چگونه می توان عملکرد قالب های فیبر کربن را بهبود بخشید؟

I. بهینه سازی سیستم مواد اولیه: تقویت عملکرد اساسی از "منبع"

مواد اولیه هسته قالب های فیبر کربن شامل مواد تقویت کننده فیبر کربن ، ماتریس رزین و مواد افزودنی است. انتخاب این مواد به طور مستقیم عملکرد اصلی قالب ها را تعیین می کند و تنظیمات باید مطابق با سناریوهای کاربردی قالب (مانند دما ، فشار و الزامات دقیق محصول) انجام شود.

 

 

مواد تقویت کننده فیبر کربن

بهبود استحکام/سفتی و بهینه سازی - up راندمان: الیاف کربن مدول- را انتخاب کنید (به عنوان مثال ، الیاف کربن درجه T800 و T1100). در مقایسه با T700 معمولی ، اینها می توانند سفتی قالب را 20 ٪ -30 ٪ افزایش داده و تغییر شکل در هنگام قالب گیری را کاهش دهند.

تقویت فیبر هیبریدی: مقدار کمی از فیبر شیشه ای یا فیبر آرام را در مناطق استرس محلی بالا {{0} (به عنوان مثال ، لبه های قالب ، سطوح فراق) وارد کنید تا هزینه و مقاومت در برابر ضربه تعادل یابد.

بهینه سازی فرم فیبر: از پارچه های یک طرفه (UD) برای بهبود قدرت در جهات خاص ، یا پارچه های محوری چند- (به عنوان مثال ، 45 درجه ، 90 درجه) برای دستیابی به ایزوتروپی و جلوگیری از غلظت استرس موضعی استفاده کنید.

اضافه کردن مواد افزودنی عملکردی: برای بهبود هدایت حرارتی رزین (تسریع در بازده گرمایش/خنک کننده قالب) و مقاومت در برابر سایش ، ذرات سیلیس اندازه اندازه (Sio₂) یا نیترید بور (BN) را در خود جای دهید.

 

مواد اصلی/لوازم جانبی (کاهش وزن قالب و افزایش عملکرد پشتیبانی محلی)

برای قالب های بزرگ - (به عنوان مثال ، قالب های تیغه توربین بادی ، قالب های شاسی خودرو) ، هسته های فوم سبک (به عنوان مثال ، فوم PMI) یا هسته های لانه زنبوری را می توان در داخل تعبیه کرد. این باعث می شود وزن قالب 30 ٪ -50 ٪ بدون کاهش سفتی در حالی که مقاومت در برابر کمانش را کاهش می دهد ، کاهش دهد. درج فلزی (به عنوان مثال ، آلیاژ آلومینیوم ، فولاد ضد زنگ) می تواند در سطوح فراق تعبیه شود تا مقاومت سایش و دقت آب بندی را تقویت کند.

 

ii. بهبود فرآیندهای قالب گیری: افزایش دقت قالب و کیفیت داخلی

1. بهینه سازی فرآیند قالب گیری از پیش (فرآیند اصلی)

قالب گیری prepreg (از جمله قالب گیری اتوکلاو و قالب گیری کیسه خلاء) روش اصلی تولید برای قالب های فیبر کربن بالا {{0} است. نقاط بهینه سازی اصلی به شرح زیر است:

(1) طراحی و اجرای-} up

دنباله Lay-} را بر اساس شبیه سازی استرس قالب (به عنوان مثال ، تجزیه و تحلیل عنصر محدود ، FEA) طراحی کنید. به عنوان مثال ، تعداد لایه های پارچه UD را در مناطق استرس بالا- افزایش دهید و از "پله دراز {5 {}}}" در گوشه و کنار استفاده کنید تا از چین و چروک های لایه ای جلوگیری شود.

رطوبت محیطی (کمتر از یا مساوی با 50 ٪ RH) و دما (20 {2- 25 درجه) را در حین تخمگذار کنترل کنید تا از جذب رطوبت از پیش و تشکیل حباب داخلی جلوگیری شود. از "Scrapers + Rollers" برای تراکم کمکی استفاده کنید و برای کاهش تخلخل (تخلخل هدف کمتر از یا برابر با 1 ٪) ، هر 2-3 لایه تراکم واسطه ای را انجام دهید.

 

(2) کنترل دقیق پارامترهای پخت

اتخاذ "منحنی درمان گرمایش تقسیم شده" ، به عنوان مثال: دمای پایین (60 {6 {60} 80 درجه) نگه داشتن 1-2 ساعت (برای حذف اجزای بی ثبات) → گرمایش تا دمای پخت (120 درجه ، تعیین شده توسط نوع رزین) → نگه داشتن به مدت 3-4 ساعت (برای اطمینان از کامل کردن 2- درجه یک درجه حرارت ، درجه حرارتی را کاهش می دهد (درجه یک) درجه حرارتی کاهش می یابد (درجه حرارت)

یکنواختی فشار (0.5-0.8MPa) را در حین قالب گیری اتوکلاو کنترل کنید و از "سنسورهای فشار" برای نظارت بر فشار سطح قالب در زمان واقعی استفاده کنید تا از نقص ناشی از فشار کافی محلی جلوگیری شود.

 

5. اتخاذ فناوری های پیشرفته قالب بندی

فرآیند قالب گیری انتقال رزین (RTM): مناسب برای قالب هایی با سازه های پیچیده (به عنوان مثال ، قالب هایی با دنده و شیارها). رزین با فشار کم به خالی های فیبر از پیش ساخته شده تزریق می شود ، که می تواند خطاها را در حالت دستی کاهش دهد-} بالا ، بهبود دقت بعدی قالب (تحمل 0.1 میلی متر)) و به یک سطح صاف تر (RA کمتر از یا مساوی با 0.8μm) می رسد.

قرار دادن خودکار بکسل (ATP)/نوار خودکار نوار (ATL) فناوری: برای قالب های مقیاس بزرگ - (به عنوان مثال ، قالب های Nacelle Aero- موتور) ، دستگاه های خودکار قرار دادن بکسل (ATL) یا دستگاه های تخمگذار نوار (AFP) برای دستیابی به قرار دادن دقیق فیبر کربن (مکمل موقعیت یابی) استفاده می شوند. این امر از انحراف در Manual Lay-} Up جلوگیری می کند ، کارآیی و قوام- را بهبود می بخشد و نوسانات عملکرد ناشی از عملیات انسانی را کاهش می دهد.

iii تقویت پست - پردازش و اصلاح سطح: افزایش دوام و تجربه کاربر

1. ماشینکاری دقیق (بهبود دقت بعدی)

پس از پخت ، قالبها باید از طریق ماشینکاری CNC (با استفاده از ابزارهای الماس) برای قطعات کلیدی مانند سطوح فراق ، سوراخ های موقعیت یابی و نصب شیارها برای اطمینان از تحمل های ابعادی نیازهای طراحی را برآورده کنند (به عنوان مثال ، صافی سطح کمتر از یا مساوی با 0.05 میلی متر در متر).

"جلا دادن ریز" را روی سطح حفره قالب انجام دهید: پی در پی از 800#، 1200#و 2000#sandpaper برای مرطوب-} ماسه خشک استفاده کنید ، سپس با استفاده از خمیر جلا دادن آینه را انجام دهید (به عنوان مثال ، خمیر پولیش آلومینا). زبری سطح نهایی را می توان به RA کمتر از یا برابر با 0.2μm کاهش داد ، و نیازهای قالب گیری محصولات دقیق- بالا (به عنوان مثال ، اجزای نوری ، قطعات ساختاری هوافضا) را برآورده می کند.

 

2. اصلاح پوشش سطح (تقویت عملکرد)

روکش رهاسازی: از روکش پلی تترا فلوئورو اتیلن (PTFE) یا سیلیکون استفاده کنید-} آزاد کننده برای کاهش چسبندگی بین محصول و قالب ، نیروی رهاسازی پایین (برای جلوگیری از آسیب دیدگی محصول یا خراش سطح قالب) و بهبود مقاومت در برابر سایش (قادر به تحمل بیش از 500 چرخه انتشار).

پوشیدن/خوردگی - پوشش مقاوم: برای قالب های تماس با رزین های خورنده (به عنوان مثال ، برخی از اپوکسی ، رزین های وینیل استر) ، روکش های سرامیکی (به عنوان مثال ، روکش های کرم) یا روکش های کرم (به عنوان مثال) برای بهبود سختی سطح (HV بیشتر از دو برابر و یا مساوی از 800) و از نظر شیمیایی ، استفاده کنید.

روکش رسانا حرارتی: پوشش رسانا حرارتی گرافن را در حفره قالب یا پشت استفاده کنید. این باعث افزایش هدایت حرارتی (از 0.2W/(M · K) رزین معمولی به 1-2W/(M · K) می شود ، انتقال حرارت را در حین قالب گیری تسریع می کند و چرخه پخت محصول را کوتاه می کند (بهبود راندمان تولید 15 ٪ -20 ٪).

 

 

3. تعمیر نقص داخلی (افزایش یکپارچگی ساختاری)

برای منافذ کوچک که پس از پخت تشخیص داده می شوند (به عنوان مثال ، قطر<0.5mm), use the "resin infusion + vacuum degassing" method for repair: inject low-viscosity epoxy resin (with curing agent added) into the pores, remove bubbles in a vacuum environment, and then cure at low temperature to restore local strength.

برای نقص لایه برداری بین لایه ، "موقعیت یابی اولتراسونیک + ترمیم فیبر کربن" را اتخاذ کنید: ماسه و تمیز کردن سطح ناحیه لایه لایه شده ، یک تکه prepreg (2-3 برابر بزرگتر از ناحیه معیوب) را وصل کنید ، و سپس از طریق فشار داغ محلی (به عنوان مثال ، آهن مطبوعات داغ) درمان کنید تا از مقاومت منطقه تعمیر شده کمتر از 90 ٪ ساختار اصلی نیست.

IV بهینه سازی طراحی ساختاری: تطبیق سناریوهای کاربردی و کاهش غلظت استرس

طراحی ساختاری قالب های فیبر کربن باید شکل محصول ، فرآیند قالب بندی (به عنوان مثال ، روش باز/بسته شدن قالب ، نیازهای گرمایش/سرمایش) و محیط کاربردی (به عنوان مثال ، دما ، فشار) را در نظر بگیرد. بهینه سازی از طریق طراحی باعث کاهش غلظت استرس و بهبود عملکرد کلی می شود.

1. جلوگیری از ساختارهای تیز و بهینه سازی فیله ها و انتقال

فیله های به اندازه کافی بزرگ (R بیشتر از یا مساوی 3 میلی متر) را در گوشه های حفره های قالب و ریشه های دنده ها برای جلوگیری از غلظت استرس ناشی از زاویه های تیز طراحی کنید (ترک ها مستعد ایجاد در زاویه های تیز هستند).

برای جلوگیری از انقباض ناهموار (که به راحتی باعث جنگی می شود) به دلیل افزایش ضخامت ناگهانی افزایش یا کاهش می یابد.

2. ادغام سیستم های گرمایش/سرمایش برای بهبود ثبات دما

برای قالب هایی که نیاز به کنترل دما دقیق دارند (به عنوان مثال ، مواد کامپوزیت داغ- قالب های قالب گیری را فشار دهید) ، لوله های گرمایش فلز (به عنوان مثال ، لوله های گرمایش فولاد ضد زنگ) یا کانالهای خنک کننده (به عنوان مثال کانال های مس) را در داخل قرار دهید. فاصله کانال را در 50-80 میلی متر کنترل کنید تا از یکنواختی درجه حرارت سطح قالب (اختلاف دما کمتر از یا برابر با درجه 2) اطمینان حاصل کنید و از نقص محصول ناشی از اختلاف دمای محلی جلوگیری کنید.

کانال های طراحی برای جلوگیری از "مناطق مرده" (به عنوان مثال ، گوشه های بسته) برای اطمینان از گردش خون صاف و گرمایش و بهبود سرعت پاسخ کنترل دما.

3. افزایش پشتیبانی و موقعیت یابی قالب

"دنده های تقویت کننده" یا "پا پشتیبانی" (فاصله کمتر از یا برابر با 1.5 متر) را در پایین قالب های مقیاس بزرگ {{1} طراحی کنید تا از تغییر شکل ناشی از وزن خود {{2} در هنگام بالابر یا استفاده جلوگیری کنید.

برای قالب های باز و بسته شدن قالب ، مکانیسم های موقعیت یابی دقیق (به عنوان مثال ، ستون های راهنما ، بوته های راهنما) را طراحی کنید. ترخیص کالا از گمرک بین ستون های راهنما و بوته های راهنما را در 0.01-0.02mm کنترل کنید تا از محوریت در هنگام باز شدن/بسته شدن قالب اطمینان حاصل کنید و از فلاش محصول ناشی از جدا کردن سوء استفاده از سطح جلوگیری کنید.

4. الزامات ذخیره سازی قالب

قالب ها را در یک محیط دما (دمای 15 {4- 25 درجه ، رطوبت کمتر از یا برابر با 50 ٪ RH) در یک محیط خشک و ثابت قرار دهید تا از نور مستقیم خورشید (جلوگیری از پیری رزین) جلوگیری کنید. برای جلوگیری از تغییر شکل به دلیل فشار طولانی مدت ، از براکت های اختصاصی برای پشتیبانی از قالب های مقیاس بزرگ 5 {5} استفاده کنید.