Komposiittimateriaalien raaka-aineita ovat hartsi, kuitu ja ydinmateriaali jne.Vaihtoehtoja on monia, ja jokaisella materiaalilla on ainutlaatuinen lujuus, jäykkyys, sitkeys ja lämpöstabiilisuus, ja sen hinta ja tuotanto ovat myös erilaisia.
Komposiittimateriaali kokonaisuudessaan, sen lopullinen suorituskyky ei kuitenkaan liity pelkästään hartsimatriisiin ja kuituihin (ja kerrosrakenteen ydinmateriaaliin), vaan myös tiiviisti rakenteen materiaalien suunnittelumenetelmään ja valmistusprosessiin. .
Tässä artikkelissa esitellään yleisesti käytetyt komposiittivalmistusmenetelmät, kunkin menetelmän tärkeimmät vaikuttajat ja raaka-aineiden valinta eri prosesseihin.
Menetelmän kuvaus:Muovausprosessi, jossa hienonnettu kuituvahvisteinen materiaali ja hartsijärjestelmä ruiskutetaan muottiin samanaikaisesti ja kovetetaan sitten normaalipaineessa lämpökovettuvan komposiittituotteen muodostamiseksi.
materiaalivalinta:
Hartsi: pääasiassa polyesteriä
Kuitu: karkea lasikuitulanka
Ydinmateriaali: Ei mitään, on yhdistettävä laminaattien kanssa erikseen
Tärkein etu:
1) Käsityöllä on pitkä historia
2) Edullinen, nopea kuitu- ja hartsiasennus
3) Alhaiset muottikustannukset
Tärkeimmät haitat:
1) Laminoidusta levystä on helppo muodostaa hartsilla rikastettu alue, ja paino on suhteellisen korkea
2) Vain katkottua kuitua voidaan käyttää, mikä rajoittaa voimakkaasti laminaattien mekaanisia ominaisuuksia
3) Ruiskutuksen helpottamiseksi hartsin viskositeetin on oltava tarpeeksi alhainen, jotta se menettää komposiittimateriaalin mekaaniset ja lämpöominaisuudet
4) Suihkehartsin korkea styreenipitoisuus merkitsee suurempia mahdollisia riskejä käyttäjille, ja alhainen viskositeetti tarkoittaa, että hartsi tunkeutuu helposti työntekijöiden työvaatteisiin ja joutuu suoraan ihoon
5) Ilmassa haihtuneen styreenin pitoisuutta on vaikea täyttää lain vaatimukset
tyypillinen sovellus:
Yksinkertaiset aidat, kevyet rakennepaneelit, kuten avoautojen korit, kuorma-autojen suojat, kylpyammeet ja pienet veneet
Menetelmän kuvaus:Kyllästä kuidut käsin hartsilla.Kuituja voidaan vahvistaa kutomalla, punomalla, ompelemalla tai liimaamalla.Käsin asettaminen tehdään yleensä teloilla tai harjoilla, minkä jälkeen hartsi puristetaan kumitelalla kuitujen läpäisemiseksi.Laminaatit kovetettiin normaalipaineessa.
materiaalivalinta:
Hartsi: ei vaatimusta, epoksi, polyesteri, polyvinyyliesteri, fenolihartsi ovat hyväksyttäviä
Kuitu: Ei vaatimusta, mutta suuremman neliöpainon omaavaa aramidikuitua on vaikea tunkeutua käsin asettelulla
Ydinmateriaali: ei vaatimusta
Tärkein etu:
1) Käsityöllä on pitkä historia
2) Helppo oppia
3) Jos käytetään huoneenlämpötilassa kovettuvaa hartsia, muotin hinta on alhainen
4) Laaja valikoima materiaaleja ja toimittajia
5) Korkea kuitupitoisuus, käytetyt kuidut ovat pidempiä kuin ruiskutusprosessi
Tärkeimmät haitat:
1) Hartsin sekoitus, hartsipitoisuus ja laminaattien laatu liittyvät läheisesti käyttäjien pätevyyteen, matalahartsipitoisia ja huokoisia laminaatteja on vaikea saada
2) Hartsin terveys- ja turvallisuusvaarat.Mitä pienempi käsien levityshartsin molekyylipaino on, sitä suurempi on mahdollinen terveysuhka.Mitä pienempi viskositeetti, sitä helpompi hartsin on tunkeutua työntekijöiden työvaatteisiin ja suoraan ihoon.
3) Jos hyviä ilmanvaihtolaitteita ei ole asennettu, polyesteristä ja polyvinyyliesteristä haihtuvan styreenin pitoisuutta ilmaan on vaikea täyttää lain vaatimukset.
4) Käsin levitettävän hartsin viskositeetin on oltava erittäin alhainen, joten styreenin tai muiden liuottimien pitoisuuden on oltava korkea, mikä menettää komposiittimateriaalin mekaaniset/termiset ominaisuudet.
Tyypilliset sovellukset:vakiotuuliturbiinien siivet, massatuotetut veneet, arkkitehtoniset mallit
Menetelmän kuvaus:Tyhjiöpussiprosessi on jatkoa edellä mainitulle käsin asetteluprosessille, toisin sanoen muotin päälle tiivistetään muovikalvokerros käsin asetetun laminaatin tyhjiöimiseksi ja laminaattiin kohdistetaan ilmakehän painetta saavuttamaan pakokaasun ja tiivistymisen vaikutus.Komposiittimateriaalien laadun parantamiseksi.
materiaalivalinta:
Hartsi: pääasiassa epoksi- ja fenolihartsit, polyesteri ja polyvinyyliesteri eivät sovellu, koska ne sisältävät styreeniä, joka haihtuu tyhjiöpumppuun
Kuitu: Ei vaatimusta, jopa suuren neliömassan kuidut voidaan kastella paineen alaisena
Ydinmateriaali: ei vaatimusta
Tärkein etu:
1) Voi saavuttaa korkeamman kuitupitoisuuden kuin tavallinen käsinlaskuprosessi
2) Huokoisuus on pienempi kuin tavallisessa käsin asetteluprosessissa
3) Alipaineen olosuhteissa hartsin täysi virtaus parantaa kuitujen kostutusastetta.Tietysti osa hartsista imeytyy tyhjiökäyttöön
4) Terveys ja turvallisuus: Tyhjiöpussiprosessi voi vähentää haihtuvien aineiden vapautumista kovettamisen aikana
Tärkeimmät haitat:
1) Lisäprosessit lisäävät työvoiman ja kertakäyttöisten tyhjiöpussimateriaalien kustannuksia
2) Korkeammat tekniset vaatimukset operaattoreille
3) Hartsin sekoituksen ja hartsipitoisuuden hallinta riippuu suurelta osin käyttäjän pätevyydestä
4) Vaikka tyhjiöpussi vähentää haihtuvien aineiden vapautumista, käyttäjälle aiheutuva terveysuhka on silti suurempi kuin infuusio- tai prepreg-prosessi.
Tyypilliset sovellukset:suuret, kertakäyttöiset rajoitetun erän jahdit, kilpa-autojen osat, ydinmateriaalien liimaus laivanrakennuksessa
Deyang Yaosheng Composite Material Co., Ltd.on ammattimainen yritys, joka valmistaa erilaisia lasikuitutuotteita.Yritys valmistaa pääasiassa lasikuitua, lasikuitua katkottua nauhamattoa, lasikuitukangasta/rovingkangasta/merikangasta jne. Ota rohkeasti yhteyttä.
Puh: +86 15283895376
Whatsapp: +86 15283895376
Email: yaoshengfiberglass@gmail.com
Menetelmän kuvaus:Käämitysprosessia käytetään periaatteessa onttojen, pyöreiden tai soikeiden rakenneosien, kuten putkien ja säiliöiden, valmistukseen.Kun kuitukimppu on kyllästetty hartsilla, se kääritään karan päälle eri suuntiin, ja prosessia ohjataan rullauskoneella ja karan nopeudella.
materiaalivalinta:
Hartsi: ei vaadita, kuten epoksi, polyesteri, polyvinyyliesteri ja fenolihartsi jne.
Kuitu: ei vaadita, käytä suoraan rullan kuitukimppua, ei tarvitse kutoa tai ommella kuitukankaaseen
Ydinmateriaali: ei vaadita, mutta kuori on yleensä yksikerroksinen komposiittimateriaali
Tärkein etu:
1) Tuotantonopeus on nopea, ja se on taloudellinen ja kohtuullinen kerrostusmenetelmä
2) Hartsipitoisuutta voidaan hallita mittaamalla hartsisäiliön läpi kulkevan kuitukimmun kuljettaman hartsin määrä
3) Minimoi kuitukustannukset, ei välikudontaprosessia
4) Rakenteellinen suorituskyky on erinomainen, koska lineaariset kuitukimput voidaan asentaa eri kantaviin suuntiin
Tärkeimmät haitat:
1) Tämä prosessi on rajoitettu pyöreisiin ontoihin rakenteisiin
2) Kuituja ei ole helppo järjestää tarkasti komponentin aksiaalisuunnassa
3) Karan urosmuottien hinta suurille rakenneosille on suhteellisen korkea
4) Rakenteen ulkopinta ei ole muotin pinta, joten estetiikka on huono
5) Matalaviskositeettista hartsia käytettäessä on kiinnitettävä huomiota kemialliseen suorituskykyyn sekä terveyteen ja turvallisuuteen
Tyypilliset sovellukset:kemikaalien varastosäiliöt ja jakeluputket, sylinterit, palomiesten hengityssäiliöt
Menetelmän kuvaus:Rullasta vedetty kuitukimppu kastetaan ja johdetaan lämmityslevyn läpi, ja hartsi tunkeutuu kuituun lämmityslevyllä ja hartsipitoisuutta kontrolloidaan ja lopuksi materiaali kovetetaan vaadittuun muotoon;tämä muotoon kiinnitetty kovetettu tuote leikataan mekaanisesti eri pituuksiin.Kuituja voi tunkeutua keittolevyyn myös muihin suuntiin kuin 0 astetta.
Pultruusio on jatkuva tuotantoprosessi, ja tuotteen poikkileikkaus on yleensä kiinteämuotoinen, mikä mahdollistaa pieniä muutoksia.Kiinnitä keittolevyn läpi kulkeva esikosttuva materiaali ja levitä se muottiin välittömästi kovettumista varten.Vaikka tällä prosessilla on huono jatkuvuus, se voi muuttaa poikkileikkauksen muotoa.
materiaalivalinta:
Hartsi: yleensä epoksi, polyesteri, polyvinyyliesteri ja fenolihartsi jne.
Kuitu: ei vaatimusta
Ydinmateriaali: ei yleisesti käytetty
Tärkein etu:
1) Tuotantonopeus on nopea, ja se on taloudellinen ja kohtuullinen tapa kostuttaa ja kovettaa materiaaleja
2) Hartsipitoisuuden tarkka säätö
3) Minimoi kuitukustannukset, ei välikudontaprosessia
4) Erinomainen rakenteellinen suorituskyky, koska kuitukimput ovat suorassa linjassa ja kuitutilavuusosuus on korkea
5) Kuitujen tunkeutumisalue voidaan sulkea kokonaan haihtuvien aineiden vapautumisen vähentämiseksi
Tärkeimmät haitat:
1) Tämä prosessi rajoittaa poikkileikkauksen muotoa
2) Lämmityslevyn hinta on suhteellisen korkea
Tyypilliset sovellukset:Palkit ja ristikot talorakenteisiin, siltoihin, tikkaisiin ja aidoihin
6. Resin Transfer Molding (RTM)
Menetelmän kuvaus:Aseta kuivat kuidut alempaan muottiin, paina etukäteen, jotta kuidut sopivat mahdollisimman hyvin muotin muotoon, ja liimaa ne;kiinnitä sitten ylempi muotti alempaan muottiin muodostamaan ontelo ja ruiskuta sitten hartsi muottipesään.
Tavallisesti käytetään tyhjiöavusteista hartsin injektiota ja kuitujen tunkeutumista, nimittäin tyhjiöavusteista hartsiinfuusioprosessia (VARI).Kun kuidun tunkeutuminen on valmis, hartsin syöttöventtiili suljetaan ja komposiitti kovetetaan.Hartsin ruiskutus ja kovetus voidaan tehdä huoneenlämpötilassa tai kuumennetuissa olosuhteissa.
materiaalivalinta:
Hartsi: yleensä epoksi, polyesteri, polyvinyyliesteri ja fenolihartsi, bismaleimidihartsia voidaan käyttää korkeassa lämpötilassa
Kuitu: Ei vaatimusta.Ommeltu kuidut sopivat paremmin tähän prosessiin, koska kuitukimppuraot helpottavat hartsin siirtoa;on erityisesti kehitettyjä kuituja helpottamaan hartsin virtausta
Ydinmateriaali: Hunajakennovaahto ei sovellu, koska kennokenno täytetään hartsilla ja paine aiheuttaa vaahdon romahtamisen
Tärkein etu:
1) Suuri kuitutilavuusosuus ja alhainen huokoisuus
2) Koska hartsi on täysin suljettu, se on terveellistä ja turvallista, ja käyttöympäristö on puhdas ja siisti
3) Vähennä työvoiman käyttöä
4) Rakenneosan ylä- ja alapuoli ovat muottipintoja, mikä on helppo jälkikäsittelyyn
Tärkeimmät haitat:
1) Yhdessä käytetty muotti on kallis, ja kestääkseen suurempaa painetta se on raskas ja suhteellisen hankala
2) Rajoitettu pienten osien valmistukseen
3) Kastelemattomat alueet voivat ilmaantua, mikä johtaa suureen määrään romua
Tyypilliset sovellukset:pienet ja monimutkaiset avaruussukkulat ja autonosat, junan istuimet
7. Muut perfuusioprosessit – SCRIMP, RIFT, VARTM jne.
Menetelmän kuvaus:Aseta kuivat kuidut samalla tavalla kuin RTM-prosessissa, aseta sitten irrotusliina ja tyhjennysverkko.Asetuksen päätyttyä se suljetaan kokonaan tyhjiöpussilla, ja kun tyhjiö saavuttaa tietyn vaatimuksen, hartsi viedään koko levitysrakenteeseen.Hartsin jakautuminen laminaatissa saavutetaan ohjaamalla hartsivirtaus ohjausverkon läpi ja lopuksi kuivat kuidut imeytyvät kokonaan ylhäältä alas.
materiaalivalinta:
Hartsi: yleensä epoksi-, polyesteri-, polyvinyyliesterihartsi
Kuitu: Mikä tahansa tavallinen kuitu.Ommeltavat kuidut sopivat paremmin tähän prosessiin, koska kuitukimppuraot nopeuttavat hartsin siirtoa
Ydinmateriaali: kennovaahto ei sovellu
Tärkein etu:
1) Sama kuin RTM-prosessi, mutta vain toinen puoli on muotin pinta
2) Muotin toinen puoli on tyhjiöpussi, joka säästää suuresti muotin kustannuksia ja vähentää muotin vaatimusta kestää painetta
3) Suurilla rakenneosilla voi myös olla suuri kuitutilavuusosuus ja alhainen huokoisuus
4) Tässä prosessissa voidaan käyttää tavallista käsin asetteluprosessin muottia modifioinnin jälkeen
5) Sandwich-rakenne voidaan muovata kerralla
Tärkeimmät haitat:
1) Suurille rakenteille prosessi on suhteellisen monimutkainen, eikä korjauksia voida välttää
2) Hartsin viskositeetin tulee olla hyvin alhainen, mikä myös heikentää mekaanisia ominaisuuksia
3) Kastelemattomat alueet voivat ilmaantua, mikä johtaa suureen määrään romua
Tyypilliset sovellukset:Pienten veneiden koetuotanto, junien ja kuorma-autojen koripaneelit, tuuliturbiinien siivet
8. Prepreg – autoklaaviprosessi
Menetelmän kuvaus:Kuitu tai kuitukangas on materiaalivalmistajan esikyllästetty katalyyttiä sisältävällä hartsilla ja valmistusmenetelmänä on korkean lämpötilan ja korkean paineen menetelmä tai liuottimen liuotusmenetelmä.Katalyytti on latentti huoneenlämpötilassa, mikä antaa materiaalille viikkojen tai kuukausien säilyvyysajan huoneenlämpötilassa;jäähdytys voi pidentää sen säilyvyyttä.
Prepreg voidaan asettaa käsin tai koneella muotin pinnalle, peittää sen jälkeen tyhjiöpussiin ja kuumentaa 120-180°C:een.Kuumentamisen jälkeen hartsi voi virrata uudelleen ja lopulta kovettua.Autoklaavia voidaan käyttää lisäämään materiaaliin painetta, tyypillisesti jopa 5 ilmakehää.
materiaalivalinta:
Hartsi: yleensä voidaan käyttää epoksia, polyesteriä, fenolihartsia, korkeita lämpötiloja kestävää hartsia, kuten polyimidia, syanaattiesteriä ja bismaleimidia
Kuitu: Ei vaatimusta.Voidaan käyttää kuitukimppua tai kuituliinaa
Ydinmateriaali: ei vaatimusta, mutta vaahdon tulee kestää korkeita lämpötiloja ja paineita
Tärkein etu:
1) Hartsin suhde kovetusaineeseen ja hartsipitoisuus on toimittajan asettama tarkasti, on erittäin helppoa saada laminaatteja, joilla on korkea kuitupitoisuus ja pieni huokoisuus
2) Materiaalilla on erinomaiset terveys- ja turvallisuusominaisuudet, ja työympäristö on puhdas, mikä saattaa säästää automaatio- ja työvoimakustannuksia
3) Yksisuuntaisten materiaalikuitujen hinta on minimoitu, eikä kuitujen kutomiseen kankaaksi tarvita väliprosessia
4) Valmistusprosessi vaatii hartsia, jolla on korkea viskositeetti ja hyvä kostuvuus sekä optimoidut mekaaniset ja lämpöominaisuudet
5) Työajan pidentäminen huoneenlämmössä tarkoittaa, että rakenteellinen optimointi ja monimutkaisten muotojen asettelu on myös helppo saavuttaa
6) Mahdolliset säästöt automaatiossa ja työvoimakustannuksissa
Tärkeimmät haitat:
1) Materiaalikustannukset nousevat, mutta se on väistämätöntä sovellusvaatimusten täyttämiseksi
2) Kovettamisen loppuun saattamiseksi tarvitaan autoklaavi, jolla on korkeat kustannukset, pitkä käyttöaika ja kokorajoitukset
3) Muotin on kestettävä korkea prosessilämpötila, ja ydinmateriaalilla on samat vaatimukset
4) Paksumpia osia varten vaaditaan esityhjiö esityhjiötä asetettaessa kerrosten välisten ilmakuplien poistamiseksi
Tyypilliset sovellukset:avaruussukkuloiden rakenneosat (kuten siivet ja pyrstö), F1-kilpa-autot
9. Prepreg – ei-autoklaaviprosessi
Menetelmän kuvaus:Matalan lämpötilan kovettuvan prepreg-valmistusprosessi on täsmälleen sama kuin autoklaaviprepregissä, erona on, että hartsin kemialliset ominaisuudet mahdollistavat sen kovettumisen 60-120 °C:ssa.
Matalissa lämpötiloissa 60 °C:ssa materiaalin työskentelyaika on vain yksi viikko;korkean lämpötilan katalyyteillä (> 80 °C) työaika voi olla useita kuukausia.Hartsijärjestelmän juoksevuus mahdollistaa kovetuksen käyttämällä vain tyhjiöpusseja, välttäen autoklaavien käyttöä.
materiaalivalinta:
Hartsi: Yleensä vain epoksihartsi
Kuitu: ei vaadita, sama kuin perinteinen prepreg
Ydinmateriaali: ei vaadita, mutta erityistä huomiota tulee kiinnittää käytettäessä tavallista PVC-vaahtoa
Tärkein etu:
1) Siinä on kaikki perinteisen autoklaaviprepregin edut ((i.))-((vi.))
2) Muottimateriaali on halpaa, kuten puu, koska kovettumislämpötila on alhainen
3) Suurten rakenneosien valmistusprosessi on yksinkertaistettu, tarvitsee vain paineistaa tyhjiöpussi, kierrättää uunin kuumaa ilmaa tai itse muotin kuumailmalämmitysjärjestelmää, jotta se täyttää kovettumisvaatimukset
4) Voidaan käyttää myös tavallisia vaahtomateriaaleja, ja prosessi on kypsempi
5) Autoklaaviin verrattuna energiankulutus on pienempi
6) Kehittynyt tekniikka varmistaa hyvän mittatarkkuuden ja toistettavuuden
Tärkeimmät haitat:
1) Materiaalikustannukset ovat edelleen korkeammat kuin kuivakuitu, vaikka hartsikustannukset ovat alhaisemmat kuin ilmailun prepreg
2) Muotin on kestettävä korkeampi lämpötila kuin infuusioprosessi (80-140 °C)
Tyypilliset sovellukset:tehokkaat tuuliturbiinien siivet, suuret kilpa-veneet ja -jahdit, pelastuskoneet, junien komponentit
10. Semi-preg SPRINT/beam prepreg SparPreg ei-autoklaaviprosessi
Menetelmän kuvaus:Kerrosten välisten tai päällekkäisten kerrosten ilmakuplien purkaminen kovettumisen aikana on vaikeaa, kun käytetään prepregiä paksummissa rakenteissa (>3mm).Tämän vaikeuden voittamiseksi esityhjiö otettiin käyttöön kerrostusprosessissa, mutta prosessiaika pidensi merkittävästi.
Gurit on viime vuosina tuonut markkinoille sarjan parannettuja prepreg-tuotteita patentoidulla tekniikalla, mikä mahdollistaa korkealaatuisten (matalahuokoisten) paksumpien laminaattien valmistuksen yhdessä vaiheessa.Semi-preg SPRINT koostuu kahdesta kerroksesta kuivakuitua, jotka muodostavat kerroksen hartsikalvon sandwich-rakenteen.Kun materiaali on asetettu muottiin, tyhjiöpumppu voi tyhjentää ilman kokonaan ennen kuin hartsi lämpenee ja pehmentää ja liottaa kuidun.jähmettynyt.
Beam prepreg SparPreg on paranneltu prepreg, joka tyhjiössä kovetettuna poistaa helposti ilmakuplat liimatusta kaksikerroksisesta materiaalista.
materiaalivalinta:
Hartsi: enimmäkseen epoksihartsi, myös muita hartseja on saatavana
Kuitu: ei vaatimusta
Ydinmateriaali: suurin osa, mutta erityistä huomiota tulee kiinnittää korkeaan lämpötilaan käytettäessä tavallista PVC-vaahtoa
Tärkein etu:
1) Paksumpien osien (100 mm) osalta suuri kuitutilavuusosuus ja alhainen huokoisuus voidaan silti saada tarkasti
2) Hartsijärjestelmän alkutila on kiinteä ja suorituskyky on erinomainen korkeassa lämpötilassa kovettamisen jälkeen
3) Salli edullisen ja korkean peruspainon kuitukankaan käyttö (kuten 1600 g/m2), lisää asennusnopeutta ja säästä valmistuskustannuksia
4) Prosessi on erittäin edistynyt, toiminta on yksinkertainen ja hartsisisältöä valvotaan tarkasti
Tärkeimmät haitat:
1) Materiaalikustannukset ovat edelleen korkeammat kuin kuivakuitu, vaikka hartsikustannukset ovat alhaisemmat kuin ilmailun prepreg
2) Muotin on kestettävä korkeampi lämpötila kuin infuusioprosessi (80-140 °C)
Tyypilliset sovellukset:tehokkaat tuuliturbiinien siivet, suuret kilpaveneet ja -jahdit, pelastuskoneet
Postitusaika: 13.12.2022
