Komposiitmaterjalide tooraineks on vaik, kiud ja südamikmaterjal jne.Valikuid on palju ning igal materjalil on ainulaadne tugevus, jäikus, sitkus ja termiline stabiilsus ning ka selle maksumus ja väljund on erinevad.
Kuid komposiitmaterjal tervikuna, selle lõplik jõudlus ei ole seotud ainult vaigumaatriksi ja kiududega (ja kihilise struktuuri südamiku materjaliga), vaid ka tihedalt seotud struktuuris olevate materjalide projekteerimismeetodi ja tootmisprotsessiga. .
See artikkel tutvustab enamkasutatavaid komposiittootmismeetodeid, iga meetodi peamisi mõjutegureid ja kuidas valida erinevate protsesside jaoks toorainet.
Meetodi kirjeldus:Vormimisprotsess, mille käigus tükeldatud kiududega tugevdatud materjal ja vaigusüsteem pihustatakse korraga vormi ning seejärel kõveneb normaalrõhul termoreaktiivse komposiittoote moodustamiseks.
materjali valik:
Vaik: peamiselt polüester
Kiud: jäme klaaskiust lõng
Põhimaterjal: puudub, tuleb laminaatidega eraldi kombineerida
Peamine eelis:
1) Viimistlustööl on pikk ajalugu
2) Madal kulu, kiire kiu ja vaigu paigaldamine
3) Madal hallituse maksumus
Peamised puudused:
1) Lamineeritud plaadist on lihtne moodustada vaiguga rikastatud ala ja kaal on suhteliselt suur
2) Kasutada võib ainult tükeldatud kiude, mis piirab tugevalt laminaatide mehaanilisi omadusi
3) Pihustamise hõlbustamiseks peab vaigu viskoossus olema piisavalt madal, et kaotada komposiitmaterjali mehaanilised ja termilised omadused
4) Pihustatud vaigu kõrge stüreenisisaldus tähendab suuremat potentsiaalset ohtu operaatoritele ja madal viskoossus tähendab, et vaik tungib kergesti läbi töötajate tööriiete ja puutub otse kokku nahaga.
5) Õhus lenduva stüreeni kontsentratsiooni on raske täita seadusega kehtestatud nõuetele
tüüpiline rakendus:
Lihtsad piirded, väikese koormusega konstruktsioonipaneelid, nagu kabriolettautode kered, veoautode kaitsekatted, vannid ja väikesed paadid
Meetodi kirjeldus:Immutage kiud vaiguga käsitsi.Kiude saab tugevdada kududes, punudes, õmmeldes või sidudes.Käsitsi paigaldamine toimub tavaliselt rullide või pintslitega ja seejärel pigistatakse vaik kummirulliga, et see kiududesse tungiks.Laminaadid kõvendati normaalrõhul.
materjali valik:
Vaik: ei nõuta, epoksü, polüester, polüvinüülester, fenoolvaik on vastuvõetavad
Kiud: pole nõuet, kuid suurema ruutmeetrikaaluga aramiidkiudu on käsitsi paigaldamisel raske imbuda
Põhimaterjal: ei nõuta
Peamine eelis:
1) Viimistlustööl on pikk ajalugu
2) Lihtne õppida
3) Kui kasutatakse toatemperatuuril kõvenevat vaiku, on hallituse maksumus madal
4) Suur valik materjale ja tarnijaid
5) Kõrge kiudainesisaldus, kasutatavad kiud on pikemad kui pihustusprotsess
Peamised puudused:
1) Vaigu segamine, vaigusisaldus ja laminaatide kvaliteet on tihedalt seotud operaatorite vilumusega, madala vaigusisaldusega ja madala poorsusega laminaate on raske saada
2) Vaigu tervise- ja ohutusohud.Mida väiksem on käsitsi paigaldatava vaigu molekulmass, seda suurem on potentsiaalne terviseoht.Mida madalam on viskoossus, seda kergemini tungib vaik töötajate tööriietesse ja puutub otse kokku nahaga.
3) Kui ei ole paigaldatud korralikke ventilatsiooniseadmeid, on polüestrist ja polüvinüülestrist lenduva stüreeni kontsentratsiooni õhku raske täita seaduses sätestatud nõuetega.
4) Käsitsi paigaldatava vaigu viskoossus peab olema väga madal, seega peab stüreeni või muude lahustite sisaldus olema kõrge, mis kaotab komposiitmaterjali mehaanilised/termilised omadused
Tüüpilised rakendused:standardsed tuuleturbiini labad, masstoodanguna valmivad paadid, arhitektuursed mudelid
Meetodi kirjeldus:Vaakumkoti protsess on ülalmainitud käsitsi asetamise protsessi laiendus, st vormile suletakse plastkilekiht, et käsitsi asetatud laminaat vaakumiks ja laminaadile rakendatakse atmosfäärirõhk. heitgaaside ja tihendamise mõju.Komposiitmaterjalide kvaliteedi parandamiseks.
materjali valik:
Vaik: peamiselt epoksü- ja fenoolvaik, polüester ja polüvinüülester ei sobi, kuna need sisaldavad stüreeni, mis lendub vaakumpumbasse
Kiud: ei nõuta, isegi suure ruutmeetrikaaluga kiude saab surve all niisutada
Põhimaterjal: ei nõuta
Peamine eelis:
1) Saab saavutada suurema kiudainesisalduse kui tavaline käsitsi paigaldamise protsess
2) Poorsus on madalam kui tavalisel käsitsi paigaldamisel
3) Alarõhu tingimustes parandab vaigu täisvool kiudude märgumisastet.Muidugi neelavad osa vaigust vaakumtarvikud
4) Tervishoid ja ohutus: vaakumkoti protsess võib vähendada kõvenemise ajal lenduvate ainete eraldumist
Peamised puudused:
1) Täiendavad protsessid suurendavad tööjõu ja ühekordselt kasutatavate vaakumkottide materjalide maksumust
2) Kõrgemad tehnilised nõuded operaatoritele
3) Vaigu segamise ja vaigusisalduse kontroll sõltub suuresti operaatori vilumusest
4) Kuigi vaakumkott vähendab lenduvate ainete eraldumist, on kasutaja terviseoht siiski suurem kui infusiooni- või prepreg-protsessi puhul.
Tüüpilised rakendused:suuremahulised ühekordsed piiratud väljalaskega jahid, võidusõiduautode osad, põhimaterjalide liimimine laevaehituses
Deyang Yaosheng Composite Material Co., Ltd.on professionaalne ettevõte, mis toodab erinevaid klaaskiust tooteid.Ettevõte toodab peamiselt klaaskiust heidet, klaaskiust tükeldatud kiudmatti, klaaskiust kangast/eelkangast/merekangast jne. Palun võtke meiega ühendust.
Tel: +86 15283895376
Whatsapp: +86 15283895376
Email: yaoshengfiberglass@gmail.com
Meetodi kirjeldus:Mähkimisprotsessi kasutatakse põhiliselt õõnsate, ümmarguste või ovaalsete konstruktsiooniosade, näiteks torude ja paakide valmistamiseks.Pärast seda, kui kiukimp on vaiguga immutatud, keritakse see tornile erinevates suundades ning protsessi juhitakse kerimismasina ja torni kiirusega.
materjali valik:
Vaik: puudub nõue, näiteks epoksü, polüester, polüvinüülester ja fenoolvaik jne.
Kiud: pole nõuet, kasutage otse kreeli kiukimpu, pole vaja kududa ega õmmelda kiudkangasse
Põhimaterjal: ei nõuta, kuid nahk on tavaliselt ühekihiline komposiitmaterjal
Peamine eelis:
1) Tootmiskiirus on kiire ning see on ökonoomne ja mõistlik kihistusmeetod
2) Vaigusisaldust saab kontrollida, mõõtes vaigu kogust, mida kannab vaigupaaki läbiv kiukimp.
3) Minimeerige kiu kulusid, ilma vahepealse kudumisprotsessita
4) Struktuurne jõudlus on suurepärane, kuna lineaarseid kiukimpusid saab paigutada erinevatesse kandesuundadesse
Peamised puudused:
1) See protsess on piiratud ringikujuliste õõneskonstruktsioonidega
2) Kiudusid ei ole lihtne komponendi aksiaalsuunas täpselt paigutada
3) Suurte konstruktsiooniosade jaoks mõeldud südamikuvormi maksumus on suhteliselt kõrge
4) Konstruktsiooni välispind ei ole vormipind, seega on esteetika kehv
5) Madala viskoossusega vaigu kasutamisel tuleb tähelepanu pöörata keemilistele omadustele ning tervise- ja ohutusnõuetele
Tüüpilised rakendused:kemikaalide hoiupaagid ja tarnetorud, balloonid, tuletõrjujate hingamispaagid
Meetodi kirjeldus:Kreelist tõmmatud kiukimp kastetakse ja lastakse läbi kuumutusplaadi ning vaik imbutakse kuumutusplaadil asuvatesse kiududesse ning vaigusisaldust kontrollitakse ning lõpuks kõveneb materjal vajaliku kujuga;see fikseeritud kujuga kuivatatud toode on mehaaniliselt lõigatud erineva pikkusega.Kiud võivad keeduplaadile siseneda ka muudes suundades kui 0 kraadi.
Pultrusioon on pidev tootmisprotsess ja toote ristlõige on tavaliselt fikseeritud kujuga, mis võimaldab väikeseid muudatusi.Kinnitage kuumutusplaati läbiv eelniisutatud materjal ja levitage see koheseks kõvenemiseks vormi.Kuigi sellel protsessil on halb järjepidevus, võib see muuta ristlõike kuju.
materjali valik:
Vaik: tavaliselt epoksü, polüester, polüvinüülester ja fenoolvaik jne.
Kiud: ei nõuta
Põhimaterjal: ei kasutata sageli
Peamine eelis:
1) Tootmiskiirus on kiire ning see on ökonoomne ja mõistlik viis materjalide eelniisutamiseks ja kõvendamiseks
2) Vaigusisalduse täpne kontroll
3) Minimeerige kiu kulusid, ilma vahepealse kudumisprotsessita
4) Suurepärane struktuurne jõudlus, kuna kiukimbud on paigutatud sirgjooneliselt ja kiu mahuosa on suur
5) Kiudude infiltratsiooniala saab lenduvate ainete eraldumise vähendamiseks täielikult sulgeda
Peamised puudused:
1) See protsess piirab ristlõike kuju
2) Kütteplaadi maksumus on suhteliselt kõrge
Tüüpilised rakendused:Talad ja fermid majakonstruktsioonidele, sildadele, redelitele ja piirdeaedadele
6. Vaigu ülekandevormimine (RTM)
Meetodi kirjeldus:Asetage kuivad kiud alumisse vormi, rakendage eelnevalt survet, et kiud sobiksid võimalikult hästi vormi kujuga, ja ühendage need kokku;seejärel kinnitage ülemine vorm alumise vormi külge, et moodustada süvend, ja seejärel süstige vaik vormiõõnde.
Tavaliselt kasutatakse vaakum-assisteeritud vaigu süstimist ja kiudude infiltratsiooni, nimelt vaakum-assisteeritud vaigu infusiooniprotsessi (VARI).Kui kiudude infiltratsioon on lõppenud, suletakse vaigu sisseviimise ventiil ja komposiit kõveneb.Vaigu süstimine ja kõvenemine võib toimuda toatemperatuuril või kuumutatud tingimustes.
materjali valik:
Vaik: tavaliselt epoksü, polüester, polüvinüülester ja fenoolvaik, bismaleimiidvaiku saab kasutada kõrgel temperatuuril
Kiud: pole nõuet.Õmmeldud kiud on selle protsessi jaoks sobivamad, kuna kiukimpude vahed hõlbustavad vaigu ülekandmist;vaigu voolamise hõlbustamiseks on spetsiaalselt välja töötatud kiud
Südamiku materjal: kärgstruktuuri vaht ei sobi, kuna kärjerakud täituvad vaiguga ja surve põhjustab vahu kokkuvarisemist
Peamine eelis:
1) Suure kiu mahuosa ja madala poorsusega
2) Kuna vaik on täielikult suletud, on see tervislik ja ohutu ning töökeskkond on puhas ja korras
3) Vähendage tööjõu kasutamist
4) Konstruktsiooniosa ülemine ja alumine külg on vormipinnad, mida on lihtne hilisemaks pinnatöötluseks
Peamised puudused:
1) Koos kasutatav vorm on kallis ja suurema surve talumiseks on see raske ja suhteliselt tülikas
2) Piiratud väikeste osade valmistamisega
3) Märgamata alad võivad tekkida, mille tulemuseks on suur hulk jääke
Tüüpilised rakendused:väikesed ja keerulised kosmosesüstikud ja autoosad, rongiistmed
7. Muud perfusiooniprotsessid – SCRIMP, RIFT, VARTM jne.
Meetodi kirjeldus:Paigaldage kuivad kiud sarnaselt RTM-i protsessiga, seejärel asetage vabastusriie ja drenaaživõrk.Pärast paigutuse lõppu suletakse see täielikult vaakumkotiga ja kui vaakum saavutab teatud nõude, sisestatakse vaik kogu paigutusstruktuuri.Vaigu jaotumine laminaadis saavutatakse vaiguvoolu juhtimisega läbi juhtvõrgu ja lõpuks imbuvad kuivad kiud ülevalt alla täielikult.
materjali valik:
Vaik: tavaliselt epoksü-, polüester-, polüvinüülestervaik
Kiud: mis tahes tavaline kiud.Õmmeldud kiud sobivad selle protsessi jaoks paremini, kuna kiukimpude vahed kiirendavad vaigu ülekandmist
Südamikmaterjal: kärgstruktuuriga vaht ei ole rakendatav
Peamine eelis:
1) Sama mis RTM-protsess, kuid ainult üks pool on vormi pind
2) Vormi üks külg on vaakumkott, mis säästab oluliselt vormi maksumust ja vähendab nõuet, et vorm peab vastu survele
3) Suurtel konstruktsiooniosadel võib olla ka suur kiu mahuosa ja madal poorsus
4) Pärast muutmist saab selle protsessi jaoks kasutada tavalist käsitsi paigaldamise protsessivormi
5) Võileivastruktuuri saab vormida korraga
Peamised puudused:
1) Suurte konstruktsioonide puhul on protsess suhteliselt keeruline ja remonti ei saa vältida
2) Vaigu viskoossus peab olema väga madal, mis vähendab ka mehaanilisi omadusi
3) Märgamata alad võivad tekkida, mille tulemuseks on suur hulk jääke
Tüüpilised rakendused:Väikelaevade, rongide ja veoautode kerepaneelide, tuuleturbiini labade proovitootmine
8. Prepreg – autoklaaviprotsess
Meetodi kirjeldus:Kiud või kiudriie on materjali tootja poolt eelnevalt immutatud katalüsaatorit sisaldava vaiguga ning valmistamismeetodiks on kõrgtemperatuuriline ja kõrgsurvemeetod või lahusti lahustamise meetod.Katalüsaator on toatemperatuuril varjatud, andes materjalile säilivusaja toatemperatuuril nädalaid või kuid;külmutamine võib selle säilivusaega pikendada.
Prepregi võib vormi pinnale kanda käsitsi või masinaga, seejärel katta vaakumkotti ja kuumutada temperatuurini 120-180°C.Pärast kuumutamist võib vaik uuesti voolata ja lõpuks kõveneda.Autoklaavi saab kasutada materjalile lisarõhu avaldamiseks, tavaliselt kuni 5 atmosfääri.
materjali valik:
Vaik: tavaliselt võib kasutada ka epoksiidi, polüestrit, fenoolvaiku, kõrge temperatuurikindlat vaiku, nagu polüimiid, tsüanaatester ja bismaleimiid
Kiud: pole nõuet.Kasutada võib kiukimpu või kiudlappi
Südamiku materjal: ei nõuta, kuid vaht peab olema vastupidav kõrgele temperatuurile ja kõrgele rõhule
Peamine eelis:
1) Vaigu ja kõvendi ja vaigusisalduse suhte määrab täpselt tarnija, suure kiusisaldusega ja madala poorsusega laminaate on väga lihtne saada
2) Materjalil on suurepärased tervise- ja ohutusomadused ning töökeskkond on puhas, mis võib säästa automatiseerimis- ja tööjõukulusid
3) Ühesuunaliste materjalikiudude maksumus on minimaalne ja kiudude riideks kudumiseks pole vaja vaheprotsessi
4) Tootmisprotsess nõuab suure viskoossuse ja hea märguvusega vaiku, samuti optimeeritud mehaanilisi ja termilisi omadusi
5) Tööaja pikenemine toatemperatuuril tähendab, et konstruktsiooni optimeerimine ja keerukate kujundite paigutus on samuti lihtne saavutada
6) Võimalik kokkuhoid automatiseerimises ja tööjõukuludes
Peamised puudused:
1) Materjalide maksumus tõuseb, kuid see on rakendusnõuete täitmiseks vältimatu
2) Kõvenemise lõpuleviimiseks on vaja autoklaavi, millel on kõrge hind, pikk tööaeg ja suurusepiirangud
3) Vorm peab taluma kõrget protsessitemperatuuri ja südamiku materjalil on samad nõuded
4) Paksemate osade puhul on eelvaakum vajalik eelvaakumi paigaldamisel, et eemaldada kihtidevahelised õhumullid
Tüüpilised rakendused:kosmosesüstiku konstruktsiooniosad (nagu tiivad ja sabad), F1 võidusõiduautod
9. Prepreg – mitteautoklaavi protsess
Meetodi kirjeldus:Madaltemperatuuril kõveneva prepregi tootmisprotsess on täpselt sama, mis autoklaavi prepregil, erinevus seisneb selles, et vaigu keemilised omadused võimaldavad seda kõveneda 60-120°C juures.
Madala temperatuuriga 60°C kõvenemise korral on materjali tööaeg ainult üks nädal;kõrge temperatuuriga katalüsaatorite (>80°C) puhul võib tööaeg ulatuda mitme kuuni.Vaigusüsteemi voolavus võimaldab kõvenemist ainult vaakumkottide abil, vältides autoklaavide kasutamist.
materjali valik:
Vaik: tavaliselt ainult epoksüvaik
Kiud: pole nõuet, sama mis traditsiooniline prepreg
Südamiku materjal: ei nõuta, kuid standardse PVC vahu kasutamisel tuleb erilist tähelepanu pöörata
Peamine eelis:
1) Sellel on kõik traditsioonilise autoklaavi prepreg eelised ((i.))-((vi.))
2) Vormimaterjal on odav, näiteks puit, kuna kõvenemistemperatuur on madal
3) Suurte konstruktsiooniosade tootmisprotsess on lihtsustatud, kõvenemisnõuete täitmiseks on vaja ainult vaakumkotti survestada, ahju kuuma õhku või vormi enda kuuma õhu küttesüsteemi tsirkuleerida.
4) Võib kasutada ka tavalisi vahtmaterjale ja protsess on küpsem
5) Võrreldes autoklaaviga on energiatarve väiksem
6) Täiustatud tehnoloogia tagab hea mõõtmete täpsuse ja korratavuse
Peamised puudused:
1) Materjali maksumus on endiselt kõrgem kui kuivkiud, kuigi vaigu hind on madalam kui kosmoseprepreg
2) Vorm peab taluma kõrgemat temperatuuri kui infusiooniprotsess (80-140 °C)
Tüüpilised rakendused:suure jõudlusega tuuleturbiini labad, suured võidusõidupaadid ja -jahid, päästelennukid, rongikomponendid
10. Pool-preg SPRINT/beam prepreg SparPreg mitteautoklaaviprotsess
Meetodi kirjeldus:Prepregi kasutamisel paksemates konstruktsioonides (>3mm) on kõvastumisprotsessi ajal raske kihtide vahel või kattuvate kihtide õhumulle väljutada.Selle raskuse ületamiseks viidi kihistamisprotsessi sisse eelvaakumiseerimine, kuid protsessi aega pikendati oluliselt.
Viimastel aastatel on Gurit turule toonud rea täiustatud patenditud tehnoloogiaga prepreg tooteid, mis võimaldavad valmistada kvaliteetseid (madala poorsusega) paksemaid laminaate üheastmelise protsessiga.Semi-preg SPRINT koosneb kahest kihist kuivkiust, mis on kaetud vaigukihiga.Pärast materjali vormi panemist suudab vaakumpump selles oleva õhu täielikult tühjendada, enne kui vaik kuumeneb ning pehmendab ja leotab kiudu.tahkunud.
Beam prepreg SparPreg on täiustatud prepreg, mis vaakumis kõvendades eemaldab kergesti õhumulle liimitud kahekihilisest materjalist.
materjali valik:
Vaik: enamasti epoksüvaik, saadaval on ka muud vaigud
Kiud: ei nõuta
Südamiku materjal: enamus, kuid erilist tähelepanu tuleb pöörata kõrgele temperatuurile, kui kasutatakse tavalist PVC vahtu
Peamine eelis:
1) Paksemate osade (100 mm) puhul saab siiski täpselt saada suure kiu mahu ja madala poorsusega
2) Vaigusüsteemi esialgne olek on tahke ja jõudlus on pärast kõrgel temperatuuril kõvenemist suurepärane
3) Lubage kasutada odavat suure aluskaaluga kiudriiet (nt 1600 g/m2), suurendage paigalduskiirust ja säästke tootmiskulusid
4) Protsess on väga arenenud, toiming on lihtne ja vaigusisaldus on täpselt kontrollitud
Peamised puudused:
1) Materjali maksumus on endiselt kõrgem kui kuivkiud, kuigi vaigu hind on madalam kui kosmoseprepreg
2) Vorm peab taluma kõrgemat temperatuuri kui infusiooniprotsess (80-140 °C)
Tüüpilised rakendused:suure jõudlusega tuuleturbiini labad, suured võidusõidupaadid ja jahid, päästelennukid
Postitusaeg: 13. detsember 2022
