Kompozitams gaminti yra platus žaliavų pasirinkimas, įskaitant dervas, pluoštus ir šerdies medžiagas, ir kiekviena medžiaga pasižymi unikaliomis stiprumo, standumo, tvirtumo ir terminio stabilumo savybėmis, o jų kaina ir išeiga skiriasi. Tačiau galutinės kompozicinės medžiagos, kaip visumos, eksploatacinės savybės yra susijusios ne tik su dervos matrica ir pluoštais (taip pat su šerdies medžiaga sumuštinio tipo medžiagos struktūroje), bet ir su struktūroje naudojamų medžiagų projektavimo metodu ir gamybos procesu. Šiame straipsnyje pristatysime dažniausiai naudojamus kompozitų gamybos metodus, pagrindinius kiekvieno metodo įtakos veiksnius ir tai, kaip žaliavos parenkamos skirtingiems procesams.
Purškiamas liejimas
1, metodo aprašymas: trumpo pjovimo pluošto armatūros medžiaga ir dervos sistema tuo pačiu metu purškiamos formoje, o po to atmosferos slėgyje sukietinamos į termoreaktingas kompozicines liejimo proceso medžiagas.
2. Medžiagų pasirinkimas:
Derva: daugiausia poliesteris
Pluoštas: šiurkštus stiklo pluošto siūlas
Pagrindinė medžiaga: nėra, reikia derinti tik su fanera
3. Pagrindiniai privalumai:
1) Ilga meistriškumo istorija
2) Mažos kainos, greitas pluošto ir dervos klojimas
3) Maža pelėsių kaina
4, pagrindiniai trūkumai:
1) Fanera lengvai formuojama, dervomis praturtinta, didelio svorio
2) Galima naudoti tik trumpai supjaustytus pluoštus, o tai labai riboja faneros mechanines savybes.
3) Kad būtų lengviau purkšti, dervos klampumas turi būti pakankamai mažas, kad būtų prarastos kompozicinės medžiagos mechaninės ir terminės savybės.
4) Didelis stireno kiekis purškiamoje dervoje reiškia, kad operatoriui kyla didelis potencialus pavojus, o mažas klampumas reiškia, kad derva gali lengvai įsiskverbti į darbuotojo darbo drabužius ir tiesiogiai liestis su oda.
5) Lakiojo stireno koncentraciją ore sunku atitikti teisinius reikalavimus.
5. Tipinės taikymo sritys:
Paprastos tvoros, mažos apkrovos konstrukcinės plokštės, tokios kaip kabrioletų kėbulai, sunkvežimių gaubtai, vonios ir mažos valtys.
Rankinis klojimo formavimas
1, metodo aprašymas: derva rankiniu būdu įterpiama į pluoštus, pluoštai gali būti austi, pinti, siūti arba klijuoti ir kitais sutvirtinimo būdais. Rankinis formavimas paprastai atliekamas voleliais arba teptukais, o tada derva suspaudžiama klijų voleliu, kad įsigertų į pluoštus. Fanera kietėja esant normaliam slėgiui.
2. Medžiagų pasirinkimas:
Derva: nereikalaujama, yra epoksidinės, poliesterinės, polietileno pagrindo esterio, fenolio dervos
Pluoštas: nėra reikalavimų, tačiau didesnio aramidinio pluošto bazinis svoris sunkiai įsiskverbia į rankomis klotą
Pagrindinė medžiaga: nereikalaujama
3, pagrindiniai privalumai:
1) Ilga technologijų istorija
2) Lengva išmokti
3) maža liejimo kaina, jei naudojama kambario temperatūroje kietėjanti derva
4) Platus medžiagų ir tiekėjų pasirinkimas
5) Didelis skaidulų kiekis, naudojami ilgesni pluoštai nei purškimo procese
4, Pagrindiniai trūkumai:
1) Dervos maišymas, laminato dervos kiekis ir kokybė yra glaudžiai susiję su operatoriaus įgūdžiais, sunku gauti mažą dervos kiekį ir mažą laminato poringumą.
2) Dervos keliami pavojai sveikatai ir saugai: kuo mažesnė rankomis klojamos dervos molekulinė masė, tuo didesnė galima grėsmė sveikatai, kuo mažesnis klampumas, tuo didesnė tikimybė, kad derva prasiskverbs pro darbuotojų darbo drabužius ir tiesiogiai liesis su oda.
3) Jei neįrengta gera ventiliacija, iš poliesterio ir polietileno pagrindo esterių į orą išgaruojančio stireno koncentraciją sunku atitikti teisinius reikalavimus.
4) Rankomis klijuojamos dervos klampumas turi būti labai mažas, todėl stireno ar kitų tirpiklių kiekis turi būti didelis, nes dėl to prarandamos kompozicinės medžiagos mechaninės / terminės savybės.
5) Tipinės taikymo sritys: standartinės vėjo turbinų mentės, masinės gamybos laivai, architektūriniai modeliai.
Vakuuminio pakavimo procesas
1. Metodo aprašymas: Vakuuminis pakavimas yra aukščiau minėto rankinio klojimo proceso pratęsimas, t. y. plastikinės plėvelės sluoksnio užsandarinimas ant formos bus atliekamas rankiniu būdu klojant fanerą vakuume, taikant atmosferos slėgį fanerai, kad būtų pasiektas ištempimo ir įtempimo efektas, siekiant pagerinti kompozicinės medžiagos kokybę.
2. medžiagų pasirinkimas:
Derva: daugiausia epoksidinės ir fenolinės dervos, poliesteris ir polietileno pagrindo esteris netaikomas, nes juose yra stireno, kuris išgaruoja vakuuminiame siurblyje.
Pluoštas: nereikalaujama, net jei didesnių pluoštų bazinis svoris gali būti infiltruojamas esant slėgiui
Pagrindinė medžiaga: nereikalaujama
3. Pagrindiniai privalumai:
1) Galima pasiekti didesnį pluošto kiekį nei standartinio rankinio klojimo proceso metu
2) Tuštumų santykis yra mažesnis nei standartinio rankinio klojimo proceso metu.
3) Esant neigiamam slėgiui, derva teka pakankamai, kad pagerėtų pluošto infiltracijos laipsnis, žinoma, dalis dervos bus absorbuojama vakuuminių eksploatacinių medžiagų.
4) Sveikata ir sauga: vakuuminis pakavimas į maišus gali sumažinti lakiųjų medžiagų išsiskyrimą kietėjimo metu.
4, Pagrindiniai trūkumai:
1) Papildomas procesas padidina darbo sąnaudas ir vienkartinių vakuuminių maišelių medžiagos sąnaudas
2) Didesni operatorių įgūdžių reikalavimai
3) Dervos maišymas ir dervos kiekio kontrolė labai priklauso nuo operatoriaus įgūdžių
4) Nors vakuuminiai maišeliai sumažina lakiųjų medžiagų išsiskyrimą, operatoriaus sveikatos rizika vis tiek yra didesnė nei infuzijos ar prepreg proceso metu.
5, Tipinės taikymo sritys: didelio dydžio, vienkartinės riboto leidimo jachtos, lenktyninių automobilių dalys, pagrindinės medžiagos klijavimo laivų statybos procesas.
Apvijų liejimas
1. Metodo aprašymas: Vyniojimo procesas iš esmės naudojamas tuščiavidurėms, apvalioms arba ovalioms konstrukcinėms detalėms, tokioms kaip vamzdžiai ir latakai, gaminti. Pluoštų pluoštai impregnuojami derva ir po to vyniojami ant įtvaro įvairiomis kryptimis. Procesą kontroliuoja vyniojimo mašina ir įtvaro greitis.
2. Medžiagų pasirinkimas:
Derva: nereikalaujama, pvz., epoksidinė derva, poliesteris, polietileno pagrindo esteris, fenolio derva ir kt.
Pluoštas: jokių reikalavimų, tiesioginis ritės rėmo pluošto pluoštų naudojimas, nereikia pynimo ar siuvimo į pluošto audinį
Šerdies medžiaga: nereikalaujama, bet apvalkalas paprastai yra vieno sluoksnio kompozicinė medžiaga
3. pagrindiniai privalumai:
(1) greitas gamybos greitis, ekonomiškas ir pagrįstas sluoksniavimo būdas
(2) Dervos kiekį galima kontroliuoti matuojant dervos kiekį, kurį perneša pluoštų ryšuliai, einantys per dervos griovelį.
(3) Mažesnės pluošto sąnaudos, nereikia tarpinio audimo proceso
(4) puikios konstrukcinės savybės, nes linijinius pluošto pluoštus galima kloti įvairiomis apkrovos kryptimis
4. Pagrindiniai trūkumai:
(1) Procesas taikomas tik apvalioms tuščiavidurėms konstrukcijoms.
(2) Pluoštai nėra lengvai ir tiksliai išdėstyti komponento ašine kryptimi
(3) Didesnė didelių konstrukcinių dalių liejimo su įtvaru kaina
(4) Išorinis konstrukcijos paviršius nėra liejimo paviršius, todėl estetika yra prastesnė
(5) Naudojant mažo klampumo dervą, reikia atkreipti dėmesį į mechanines savybes ir sveikatos bei saugos reikalavimus
Tipinės paskirties: cheminių medžiagų laikymo talpyklos ir vamzdžiai, cilindrai, ugniagesių kvėpavimo bakai.
Pultruzijos liejimas
1. Metodo aprašymas: iš ritės laikiklio per kaitinimo plokštę tempiamas klijais impregnuotas pluoštas, esantis kaitinimo plokštėje, kad būtų užtikrintas dervos įsiskverbimas į pluoštą ir kontroliuojamas dervos kiekis, ir galiausiai medžiaga sukietėja iki reikiamos formos; šios formos fiksuotas sukietėjęs produktas mechaniškai supjaustomas skirtingo ilgio gabalėliais. Pluoštai į kaitinimo plokštę gali patekti ir kitomis kryptimis nei 0 laipsnių. Ekstruzija ir tempiamasis liejimas yra nepertraukiamas gamybos procesas, o produkto skerspjūvis paprastai turi fiksuotą formą, leidžiančią nedidelius skirtumus. Iš anksto sudrėkinta fiksuota medžiaga praeina pro kaitinimo plokštę ir pasklinda formoje, iš karto sukietėja. Nors toks procesas nėra toks nepertraukiamas, tačiau gali pasiekti skerspjūvio formos pasikeitimą.
2. Medžiagų pasirinkimas:
Derva: paprastai epoksidinė, poliesterinė, polietileno pagrindo esterio ir fenolio derva ir kt.
Pluoštas: nereikalaujama
Pagrindinė medžiaga: nėra dažnai naudojama
3. Pagrindiniai privalumai:
(1) greitas gamybos greitis, ekonomiškas ir pagrįstas būdas iš anksto sudrėkinti ir kietinti medžiagas
(2) tiksli dervos kiekio kontrolė
(3) pluošto sąnaudų mažinimas, nėra tarpinio audimo proceso
(4) puikios struktūrinės savybės, nes pluošto pluoštai išdėstyti tiesiomis linijomis, pluošto tūrio dalis yra didelė
(5) pluošto infiltracijos plotas gali būti visiškai užsandarintas, siekiant sumažinti lakiųjų medžiagų išsiskyrimą
4. pagrindiniai trūkumai:
(1) procesas riboja skerspjūvio formą
(2) Didesnė šildymo plokštės kaina
5. Tipinės taikymo sijos: gyvenamųjų namų konstrukcijų, tiltų, kopėčių ir tvorų sijos ir santvaros.
Dervos perkėlimo liejimo procesas (RTM)
1. Metodo aprašymas: Sausi pluoštai klojami apatinėje formoje, kuri gali būti iš anksto suslėgta, kad pluoštai kuo labiau atitiktų formos formą ir būtų suklijuoti; tada viršutinė forma pritvirtinama prie apatinės formos, kad susidarytų ertmė, o tada derva įpurškiama į ertmę. Dažniausiai naudojamas vakuuminis dervos įpurškimas ir pluoštų infiltracija, vadinamas vakuuminiu dervos įpurškimu (VARI). Kai pluošto infiltracija baigta, dervos įvedimo vožtuvas uždaromas ir kompozitas sukietėja. Dervos įpurškimą ir kietėjimą galima atlikti kambario temperatūroje arba kaitinant.
2. Medžiagų pasirinkimas:
Derva: paprastai epoksidinė, poliesterinė, polivinilo esterio ir fenolio derva, bismaleimido derva gali būti naudojama aukštoje temperatūroje
Pluoštas: nereikalaujama. Šiam procesui labiau tinka siūtas pluoštas, nes tarpas tarp pluošto pluoštų palengvina dervos perdavimą; yra specialiai sukurtų pluoštų, kurie gali skatinti dervos tekėjimą.
Šerdies medžiaga: korinis putplastis netinka, nes korio ląstelės bus užpildytos derva, o dėl slėgio putplastis taip pat subliūkštų.
3. pagrindiniai privalumai:
(1) Didesnė pluošto tūrio dalis, mažas poringumas
(2) Sveikata ir sauga, švari ir tvarkinga darbo aplinka, nes derva yra visiškai sandari.
(3) Sumažinti darbo jėgos naudojimą
(4) Konstrukcinių dalių viršutinė ir apatinė pusės yra liejami paviršiai, kuriuos lengva vėliau apdoroti.
4. Pagrindiniai trūkumai:
(1) Kartu naudojamos formos yra brangios, sunkios ir gana didelių gabaritų, kad atlaikytų didesnį slėgį.
(2) apsiriboja smulkių detalių gamyba
(3) Lengvai susidaro nesušlapintos vietos, dėl kurių susidaro daug metalo laužo.
5. Tipinės taikymo sritys: mažos ir sudėtingos erdvėlaivių ir automobilių dalys, traukinių sėdynės.
Įrašo laikas: 2024 m. rugpjūčio 8 d.
