For tiden er det mange produksjonsprosesser for komposittmaterialstrukturer, som kan brukes til produksjon og produksjon av forskjellige strukturer.Med tanke på den industrielle produksjonseffektiviteten og produksjonskostnadene til luftfartsindustrien, spesielt sivile fly, haster det imidlertid å forbedre herdeprosessen for å redusere tid og kostnader.Rapid Prototyping er en ny produksjonsmetode basert på prinsippene for diskret og stablet forming, som er en rimelig rask prototyping-teknologi.Vanlige teknologier inkluderer kompresjonsstøping, væskeforming og termoplastisk komposittmaterialeforming.
1. Mold pressing rapid prototyping teknologi
Den raske prototyping-teknologien for støping er en prosess som plasserer forhåndslagte prepreg-emner i støpeformen, og etter at formen er lukket, komprimeres emnene og størkner gjennom oppvarming og trykk.Støpehastigheten er rask, produktstørrelsen er nøyaktig, og støpekvaliteten er stabil og jevn.Kombinert med automatiseringsteknologi kan den oppnå masseproduksjon, automasjon og lavkostproduksjon av karbonfiberkomposittstrukturkomponenter innen sivil luftfart.
Støpingstrinn:
① Skaff en metallform med høy styrke som samsvarer med dimensjonene til de nødvendige delene for produksjon, og installer deretter formen i en presse og varm den opp.
② Forform de nødvendige komposittmaterialene til formen.Preforming er et avgjørende skritt som bidrar til å forbedre ytelsen til ferdige deler.
③ Sett de forhåndsformede delene inn i den oppvarmede formen.Deretter komprimerer formen ved et veldig høyt trykk, vanligvis fra 800psi til 2000psi (avhengig av tykkelsen på delen og typen materiale som brukes).
④ Etter å ha sluppet trykket, fjern delen fra formen og fjern eventuelle grader.
Fordeler med støping:
Av ulike grunner er støping en populær teknologi.Noe av grunnen til at den er populær er fordi den bruker avanserte komposittmaterialer.Sammenlignet med metalldeler er disse materialene ofte sterkere, lettere og mer korrosjonsbestandige, noe som resulterer i gjenstander med bedre mekaniske egenskaper.
En annen fordel med støping er dens evne til å produsere svært komplekse deler.Selv om denne teknologien ikke fullt ut kan oppnå produksjonshastigheten til plastsprøytestøping, gir den mer geometriske former sammenlignet med typiske laminerte komposittmaterialer.Sammenlignet med sprøytestøping av plast tillater det også lengre fibre, noe som gjør materialet sterkere.Derfor kan støping sees på som midtveien mellom plastsprøytestøping og produksjon av laminert komposittmateriale.
1.1 SMC-formingsprosess
SMC er forkortelsen for platemetalldannende komposittmaterialer, det vil si platemetalldannende komposittmaterialer.De viktigste råvarene er sammensatt av SMC spesialgarn, umettet harpiks, lavkrympende tilsetningsstoffer, fyllstoffer og forskjellige tilsetningsstoffer.På begynnelsen av 1960-tallet dukket den først opp i Europa.Rundt 1965 utviklet USA og Japan suksessivt denne teknologien.På slutten av 1980-tallet introduserte Kina avanserte SMC-produksjonslinjer og prosesser fra utlandet.SMC har fordeler som overlegen elektrisk ytelse, korrosjonsmotstand, lav vekt og enkel og fleksibel konstruksjon.Dens mekaniske egenskaper kan sammenlignes med visse metallmaterialer, så den er mye brukt i bransjer som transport, konstruksjon, elektronikk og elektroteknikk.
1.2 BMC-formingsprosess
I 1961 ble den umettede harpiksplatestøpemassen (SMC) utviklet av Bayer AG i Tyskland lansert.På 1960-tallet begynte Bulk Molding Compound (BMC) å bli markedsført, også kjent som DMC (Dough Molding Compound) i Europa, som ikke ble fortykket i sine tidlige stadier (1950-tallet);I følge den amerikanske definisjonen er BMC en fortykket BMC.Etter å ha akseptert europeisk teknologi, har Japan oppnådd betydelige prestasjoner i bruken og utviklingen av BMC, og på 1980-tallet var teknologien blitt veldig moden.Så langt har matrisen brukt i BMC vært umettet polyesterharpiks.
BMC tilhører herdeplast.Basert på materialegenskaper, bør temperaturen på materialtønnen til sprøytestøpemaskinen ikke være for høy for å lette materialflyten.Derfor, i sprøytestøpeprosessen til BMC, er det svært viktig å kontrollere temperaturen på materialtønnen, og et kontrollsystem må være på plass for å sikre egnetheten til temperaturen, for å oppnå den optimale temperaturen fra fôringsseksjonen til dyse.
1.3 Polycyklopentadien (PDCPD) støping
Polycyklopentadien (PDCPD) støping er for det meste en ren matrise i stedet for forsterket plast.PDCPD-støpeprosessprinsippet, som dukket opp i 1984, tilhører samme kategori som polyuretan (PU)-støping, og ble først utviklet av USA og Japan.
Telene, et datterselskap av det japanske selskapet Zeon Corporation (lokalisert i Bondues, Frankrike), har oppnådd stor suksess i forskning og utvikling av PDCPD og dets kommersielle virksomhet.
Selve RIM-støpeprosessen er lettere å automatisere og har lavere arbeidskostnader sammenlignet med prosesser som FRP-sprøyting, RTM eller SMC.Formkostnaden som brukes av PDCPD RIM er mye lavere enn for SMC.For eksempel bruker motorpanseret til Kenworth W900L et nikkelskall og støpt aluminiumskjerne, med en lavdensitetsharpiks med en egenvekt på bare 1,03, som ikke bare reduserer kostnadene, men også reduserer vekten.
1.4 Direkte online forming av fiberforsterkede termoplastiske komposittmaterialer (LFT-D)
Rundt 1990 ble LFT (Long Fiber Reinforced Thermoplastics Direct) introdusert på markedet i Europa og Amerika.CPI Company i USA er verdens første selskap som utvikler direkte i linje kompositt langfiberforsterket termoplastisk støpeutstyr og tilsvarende teknologi (LFT-D, Direct In Line Mixing).Det gikk i kommersiell drift i 1991 og er en global leder på dette feltet.Diffenbarcher, et tysk selskap, har forsket på LFT-D-teknologi siden 1989. For tiden er det hovedsakelig LFT D, Tailored LFT (som kan oppnå lokal forsterkning basert på strukturelle påkjenninger), og Advanced Surface LFT-D (synlig overflate, høy overflate). kvalitet) teknologier.Fra produksjonslinjens perspektiv er nivået på Diffenbarchers presse veldig høyt.D-LFT ekstruderingssystemet til German Coperation selskapet er i en ledende posisjon internasjonalt.
1.5 Produksjonsteknologi for formløs støping (PCM)
PCM (Pattern less Casting Manufacturing) er utviklet av Laser Rapid Prototyping Center ved Tsinghua University.Den raske prototyping-teknologien bør brukes på tradisjonelle harpikssandstøpeprosesser.Først, skaff støpe-CAD-modellen fra del-CAD-modellen.STL-filen til støpe-CAD-modellen er lagdelt for å oppnå tverrsnittsprofilinformasjon, som deretter brukes til å generere kontrollinformasjon.Under støpeprosessen sprayer den første dysen limet nøyaktig på hvert lag med sand ved hjelp av datakontroll, mens den andre dysen sprayer katalysatoren langs samme bane.De to gjennomgår en bindingsreaksjon, størkner sanden lag for lag og danner en haug.Sanden i området hvor limet og katalysatoren virker sammen størkner sammen, mens sanden i andre områder forblir i en granulær tilstand.Etter herding av ett lag, bindes det neste laget, og etter at alle lagene er bundet, oppnås en romlig enhet.Den originale sanden er fortsatt tørr sand i områder hvor limet ikke er sprayet, noe som gjør det lettere å fjerne.Ved å rense ut den uherdede tørre sanden i midten kan man få en støpeform med en viss veggtykkelse.Etter påføring eller impregnering av maling på den indre overflaten av sandformen, kan den brukes til å helle metall.
Herdetemperaturpunktet for PCM-prosessen er vanligvis rundt 170 ℃.Den faktiske kaldleggingen og kaldstrippingen som brukes i PCM-prosessen er forskjellig fra støping.Kaldlegging og kaldstripping innebærer å gradvis legge prepreg på formen i henhold til produktstrukturkravene når formen er i den kalde enden, og deretter lukke formen med formingspressen etter at leggingen er fullført for å gi et visst trykk.På dette tidspunktet varmes formen opp ved hjelp av en formtemperaturmaskin. Den vanlige prosessen er å heve temperaturen fra romtemperatur til 170 ℃, og oppvarmingshastigheten må justeres i henhold til forskjellige produkter.De fleste av dem er laget av denne plasten.Når formtemperaturen når den innstilte temperaturen, utføres isolasjon og trykkkonservering for å herde produktet ved høy temperatur.Etter at herding er fullført, er det også nødvendig å bruke en formtemperaturmaskin for å avkjøle formtemperaturen til normal temperatur, og oppvarmingshastigheten er også satt til 3-5 ℃/min. Fortsett deretter med formåpning og delekstraksjon.
2. Væskeformingsteknologi
Flytende formingsteknologi (LCM) refererer til en serie komposittmaterialeformende teknologier som først plasserer tørre fiberpreformer i et lukket formhulrom, deretter injiserer flytende harpiks inn i formhulrommet etter at formen er lukket.Under trykk flyter harpiksen og bløter fibrene.Sammenlignet med formingsprosessen for varmpressing har LCM mange fordeler, for eksempel å være egnet for å produsere deler med høy dimensjonsnøyaktighet og komplekst utseende;Lave produksjonskostnader og enkel betjening.
Spesielt høytrykks RTM-prosessen utviklet de siste årene, HP-RTM (High Pressure Resin Transfer Molding), forkortet til HP-RTM-støpeprosessen.Det refererer til støpeprosessen med å bruke høytrykkstrykk for å blande og injisere harpiks i en vakuumforseglet form forhåndslagt med fiberforsterkede materialer og forhåndsinnebygde komponenter, og deretter oppnå komposittmaterialeprodukter gjennom harpiksflytfylling, impregnering, herding og avforming .Ved å redusere injeksjonstiden forventes det å kontrollere produksjonstiden for luftfartsstrukturkomponenter innen titalls minutter, og oppnå høyt fiberinnhold og høyytelsesproduksjon av deler.
HP-RTM-formingsprosessen er en av komposittmaterialeformingsprosessene som er mye brukt i flere bransjer.Fordelene ligger i muligheten for å oppnå lavpris, kort syklus, masseproduksjon og høykvalitetsproduksjon (med god overflatekvalitet) sammenlignet med tradisjonelle RTM-prosesser.Det er mye brukt i ulike bransjer som bilproduksjon, skipsbygging, flyproduksjon, landbruksmaskiner, jernbanetransport, vindkraftproduksjon, sportsutstyr, etc.
3. Termoplastisk komposittmaterialeformingsteknologi
De siste årene har termoplastiske komposittmaterialer blitt et forskningshotspot innen produksjon av komposittmaterialer både innenlands og internasjonalt, på grunn av deres fordeler med høy slagfasthet, høy seighet, høy skadetoleranse og god varmebestandighet.Sveising med termoplastiske komposittmaterialer kan redusere antall nagle- og boltforbindelser i flykonstruksjoner betydelig, noe som i stor grad forbedrer produksjonseffektiviteten og reduserer produksjonskostnadene.I følge Airframe Collins Aerospace, en førsteklasses leverandør av flystrukturer, har ikke-varmpressede kanformede sveisbare termoplastiske strukturer potensial til å forkorte produksjonssyklusen med 80 % sammenlignet med metall- og termoherdende komposittkomponenter.
Bruken av den mest passende mengden materialer, valg av den mest økonomiske prosessen, bruk av produkter i de riktige delene, oppnåelse av forhåndsbestemte designmål og oppnåelse av det ideelle ytelseskostnadsforholdet til produktene har alltid vært retningen av innsats for komposittmaterialutøvere.Jeg tror at flere støpeprosesser vil bli utviklet i fremtiden for å møte produksjonsdesignbehov.
Innleggstid: 21. november 2023
