У цяперашні час існуе мноства працэсаў вытворчасці канструкцый з кампазітных матэрыялаў, якія могуць быць ужытыя для вытворчасці і вырабу розных канструкцый.Аднак, улічваючы эфектыўнасць прамысловай вытворчасці і выдаткі на вытворчасць авіяцыйнай прамысловасці, асабліва грамадзянскай авіяцыі, неабходна тэрмінова палепшыць працэс отвержденія, каб скараціць час і выдаткі.Хуткае прататыпаванне - гэта новы метад вытворчасці, заснаваны на прынцыпах дыскрэтнага і стэкавага фармавання, які з'яўляецца недарагой тэхналогіяй хуткага прататыпавання.Агульныя тэхналогіі ўключаюць кампрэсійнае фармаванне, вадкаснае фармаванне і фармаванне тэрмапластычных кампазітных матэрыялаў.
1. Тэхналогія хуткага прататыпавання прэсавання
Тэхналогія хуткага фармавання прататыпаў - гэта працэс, пры якім папярэдне закладзеныя прэпрэгавыя нарыхтоўкі ўкладваюцца ў фармовачную форму, а пасля таго, як форма зачыняецца, нарыхтоўкі ўшчыльняюцца і застываюць праз награванне і ціск.Хуткасць фармавання высокая, памер прадукту дакладны, а якасць фармавання стабільная і аднастайная.У спалучэнні з тэхналогіяй аўтаматызацыі гэта можа забяспечыць масавую вытворчасць, аўтаматызацыю і танную вытворчасць структурных кампанентаў з вугляроднага валакна ў сферы грамадзянскай авіяцыі.
Этапы фармавання:
① Атрымайце высокатрывалую металічную форму, якая адпавядае памерам дэталяў, неабходных для вытворчасці, а затым усталюйце форму ў прэс і нагрэйце яе.
② Сфармуйце патрабаваныя кампазітныя матэрыялы ў форме формы.Папярэдняе фармаванне - важны этап, які дапамагае палепшыць характарыстыкі гатовых дэталяў.
③ Устаўце папярэдне сфармаваныя дэталі ў нагрэтую форму.Затым сцісніце форму пад вельмі высокім ціскам, звычайна ад 800 фунтаў на квадратны дюйм да 2000 фунтаў на квадратны дюйм (у залежнасці ад таўшчыні дэталі і тыпу выкарыстоўванага матэрыялу).
④ Пасля зняцця ціску выміце дэталь з формы і выдаліце ўсе задзірыны.
Перавагі лепкі:
Па розных прычынах ліццё з'яўляецца папулярнай тэхналогіяй.Адной з прычын яго папулярнасці ў тым, што ён выкарыстоўвае перадавыя кампазітныя матэрыялы.У параўнанні з металічнымі дэталямі гэтыя матэрыялы часта больш трывалыя, лёгкія і больш устойлівыя да карозіі, у выніку чаго вырабы маюць лепшыя механічныя ўласцівасці.
Нягледзячы на тое, што гэтая тэхналогія не можа цалкам дасягнуць хуткасці вытворчасці пластыка пад ціскам, яна забяспечвае больш геаметрычных формаў у параўнанні са звычайнымі ламінаванымі кампазітнымі матэрыяламі.У параўнанні з ліццём пластыка пад ціскам, гэта таксама дазваляе выкарыстоўваць больш доўгія валакна, што робіць матэрыял больш трывалым.Такім чынам, ліццё можна разглядаць як залатую сярэдзіну паміж ліццём пластмас пад ціскам і вытворчасцю ламінаваных кампазітных матэрыялаў.
1.1 Працэс фармавання SMC
SMC - гэта абрэвіятура для кампазіцыйных матэрыялаў для фармавання ліставога металу, гэта значыць кампазіцыйных матэрыялаў для фармавання ліставога металу.Асноўная сыравіна складаецца з спецыяльнай пражы SMC, ненасычанай смалы, дадаткаў з нізкай усаджваннем, напаўняльнікаў і розных дабавак.У пачатку 1960-х гадоў яна ўпершыню з'явілася ў Еўропе.Прыблізна ў 1965 г. ЗША і Японія паслядоўна распрацавалі гэтую тэхналогію.У канцы 1980-х Кітай укараніў перадавыя вытворчыя лініі і працэсы SMC з-за мяжы.SMC мае такія перавагі, як цудоўныя электрычныя характарыстыкі, устойлівасць да карозіі, малы вага і просты і гнуткі канструктыўны дызайн.Яго механічныя ўласцівасці могуць быць параўнальныя з некаторымі металічнымі матэрыяламі, таму ён шырока выкарыстоўваецца ў такіх галінах, як транспарт, будаўніцтва, электроніка і электратэхніка.
1.2 Працэс фармавання BMC
У 1961 годзе была выпушчана ненасычаная смаляная фармовачная сумесь (SMC), распрацаваная Bayer AG у Германіі.У 1960-х гадах пачаў прасоўвацца Bulk Molding Compound (BMC), таксама вядомы як DMC (Dough Molding Compound) у Еўропе, які не быў згушчаны на ранніх стадыях (1950-я гады);Паводле амерыканскага вызначэння BMC - гэта патоўшчаная BMC.Пасля прыняцця еўрапейскай тэхналогіі Японія дасягнула значных поспехаў у прымяненні і развіцці BMC, і да 1980-х гадоў гэтая тэхналогія стала вельмі спелай.Да гэтага часу матрыцай, якая выкарыстоўваецца ў BMC, была ненасычаная поліэфірная смала.
BMC належыць да тэрмарэактыўных пластмас.Зыходзячы з матэрыяльных характарыстык, тэмпература матэрыяльнай бочкі машыны для ліцця ін'екцый не павінна быць занадта высокай, каб палегчыць паток матэрыялу.Такім чынам, у працэсе ліцця ін'екцыі BMC, кантроль над тэмпературай матэрыяльнай ствала вельмі важна, і павінна быць створана сістэма кіравання, каб забяспечыць прыдатнасць тэмпературы, каб дасягнуць аптымальнай тэмпературы ад раздзела кармлення да ў раздзеле да ў раздзеле да ў раздзеле да кармлення да ў раздзеле да кармлення да ў раздзеле да кармлення да ў раздзеле да кармлення да ў раздзеле да кармлення да ў раздзелах да ў раздзеле сопла.
1.3 Ліццё з поліцыклапентадыена (PDCPD).
Поліцыклапентадыен (PDCPD) - гэта ў асноўным чыстая матрыца, а не армаваны пластык.Прынцып працэсу фармавання PDCPD, які з'явіўся ў 1984 годзе, адносіцца да той жа катэгорыі, што і ліццё паліурэтана (PU), і ўпершыню быў распрацаваны ў ЗША і Японіі.
Telene, даччыная кампанія японскай кампаніі Zeon Corporation (размешчаная ў Бондзю, Францыя), дасягнула вялікіх поспехаў у даследаванні і распрацоўцы PDCPD і яе камерцыйнай дзейнасці.
Сам працэс фармавання RIM прасцей аўтаматызаваць і мае меншыя працоўныя выдаткі ў параўнанні з такімі працэсамі, як распыленне FRP, RTM або SMC.Кошт формы, якая выкарыстоўваецца PDCPD RIM, значна ніжэй, чым у SMC.Напрыклад, у форме капота рухавіка Kenworth W900L выкарыстоўваецца нікелевая абалонка і літой алюмініевы стрыжань са смалой нізкай шчыльнасці з удзельнай вагой усяго 1,03, што не толькі зніжае выдаткі, але і зніжае вагу.
1.4 Прамое онлайн-фармаванне тэрмапластычных кампазітных матэрыялаў, армаваных валакном (LFT-D)
Прыблізна ў 1990 годзе LFT (Long Fiber Reinforced Thermoplastics Direct) быў прадстаўлены на рынку Еўропы і Амерыкі.Кампанія CPI ў Злучаных Штатах з'яўляецца першай у свеце кампаніяй, якая распрацавала абсталяванне для фармавання кампазітных тэрмапластаў, армаваных доўгімі валокнамі, і адпаведную тэхналогію (LFT-D, Direct In Line Mixing).Яна ўвайшла ў камерцыйную эксплуатацыю ў 1991 годзе і з'яўляецца сусветным лідэрам у гэтай галіне.Нямецкая кампанія Diffenbarcher даследуе тэхналогію LFT-D з 1989 года. У цяперашні час у асноўным існуюць LFT D, Tailored LFT (якая дазваляе дасягнуць мясцовага ўзмацнення на аснове структурнага напружання) і Advanced Surface LFT-D (бачная паверхня, высокая паверхня якасці) тэхналогій.З пункту гледжання вытворчай лініі, узровень прэса Diffenbarcher вельмі высокі.Экструзійная сістэма D-LFT кампаніі German Cooperation займае лідзіруючыя пазіцыі на міжнародным узроўні.
1.5 Тэхналогія бесфарматнага ліцця (PCM)
PCM (Patternless Casting Manufacturing) распрацаваны Цэнтрам лазернага хуткага прататыпавання Універсітэта Цінхуа.Тэхналогія хуткага прататыпавання павінна прымяняцца да традыцыйных працэсаў ліцця з пяску.Спачатку атрымайце САПР-мадэль адліўкі з САПР-мадэлі дэталі.Файл STL ліцця САПР-мадэлі напластоўваецца для атрымання інфармацыі аб профілі папярочнага перасеку, якая затым выкарыстоўваецца для стварэння кіруючай інфармацыі.У працэсе фармавання першая насадка дакладна распыляе клей на кожны пласт пяску з дапамогай камп'ютэрнага кіравання, а другая насадка распыляе каталізатар па тым жа шляху.Абодва падвяргаюцца рэакцыі злучэння, умацоўваючы пясок пласт за пластом і ўтвараючы кучу.Пясок у вобласці, дзе клей і каталізатар працуюць разам, застывае разам, у той час як пясок у іншых месцах застаецца ў грануляваным стане.Пасля зацвярдзення аднаго пласта склейваецца наступны пласт, і пасля склейвання ўсіх слаёў атрымліваецца прасторавая сутнасць.Арыгінальны пясок - гэта сухі пясок у месцах, дзе клей не распыляецца, што палягчае яго выдаленне.Ачысціўшы неотвержденный сухі пясок у сярэдзіне, можна атрымаць ліцейную форму з пэўнай таўшчынёй сценкі.Пасля нанясення або прахарчавання фарбы на ўнутраную паверхню пясочнай формы яе можна выкарыстоўваць для залівання металу.
Тэмпература отвержденія працэсу PCM звычайна складае каля 170 ℃.Фактычная халодная кладка і халодная зачыстка, якія выкарыстоўваюцца ў працэсе PCM, адрозніваюцца ад фармавання.Халодная кладка і халодная зачыстка прадугледжваюць паступовую кладку прэпрэга на форму ў адпаведнасці з патрабаваннямі да структуры прадукту, калі форма знаходзіцца ў халодным канцы, а затым закрыццё формы з дапамогай фармовачнага прэса пасля завяршэння кладкі для забеспячэння пэўнага ціску.У гэты час форма награваецца з дапамогай машыны для тэмпературы формы. Звычайным працэсам з'яўляецца павышэнне тэмпературы ад пакаёвай тэмпературы да 170 ℃, і хуткасць нагрэву неабходна рэгуляваць у залежнасці ад розных прадуктаў.Большасць з іх зроблена з гэтага пластыка.Калі тэмпература формы дасягае зададзенай тэмпературы, ізаляцыя і захаванне ціску выконваюцца для зацвярдзення прадукту пры высокай тэмпературы.Пасля завяршэння отвержденія таксама неабходна выкарыстоўваць машыну для тэмпературы формы, каб астудзіць тэмпературу формы да нармальнай тэмпературы, і хуткасць нагрэву таксама ўсталяваць на 3-5 ℃/хв. Затым прыступіць да адкрыцця формы і вымання дэталі.
2. Тэхналогія вадкаснага фармавання
Тэхналогія вадкага фармавання (LCM) адносіцца да шэрагу тэхналогій фармавання кампазітных матэрыялаў, якія спачатку змяшчаюць сухія нарыхтоўкі валакна ў закрытую паражніну формы, а затым уводзяць вадкую смалу ў паражніну формы пасля закрыцця формы.Пад ціскам смала цячэ і прамакае валакна.У параўнанні з працэсам фармавання банкі гарачым прэсаваннем, LCM мае шмат пераваг, напрыклад, падыходзіць для вырабу дэталяў з высокай дакладнасцю памераў і складаным знешнім выглядам;Нізкі кошт вытворчасці і простае кіраванне.
Асабліва працэс RTM пад высокім ціскам, распрацаваны ў апошнія гады, HP-RTM (ліццё смалы пад высокім ціскам), скарочана як працэс фармавання HP-RTM.Гэта адносіцца да працэсу фармавання з выкарыстаннем высокага ціску для змешвання і ўпырску смалы ў вакуумна запячатаную форму, папярэдне выкладзеную армаванымі валакнамі матэрыяламі і папярэдне ўбудаванымі кампанентамі, а затым атрыманне вырабаў з кампазітных матэрыялаў шляхам запаўнення патокам смалы, насычэння, отвержденія і вымання з формы. .Чакаецца, што за кошт скарачэння часу ўпырску можна кантраляваць час вырабу кампанентаў авіяцыйнай канструкцыі на працягу дзясяткаў хвілін, дасягаючы высокага ўтрымання валакна і высокапрадукцыйнай вытворчасці дэталяў.
Працэс фармавання HP-RTM - гэта адзін з працэсаў фармавання кампазітных матэрыялаў, які шырока выкарыстоўваецца ў розных галінах прамысловасці.Яго перавагі заключаюцца ў магчымасці дасягнення нізкай кошту, кароткага цыклу, масавай вытворчасці і высокай якасці вытворчасці (з добрай якасцю паверхні) у параўнанні з традыцыйнымі працэсамі RTM.Ён шырока выкарыстоўваецца ў розных галінах прамысловасці, такіх як аўтамабілебудаванне, суднабудаванне, самалётабудаванне, сельскагаспадарчая тэхніка, чыгуначны транспарт, выпрацоўка энергіі ветрам, спартыўныя тавары і г.д.
3. Тэхналогія фармавання тэрмапластычных кампазітных матэрыялаў
У апошнія гады тэрмапластычныя кампазітныя матэрыялы сталі гарачай кропкай даследаванняў у галіне вытворчасці кампазітных матэрыялаў як унутры краіны, так і за мяжой, дзякуючы іх перавагам высокай ударатрываласці, высокай трываласці, высокай устойлівасці да пашкоджанняў і добрай цеплаўстойлівасці.Зварка з тэрмапластычнымі кампазітнымі матэрыяламі можа значна скараціць колькасць заклёпванняў і балтавых злучэнняў у канструкцыях самалётаў, што значна павышае эфектыўнасць вытворчасці і зніжае выдаткі.Па словах Airframe Collins Aerospace, першакласнага пастаўшчыка авіяцыйных канструкцый, зварвальныя тэрмапластычныя структуры без гарачага прэсавання могуць скараціць вытворчы цыкл на 80% у параўнанні з металічнымі і тэрмарэактыўнымі кампазітнымі кампанентамі.
Выкарыстанне найбольш прыдатнай колькасці матэрыялаў, выбар найбольш эканамічнага працэсу, выкарыстанне прадуктаў у адпаведных частках, дасягненне загадзя вызначаных мэтаў праектавання і дасягненне ідэальнага суадносін кошту і прадукцыйнасці прадукцыі заўсёды былі напрамкам намаганняў для спецыялістаў па вытворчасці кампазітных матэрыялаў.Я лічу, што ў будучыні будзе распрацавана больш працэсаў фармавання, каб задаволіць патрэбы вытворчасці.
Час публікацыі: 21 лістапада 2023 г
