Công nghệ tạo hình vật liệu composite là cơ sở và điều kiện cho sự phát triển của ngành vật liệu composite. Với việc mở rộng lĩnh vực ứng dụng của vật liệu composite, ngành công nghiệp composite đã phát triển nhanh chóng, một số quy trình đúc đang được cải tiến, các phương pháp đúc mới tiếp tục xuất hiện, hiện có hơn 20 phương pháp đúc composite ma trận polymer và được sử dụng thành công trong sản xuất công nghiệp, chẳng hạn như:
(1) Quá trình tạo hình bằng tay - phương pháp tạo hình ướt;
(2) Quá trình hình thành tia;
(3) Công nghệ đúc chuyển nhựa (công nghệ RTM);
(4) Đúc phương pháp ép túi (phương pháp túi áp lực);
(5) Đúc ép túi chân không;
(6) Công nghệ tạo hình nồi hấp;
(7) Công nghệ tạo hình ấm thủy lực;
(8) Công nghệ đúc giãn nở nhiệt;
(9) Công nghệ tạo hình kết cấu bánh sandwich;
(10) Quy trình sản xuất vật liệu đúc;
(11) Công nghệ phun vật liệu đúc ZMC;
(12) Quá trình đúc;
(13) Công nghệ sản xuất tấm laminate;
(14) Công nghệ tạo hình ống cán;
(15) Công nghệ tạo hình sản phẩm cuộn sợi;
(16) Quy trình sản xuất tấm liên tục;
(17) Công nghệ đúc;
(18) Quá trình đúc Pultrusion;
(19) Quy trình sản xuất ống quấn liên tục;
(20) Công nghệ sản xuất vật liệu composite dạng bện;
(21) Công nghệ chế tạo khuôn tấm nhựa nhiệt dẻo và quy trình đúc khuôn dập nguội;
(22) Quá trình ép phun;
(23) Quá trình ép đùn;
(24) Quá trình tạo hình ống đúc ly tâm;
(25) Công nghệ tạo hình khác.
Tùy thuộc vào vật liệu nền nhựa được chọn, các phương pháp trên phù hợp để sản xuất vật liệu tổng hợp nhiệt rắn và nhựa nhiệt dẻo tương ứng, và một số quy trình phù hợp cho cả hai.
Đặc điểm quá trình tạo hình sản phẩm composite: so với công nghệ gia công vật liệu khác, quá trình tạo hình vật liệu composite có những đặc điểm sau:
(1) Sản xuất vật liệu và đúc sản phẩm đồng thời để hoàn thiện tình hình chung, quy trình sản xuất vật liệu composite, nghĩa là quy trình đúc sản phẩm. Hiệu suất của vật liệu phải được thiết kế theo yêu cầu sử dụng sản phẩm, vì vậy trong việc lựa chọn vật liệu, tỷ lệ thiết kế, xác định phương pháp phân lớp và đúc sợi, phải đáp ứng các tính chất vật lý và hóa học của sản phẩm, hình dạng cấu trúc và chất lượng bề ngoài. yêu cầu.
(2) Đúc sản phẩm là ma trận nhựa tổng hợp nhiệt rắn tương đối đơn giản, đúc là chất lỏng chảy, vật liệu gia cố là sợi mềm hoặc vải, do đó, với những vật liệu này để sản xuất sản phẩm composite, quy trình và thiết bị cần thiết đơn giản hơn nhiều so với các vật liệu khác, đối với một số sản phẩm chỉ có thể sản xuất một bộ khuôn.
Đầu tiên, liên hệ với quá trình đúc áp suất thấp
Quá trình đúc áp suất thấp tiếp xúc được đặc trưng bởi việc đặt cốt thép bằng tay, lọc nhựa hoặc đặt cốt thép và nhựa đơn giản bằng công cụ hỗ trợ. Một đặc điểm khác của quá trình đúc áp suất thấp tiếp xúc là quá trình đúc không cần áp dụng áp suất đúc (đúc tiếp xúc) hoặc chỉ áp dụng áp suất đúc thấp (áp suất 0,01 ~ 0,7mpa sau khi đúc tiếp xúc, áp suất tối đa không vượt quá 2,0 mpa).
Quá trình đúc áp suất thấp tiếp xúc, là vật liệu đầu tiên trong khuôn nam, khuôn nam hoặc hình dạng thiết kế khuôn, sau đó thông qua quá trình gia nhiệt hoặc xử lý ở nhiệt độ phòng, tháo khuôn, sau đó qua xử lý phụ trợ và các sản phẩm. Thuộc loại quy trình đúc này là đúc dán tay, đúc phun, đúc ép túi, đúc chuyển nhựa, đúc nồi hấp và đúc giãn nở nhiệt (đúc áp suất thấp). Hai cái đầu tiên là hình thành liên lạc.
Trong quy trình đúc áp suất thấp tiếp xúc, quy trình đúc dán tay là phát minh đầu tiên trong sản xuất vật liệu composite ma trận polymer, phạm vi áp dụng rộng rãi nhất, các phương pháp khác là phát triển và cải tiến quy trình đúc dán tay. Ưu điểm lớn nhất của quá trình tạo hình tiếp xúc là thiết bị đơn giản, khả năng thích ứng rộng, đầu tư ít và hiệu quả nhanh chóng. Theo thống kê trong những năm gần đây, quá trình đúc áp suất thấp tiếp xúc trong sản xuất công nghiệp vật liệu composite trên thế giới vẫn chiếm tỷ trọng lớn, chẳng hạn như Hoa Kỳ chiếm 35%, Tây Âu chiếm 25%, Nhật Bản chiếm 42%, Trung Quốc chiếm 75%. Điều này cho thấy tầm quan trọng và không thể thay thế của công nghệ đúc áp suất thấp tiếp xúc trong sản xuất công nghiệp vật liệu composite, đây là một phương pháp xử lý sẽ không bao giờ suy giảm. Nhưng khuyết điểm lớn nhất của nó là hiệu quả sản xuất thấp, cường độ lao động lớn, độ lặp lại của sản phẩm kém, v.v.
1. Nguyên liệu thô
Tiếp xúc đúc áp suất thấp của nguyên liệu thô là vật liệu gia cố, nhựa và vật liệu phụ trợ.
(1) Vật liệu nâng cao
Yêu cầu tạo hình tiếp xúc đối với vật liệu tăng cường: (1) vật liệu tăng cường dễ bị nhựa thấm; (2) Có đủ khả năng thay đổi hình dạng để đáp ứng yêu cầu đúc các sản phẩm có hình dạng phức tạp; (3) bong bóng dễ bị trừ; (4) có thể đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất vật lý và hóa học trong điều kiện sử dụng sản phẩm; ⑤ Giá cả hợp lý (càng rẻ càng tốt), nguồn hàng dồi dào.
Vật liệu gia cố để tạo hình tiếp xúc bao gồm sợi thủy tinh và vải của nó, sợi carbon và vải của nó, sợi Arlene và vải của nó, v.v.
(2) Vật liệu ma trận
Liên hệ với quy trình đúc áp suất thấp đối với các yêu cầu của vật liệu ma trận: (1) trong điều kiện dán tay, dễ ngâm vật liệu gia cố sợi, dễ loại trừ bong bóng, bám dính mạnh với sợi; (2) Ở nhiệt độ phòng có thể tạo gel, đông đặc và cần độ co ngót, ít chất bay hơi; (3) Độ nhớt phù hợp: thường là 0,2 ~ 0,5Pa·s, không thể tạo ra hiện tượng chảy keo; (4) không độc hại hoặc độc tính thấp; Giá cả hợp lý và nguồn gốc được đảm bảo.
Các loại nhựa thường được sử dụng trong sản xuất là: nhựa polyester không bão hòa, nhựa epoxy, nhựa phenolic, nhựa bismaleimide, nhựa polyimide, v.v.
Yêu cầu về hiệu suất của một số quy trình tạo hình tiếp xúc cho nhựa:
Yêu cầu về phương pháp đúc đối với các đặc tính của nhựa
Sản xuất gel
1, khuôn không chảy, dễ khử bọt
2, tông màu đồng đều, không nổi màu
3, đóng rắn nhanh, không nhăn, bám dính tốt với lớp nhựa
Đúc khuôn bằng tay
1, ngâm tẩm tốt, dễ ngâm sợi, dễ loại bỏ bong bóng
2, lan rộng sau khi đóng rắn nhanh, tỏa nhiệt ít, co ngót
3, ít bay hơi, bề mặt sản phẩm không dính
4. Độ bám dính tốt giữa các lớp
ép phun
1. Đảm bảo yêu cầu tạo hình dán thủ công
2. Phục hồi thixotropic sớm hơn
3, nhiệt độ ít ảnh hưởng đến độ nhớt của nhựa
4. Nhựa phải phù hợp trong thời gian dài và độ nhớt không được tăng sau khi thêm chất tăng tốc
Khuôn túi
1, độ ẩm tốt, dễ ngâm sợi, dễ xả bong bóng
2, chữa nhanh, chữa nhiệt nhỏ
3, không dễ chảy keo, độ bám dính mạnh giữa các lớp
(3) Vật liệu phụ trợ
Quá trình hình thành tiếp xúc của vật liệu phụ, chủ yếu đề cập đến hai loại chất độn và màu sắc, và chất đóng rắn, chất pha loãng, chất làm cứng, thuộc hệ thống ma trận nhựa.
2, khuôn và chất giải phóng
(1) Khuôn
Khuôn là thiết bị chính trong tất cả các loại quy trình tạo hình tiếp xúc. Chất lượng của khuôn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và giá thành của sản phẩm nên phải được thiết kế và chế tạo cẩn thận.
Khi thiết kế khuôn, các yêu cầu sau phải được xem xét toàn diện: (1) Đáp ứng yêu cầu về độ chính xác của thiết kế sản phẩm, kích thước khuôn chính xác và bề mặt nhẵn; (2) có đủ sức mạnh và độ cứng; (3) tháo khuôn thuận tiện; (4) có đủ độ ổn định nhiệt; Trọng lượng nhẹ, nguồn nguyên liệu đầy đủ và chi phí thấp.
Cấu trúc khuôn Khuôn đúc tiếp xúc được chia thành: khuôn nam, khuôn nam và ba loại khuôn, bất kể loại khuôn nào, có thể dựa trên kích thước, yêu cầu đúc, thiết kế tổng thể hoặc khuôn lắp ráp.
Khi chế tạo vật liệu khuôn phải đáp ứng các yêu cầu sau:
① Có thể đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác về kích thước, chất lượng bề ngoài và tuổi thọ của sản phẩm;
(2) Vật liệu làm khuôn phải có đủ độ bền và độ cứng để đảm bảo khuôn không dễ bị biến dạng, hư hỏng trong quá trình sử dụng;
(3) nó không bị ăn mòn bởi nhựa và không ảnh hưởng đến quá trình đóng rắn của nhựa;
(4) Khả năng chịu nhiệt tốt, đóng rắn sản phẩm và đóng rắn bằng nhiệt, khuôn không bị biến dạng;
(5) Dễ sản xuất, dễ tháo dỡ;
(6) ngày để giảm trọng lượng khuôn, sản xuất thuận tiện;
⑦ Giá rẻ và nguyên liệu dễ kiếm. Các vật liệu có thể được sử dụng làm khuôn dán tay là: gỗ, kim loại, thạch cao, xi măng, kim loại có điểm nóng chảy thấp, nhựa xốp cứng và nhựa gia cố bằng sợi thủy tinh.
Yêu cầu cơ bản của đại lý phát hành:
1. Không ăn mòn khuôn, không ảnh hưởng đến quá trình đóng rắn của nhựa, độ bám dính của nhựa nhỏ hơn 0,01mpa;
(2) Thời gian tạo màng ngắn, độ dày đồng đều, bề mặt nhẵn;
Việc sử dụng an toàn, không có tác dụng độc hại;
(4) khả năng chịu nhiệt, có thể được làm nóng bằng nhiệt độ đóng rắn;
⑤ Dễ vận hành và giá rẻ.
Chất giải phóng của quá trình tạo hình tiếp xúc chủ yếu bao gồm chất giải phóng màng, chất giải phóng chất lỏng và thuốc mỡ, chất giải phóng sáp.
Quá trình tạo hình dán bằng tay
Quy trình tạo hình dán bằng tay như sau:
(1) Chuẩn bị sản xuất
Kích thước của nơi làm việc để dán thủ công phải được xác định theo kích thước sản phẩm và sản lượng hàng ngày. Địa điểm phải sạch sẽ, khô ráo và thông gió tốt, nhiệt độ không khí phải được duy trì trong khoảng từ 15 đến 35 độ C. Bộ phận cải tạo sau xử lý phải được trang bị thiết bị loại bỏ bụi thải và phun nước.
Việc chuẩn bị khuôn bao gồm chất làm sạch, lắp ráp và tháo khuôn.
Khi chuẩn bị keo nhựa, chúng ta nên chú ý hai vấn đề: (1) ngăn keo trộn bong bóng; (2) Lượng keo không được quá nhiều, mỗi lượng nên dùng hết trước khi bôi gel nhựa.
Vật liệu gia cố Các loại và thông số kỹ thuật của vật liệu gia cố phải được lựa chọn dựa trên yêu cầu thiết kế.
(2) Dán và bảo dưỡng
Lớp dán thủ công dán lớp được chia thành phương pháp ướt và phương pháp khô hai: (1) vải prereg lớp khô làm nguyên liệu, vật liệu học trước (vải) theo mẫu cắt thành vật liệu xấu, gia nhiệt làm mềm lớp , sau đó xếp từng lớp trên khuôn, chú ý loại bỏ bọt khí giữa các lớp sao cho dày đặc. Phương pháp này được sử dụng cho nồi hấp và đúc túi. (2) Đổ lớp ướt trực tiếp vào khuôn sẽ tăng cường khả năng nhúng vật liệu, từng lớp gần với khuôn, loại bỏ bọt khí, làm cho vật liệu dày đặc. Quy trình dán tay chung với phương pháp xếp lớp này. Lớp ướt được chia thành lớp dán gelcoat và lớp dán cấu trúc.
Dụng cụ dán tay Dụng cụ dán tay có tác dụng rất lớn trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm. Có con lăn len, con lăn lông, con lăn xoắn ốc và cưa điện, máy khoan điện, máy đánh bóng, v.v.
Sản phẩm đông đặc hóa cứng lại phần trăm xơ cứng và chín hai giai đoạn: từ gel đến thay đổi lượng giác muốn thông thường là 24h, hiện nay mức độ đông đặc lên tới 50% ~ 70% (độ cứng ba Ke là 15), có thể phá hủy, sau khi lấy ra đông đặc trong điều kiện môi trường tự nhiên Khả năng 1 ~ 2 tuần làm cho sản phẩm có độ bền cơ học, chẳng hạn như chín, mức độ hóa rắn của nó lên tới 85% ở trên. Hệ thống sưởi có thể thúc đẩy quá trình đóng rắn. Đối với thép thủy tinh polyester, gia nhiệt ở 80oC trong 3 giờ, đối với thép thủy tinh epoxy, nhiệt độ sau xử lý có thể được kiểm soát trong vòng 150oC. Có nhiều phương pháp gia nhiệt và xử lý, các sản phẩm vừa và nhỏ có thể được gia nhiệt và xử lý trong lò đóng rắn, các sản phẩm lớn có thể được gia nhiệt hoặc gia nhiệt bằng tia hồng ngoại.
(3)Dđúc và mặc quần áo
Tháo dỡ khuôn để đảm bảo sản phẩm không bị hư hỏng. Các phương pháp tháo khuôn như sau: (1) Thiết bị tháo khuôn được gắn vào khuôn và vít được quay khi tháo khuôn để đẩy sản phẩm ra. Khuôn đúc áp lực có đầu vào là khí nén hoặc nước, quá trình tháo khuôn sẽ là khí nén hoặc nước (0,2mpa) giữa khuôn và sản phẩm, đồng thời dùng búa gỗ và búa cao su để tách sản phẩm và khuôn. (3) Tháo khuôn các sản phẩm lớn (chẳng hạn như tàu) với sự hỗ trợ của kích, cần cẩu, nêm gỗ cứng và các công cụ khác. (4) Các sản phẩm phức tạp có thể sử dụng phương pháp tháo khuôn thủ công để dán hai hoặc ba lớp FRP lên khuôn, xử lý sau khi bóc khỏi khuôn, sau đó đặt lên khuôn để tiếp tục dán theo độ dày thiết kế, rất dễ dàng lấy ra khỏi khuôn sau khi đóng rắn.
Mặc quần áo được chia thành hai loại: một loại là mặc quần áo theo kích cỡ, loại còn lại là sửa chữa khuyết tật. (1) Sau khi định hình kích thước sản phẩm, cắt bỏ phần thừa theo kích thước thiết kế; (2) Sửa chữa khuyết tật bao gồm sửa chữa lỗ thủng, sửa chữa bong bóng, sửa chữa vết nứt, gia cố lỗ, v.v.
Kỹ thuật tạo tia
Công nghệ tạo hình phun là sự cải tiến của công nghệ tạo hình dán thủ công, ở mức độ bán cơ giới. Công nghệ tạo hình phản lực chiếm tỷ trọng lớn trong quá trình tạo hình vật liệu composite, chẳng hạn như 9,1% ở Hoa Kỳ, 11,3% ở Tây Âu và 21% ở Nhật Bản. Hiện nay, máy ép phun trong nước chủ yếu được nhập khẩu từ Mỹ.
(1) Nguyên lý và ưu điểm, nhược điểm của quá trình tạo tia phản lực
Quá trình ép phun được trộn với chất khởi đầu và chất xúc tiến của hai loại polyester, tương ứng từ súng phun ra cả hai mặt, và sẽ cắt sợi thủy tinh lưu động, bằng trung tâm ngọn đuốc, trộn với nhựa, lắng đọng vào khuôn, khi lắng đọng đến một độ dày nhất định, với sự nén của con lăn, tạo ra nhựa bão hòa sợi, loại bỏ bọt khí, xử lý thành sản phẩm.
Ưu điểm của phương pháp đúc phun: (1) sử dụng sợi thủy tinh thay vì vải, có thể giảm chi phí nguyên vật liệu; (2) Hiệu quả sản xuất cao gấp 2-4 lần so với dán tay; (3) Sản phẩm có tính toàn vẹn tốt, không có mối nối, độ bền cắt giữa các lớp cao, hàm lượng nhựa cao, khả năng chống ăn mòn và chống rò rỉ tốt; (4) nó có thể làm giảm mức tiêu thụ vỗ, cắt vải vụn và chất lỏng keo còn lại; Kích thước và hình dạng sản phẩm không bị hạn chế. Nhược điểm là: (1) hàm lượng nhựa cao, sản phẩm có độ bền thấp; (2) sản phẩm chỉ có thể làm mịn một mặt; ③ Gây ô nhiễm môi trường và có hại cho sức khỏe người lao động.
Hiệu suất tạo hình phản lực lên tới 15kg/phút, do đó phù hợp cho việc sản xuất thân tàu lớn. Nó đã được sử dụng rộng rãi để xử lý bồn tắm, vỏ máy, bồn cầu tích hợp, các bộ phận thân ô tô và các sản phẩm cứu trợ lớn.
(2) Chuẩn bị sản xuất
Ngoài việc đáp ứng yêu cầu của quá trình dán thủ công, cần đặc biệt chú ý đến vấn đề xả thải ra môi trường. Theo kích thước của sản phẩm, phòng mổ có thể đóng cửa để tiết kiệm năng lượng.
Nguyên liệu chuẩn bị nguyên liệu chủ yếu là nhựa (chủ yếu là nhựa polyester không bão hòa) và sợi thủy tinh không xoắn.
Việc chuẩn bị khuôn bao gồm chất làm sạch, lắp ráp và tháo khuôn.
Thiết bị ép phun Máy ép phun được chia thành hai loại: loại bình áp lực và loại máy bơm: (1) Máy ép phun loại bơm, là bộ khởi tạo và máy gia tốc nhựa lần lượt được bơm vào máy trộn tĩnh, được trộn hoàn toàn và sau đó được phun ra ngoài súng, được gọi là loại súng hỗn hợp. Các bộ phận của nó là hệ thống điều khiển khí nén, bơm nhựa, bơm phụ, máy trộn, súng phun, kim phun cắt sợi, v.v. Bơm nhựa và bơm phụ được kết nối chắc chắn bằng cánh tay đòn. Điều chỉnh vị trí bơm phụ trên cần gạt để đảm bảo tỷ lệ nguyên liệu. Dưới tác dụng của máy nén khí, nhựa và chất phụ trợ được trộn đều trong máy trộn và được tạo thành bởi các giọt súng phun, được phun liên tục lên bề mặt khuôn cùng với sợi đã cắt. Máy phun keo này chỉ có súng phun keo, kết cấu đơn giản, trọng lượng nhẹ, ít lãng phí bộ khởi động nhưng do trộn lẫn trong hệ thống nên phải vệ sinh ngay sau khi hoàn thành, để tránh tắc nghẽn phun. (2) Máy phun keo cung cấp keo loại bình áp lực lần lượt là lắp keo nhựa vào bình áp lực và cho keo vào súng phun để phun liên tục bằng áp suất khí vào bình. Nó bao gồm hai thùng nhựa, đường ống, van, súng phun, kim phun cắt sợi, xe đẩy và giá đỡ. Khi làm việc, kết nối nguồn khí nén, cho khí nén đi qua bộ tách khí-nước vào bình nhựa, máy cắt sợi thủy tinh và súng phun, để nhựa và sợi thủy tinh liên tục được phun ra bởi súng phun, nguyên tử hóa nhựa, sợi thủy tinh phân tán, trộn đều rồi chìm vào khuôn. Tia này được trộn nhựa bên ngoài súng nên việc cắm vòi phun của súng không dễ dàng.
(3) Kiểm soát quá trình ép phun
Lựa chọn thông số quy trình phun: ① Sản phẩm ép phun hàm lượng nhựa, kiểm soát hàm lượng nhựa ở mức khoảng 60%. Khi độ nhớt của nhựa là 0,2Pa·s, áp suất bể nhựa là 0,05-0,15mpa và áp suất nguyên tử hóa là 0,3-0,55mpa, có thể đảm bảo tính đồng nhất của các thành phần. (3) Khoảng cách trộn nhựa được phun bằng các Góc khác nhau của súng phun là khác nhau. Thông thường, Góc 20° được chọn và khoảng cách giữa súng phun và khuôn là 350 ~ 400mm. Để thay đổi khoảng cách, Góc của súng phun phải ở tốc độ cao để đảm bảo từng thành phần được trộn đều ở điểm giao nhau gần bề mặt khuôn để keo không bị bay đi.
Đúc phun cần lưu ý: (1) nhiệt độ môi trường phải được kiểm soát ở mức (25 ± 5) oC, quá cao, dễ gây tắc nghẽn súng phun; Quá thấp, trộn không đều, đông cứng chậm; (2) Không được phép đưa nước vào hệ thống phun, nếu không chất lượng sản phẩm sẽ bị ảnh hưởng; (3) Trước khi tạo hình, phun một lớp nhựa lên khuôn, sau đó phun lớp hỗn hợp sợi nhựa; (4) Trước khi ép phun, trước tiên hãy điều chỉnh áp suất không khí, kiểm soát hàm lượng nhựa và sợi thủy tinh; (5) Súng phun phải di chuyển đều để tránh rò rỉ và phun ra. Nó không thể đi theo hình vòng cung. Độ chồng chéo giữa hai đường nhỏ hơn 1/3, độ che phủ và độ dày phải đồng đều. Sau khi phun một lớp, dùng ngay con lăn để đầm, chú ý các mép và bề mặt lồi lõm, đảm bảo mỗi lớp được ép phẳng, thoát bọt khí, tránh tạo thành gờ do sợi; Sau mỗi lớp phun phải kiểm tra, đánh giá chất lượng sau lớp phun tiếp theo; ⑧ Phun một ít lớp cuối cùng, làm cho bề mặt mịn màng; ⑨ Làm sạch vòi phun ngay sau khi sử dụng để tránh nhựa cứng lại và làm hỏng thiết bị.
Đúc chuyển nhựa
Resin Transfer Molding viết tắt là RTM. RTM bắt đầu vào những năm 1950, là một công nghệ tạo khuôn khép kín cải tiến quy trình đúc dán bằng tay, có thể tạo ra các sản phẩm nhẹ hai mặt. Ở nước ngoài, Tiêm nhựa và Nhiễm trùng áp lực cũng được xếp vào loại này.
Nguyên lý cơ bản của RTM là đặt vật liệu gia cố bằng sợi thủy tinh vào khoang khuôn của khuôn kín. Gel nhựa được bơm vào khoang khuôn bằng áp suất, vật liệu gia cố bằng sợi thủy tinh được ngâm, sau đó xử lý và sản phẩm đúc được tháo khuôn.
Từ cấp độ nghiên cứu trước đó, hướng nghiên cứu và phát triển của công nghệ RTM sẽ bao gồm bộ phun điều khiển bằng máy vi tính, công nghệ tạo phôi vật liệu nâng cao, khuôn chi phí thấp, hệ thống xử lý nhựa nhanh, tính ổn định và khả năng thích ứng của quy trình, v.v.
Đặc điểm của công nghệ tạo hình RTM: (1) có thể tạo ra sản phẩm hai mặt; (2) Hiệu suất tạo hình cao, phù hợp sản xuất sản phẩm FRP quy mô trung bình (dưới 20000 chiếc/năm); ③RTM là hoạt động khuôn khép kín, không gây ô nhiễm môi trường và không gây hại cho sức khỏe người lao động; (4) vật liệu gia cố có thể được đặt theo bất kỳ hướng nào, dễ dàng nhận ra vật liệu gia cố theo trạng thái ứng suất của mẫu sản phẩm; (5) tiêu thụ ít nguyên liệu thô và năng lượng hơn; ⑥ Ít đầu tư xây dựng nhà xưởng, nhanh chóng.
Công nghệ RTM được sử dụng rộng rãi trong xây dựng, giao thông vận tải, viễn thông, y tế, hàng không vũ trụ và các lĩnh vực công nghiệp khác. Các sản phẩm chúng tôi đã phát triển là: vỏ và phụ tùng ô tô, linh kiện xe giải trí, bột giấy xoắn ốc, lưỡi tuabin gió dài 8,5m, mái vòm, vỏ máy, bồn tắm, phòng tắm, ván bể bơi, ghế ngồi, bình nước, buồng điện thoại, cột điện báo , du thuyền nhỏ, v.v.
(1) Quy trình và thiết bị RTM
Toàn bộ quy trình sản xuất RTM được chia thành 11 quy trình. Người vận hành, công cụ và thiết bị của từng quy trình là cố định. Khuôn được vận chuyển bằng ô tô và lần lượt đi qua từng quy trình để thực hiện hoạt động dòng chảy. Thời gian chu kỳ của khuôn trên dây chuyền lắp ráp về cơ bản phản ánh chu kỳ sản xuất của sản phẩm. Các sản phẩm nhỏ thường chỉ mất mười phút và chu kỳ sản xuất các sản phẩm lớn có thể được kiểm soát trong vòng 1h.
Thiết bị đúc Thiết bị đúc RTM chủ yếu là máy phun nhựa và khuôn.
Máy phun nhựa bao gồm bơm nhựa và súng phun. Bơm nhựa là một bộ bơm pittông chuyển động qua lại, phía trên là bơm khí động học. Khi khí nén điều khiển piston của máy bơm không khí di chuyển lên xuống, bơm nhựa sẽ bơm nhựa vào bể chứa nhựa một cách định lượng thông qua bộ điều khiển lưu lượng và bộ lọc. Đòn bẩy bên làm cho bơm xúc tác di chuyển và bơm định lượng chất xúc tác vào bể chứa. Khí nén được nạp vào hai bình chứa để tạo lực đệm ngược với áp suất bơm, đảm bảo dòng nhựa và chất xúc tác ổn định đến đầu phun. Súng phun sau dòng chảy hỗn loạn trong máy trộn tĩnh, có thể tạo ra nhựa và chất xúc tác trong điều kiện không trộn khí, khuôn phun, sau đó máy trộn súng có thiết kế đầu vào chất tẩy rửa, với bình dung môi áp suất 0,28 MPa, khi máy sau khi sử dụng bật công tắc, dung môi tự động, súng phun để làm sạch.
② Khuôn Khuôn RTM được chia thành khuôn thép thủy tinh, khuôn kim loại mạ bề mặt thép thủy tinh và khuôn kim loại. Khuôn sợi thủy tinh dễ sản xuất và rẻ hơn, khuôn sợi thủy tinh polyester có thể sử dụng 2.000 lần, khuôn sợi thủy tinh epoxy có thể sử dụng 4.000 lần. Khuôn nhựa gia cố sợi thủy tinh với bề mặt mạ vàng có thể được sử dụng hơn 10000 lần. Khuôn kim loại hiếm khi được sử dụng trong quy trình THE RTM. Nói chung, phí khuôn của RTM chỉ bằng 2% đến 16% so với SMC.
(2) Nguyên liệu thô RTM
RTM sử dụng các nguyên liệu thô như hệ thống nhựa, vật liệu gia cố và chất độn.
Hệ thống nhựa Nhựa chính được sử dụng trong quy trình RTM là nhựa polyester không bão hòa.
Vật liệu gia cố Vật liệu gia cố RTM thông thường chủ yếu là sợi thủy tinh, hàm lượng của nó là 25% ~ 45% (tỷ lệ trọng lượng); Vật liệu gia cố thường được sử dụng là nỉ liên tục bằng sợi thủy tinh, nỉ composite và bàn cờ.
Chất độn rất quan trọng đối với quy trình RTM vì chúng không chỉ giảm chi phí và cải thiện hiệu suất mà còn hấp thụ nhiệt trong giai đoạn tỏa nhiệt của quá trình đóng rắn nhựa. Chất độn thường được sử dụng là nhôm hydroxit, hạt thủy tinh, canxi cacbonat, mica, v.v. Liều lượng của nó là 20% ~ 40%.
Phương pháp áp suất túi, phương pháp hấp tiệt trùng, phương pháp ấm thủy lực vàtphương pháp đúc mở rộng hermal
Phương pháp áp suất túi, phương pháp hấp, phương pháp ấm thủy lực và phương pháp đúc giãn nở nhiệt được gọi là quy trình đúc áp suất thấp. Quá trình đúc của nó là sử dụng cách lát thủ công, vật liệu gia cố và nhựa (bao gồm cả vật liệu prereg) theo hướng thiết kế và sắp xếp từng lớp trên khuôn, sau khi đạt đến độ dày quy định, bằng áp suất, gia nhiệt, bảo dưỡng, tháo khuôn, mặc quần áo và lấy sản phẩm. Sự khác biệt giữa bốn phương pháp và quy trình tạo hình bằng tay chỉ nằm ở quy trình đóng rắn bằng áp suất. Vì vậy, chúng chỉ là sự cải tiến của quá trình tạo hình dán bằng tay, nhằm cải thiện mật độ sản phẩm và độ bền liên kết giữa các lớp.
Với nguyên liệu thô là sợi thủy tinh cường độ cao, sợi carbon, sợi boron, sợi aramong và nhựa epoxy, các sản phẩm composite hiệu suất cao được chế tạo bằng phương pháp đúc áp suất thấp đã được sử dụng rộng rãi trong máy bay, tên lửa, vệ tinh và tàu con thoi. Chẳng hạn như cửa máy bay, fairing, mái vòm trên không, giá đỡ, cánh, đuôi, vách ngăn, tường và máy bay tàng hình.
(1) Phương pháp ép túi
Đúc ép túi là quá trình dán tay các sản phẩm chưa đông đặc, thông qua túi cao su hoặc các vật liệu đàn hồi khác để tạo áp suất khí hoặc chất lỏng, sao cho sản phẩm dưới áp suất dày đặc, đông đặc.
Ưu điểm của phương pháp tạo hình túi là: (1) mịn cả hai mặt của sản phẩm; ② Thích ứng với nhựa polyester, epoxy và phenolic; Trọng lượng sản phẩm cao hơn so với dán bằng tay.
Phương pháp ép túi thành phương pháp túi áp suất và phương pháp túi chân không 2: (1) Phương pháp túi áp suất Phương pháp túi áp suất là dán tay các sản phẩm không đông đặc vào túi cao su, cố định tấm bìa, sau đó qua khí nén hoặc hơi nước (0,25 ~ 0,5mpa), để sản phẩm ở điều kiện ép nóng được đông cứng lại. (2) Phương pháp túi chân không Phương pháp này là dán tay các sản phẩm chưa đông đặc có hình dạng, bằng một lớp màng cao su, sản phẩm nằm giữa màng cao su và khuôn, bịt kín ngoại vi, chân không (0,05 ~ 0,07mpa), sao cho bọt khí và bay hơi trong các sản phẩm được loại trừ. Do áp suất chân không nhỏ nên phương pháp tạo hình túi chân không chỉ được sử dụng để tạo hình ướt các sản phẩm composite polyester và epoxy.
(2) phương pháp ấm áp suất nóng và phương pháp ấm thủy lực
Phương pháp ấm đun nước hấp tiệt trùng nóng và ấm đun nước thủy lực nằm trong thùng kim loại, thông qua khí nén hoặc chất lỏng trên tay, dán sản phẩm chưa đông đặc, gia nhiệt, áp suất, làm cho quá trình đúc khuôn trở nên rắn chắc.
Phương pháp hấp tiệt trùng là một bình áp suất kim loại nằm ngang, các sản phẩm dán tay không được xử lý, cộng với túi nhựa kín, chân không, sau đó với khuôn với xe để thúc đẩy nồi hấp, qua hơi nước (áp suất 1,5 ~ 2,5mpa), và chân không, điều áp sản phẩm, gia nhiệt, xả bong bóng, để nó đông đặc trong điều kiện áp suất nóng. Nó kết hợp những ưu điểm của phương pháp túi áp suất và phương pháp túi chân không, với chu kỳ sản xuất ngắn và chất lượng sản phẩm cao. Phương pháp hấp nóng có thể tạo ra các sản phẩm composite có kích thước lớn, hình dạng phức tạp, chất lượng cao, hiệu suất cao. Kích thước của sản phẩm bị giới hạn bởi nồi hấp. Hiện nay, nồi hấp lớn nhất Trung Quốc có đường kính 2,5m, dài 18m. Các sản phẩm đã được phát triển và ứng dụng bao gồm cánh, đuôi, bộ phản xạ ăng-ten vệ tinh, thân tên lửa quay trở lại bầu trời và mái vòm cấu trúc bánh sandwich trên không. Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là đầu tư thiết bị, trọng lượng, kết cấu phức tạp, giá thành cao.
Phương pháp ấm đun nước thủy lực Ấm đun nước thủy lực là một bình áp suất kín, thể tích nhỏ hơn bình áp suất nóng, đặt thẳng đứng, sản xuất thông qua áp suất của nước nóng, trên tay chưa đông đặc các sản phẩm dán được đun nóng, điều áp để nó đông đặc lại. Áp suất của ấm thủy lực có thể đạt 2MPa trở lên và nhiệt độ là 80 ~ 100oC. Chất mang dầu, nhiệt độ lên tới 200oC. Sản phẩm sản xuất theo phương pháp này có mật độ dày đặc, chu kỳ ngắn, nhược điểm của phương pháp ấm thủy lực là đầu tư lớn về thiết bị.
(3) phương pháp đúc giãn nở nhiệt
Đúc giãn nở nhiệt là một quá trình được sử dụng để sản xuất các sản phẩm composite hiệu suất cao có thành mỏng rỗng. Nguyên lý làm việc của nó là sử dụng hệ số giãn nở khác nhau của vật liệu khuôn, sử dụng độ giãn nở thể tích gia nhiệt của áp suất đùn khác nhau, xây dựng áp suất sản phẩm. Khuôn nam của phương pháp đúc giãn nở nhiệt là cao su silicon có hệ số giãn nở lớn, còn khuôn nữ là vật liệu kim loại có hệ số giãn nở nhỏ. Các sản phẩm chưa đông đặc được đặt bằng tay giữa khuôn nam và khuôn nữ. Do hệ số giãn nở của khuôn dương và khuôn âm khác nhau nên có sự chênh lệch biến dạng rất lớn, khiến sản phẩm bị đông cứng dưới áp suất nóng.
Thời gian đăng: 29-06-22