ingen krav. Sydd fiber er mer egnet for denne prosessen, fordi gapet mellom fiberbuntene bidrar til harpiksoverføring; det finnes spesialutviklede fibre som kan fremme harpiksflyt.
Kjernemateriale: celleskum er ikke egnet, fordi cellene i bikaken vil bli fylt med harpiks, og trykket vil også føre til at skummet kollapser.
3. de viktigste fordelene:
(1) Høyere fibervolumfraksjon, lav porøsitet
(2) Helse og sikkerhet, rent og ryddig driftsmiljø ettersom harpiksen er fullstendig forseglet.
(3) Reduser bruken av arbeidskraft
(4) Over- og undersiden av konstruksjonsdelene er støpte overflater, noe som er enkelt for senere overflatebehandling.
4. Hovedulemper:
(1) Formene som brukes sammen er dyre, tunge og relativt store for å tåle større trykk.
(2) begrenset til produksjon av små deler
(3) Ufuktede områder kan lett oppstå, noe som resulterer i et stort antall skrap
5. Typiske bruksområder: små og komplekse romferge- og bildeler, togseter.
Publisert: 08.08.2024
