Termoplastik termoplastik termaju (LFRTs) yang digunakan untuk aplikasi pengacuan suntikan berprestasi tinggi. Walaupun teknologi LFRT memberikan kekuatan yang baik, kekakuan dan sifat impak, pemprosesan bahan ini memainkan peranan penting dalam menentukan prestasi prestasi bahagian akhir.
Untuk berjaya membentuk LFRT, perlu memahami beberapa ciri unik mereka. Memahami perbezaan antara LFRT dan termoplastik bertetulang konvensional telah mendorong pembangunan peralatan, reka bentuk dan teknologi pemprosesan untuk memaksimumkan nilai dan potensi LFRT.
Perbezaan di antara LFRT dan komposit yang diperkuat dengan serat kaca pendek cincang tradisional terletak pada panjang gentian. Dalam LFRT, panjang serat adalah sama dengan panjang pelet. Ini kerana kebanyakan LFRT dihasilkan oleh pultrusion dan bukannya pengkompaunan. Dalam pembuatan LFRT, tirus gentian kaca yang berterusan mula-mula ditarik ke dalam mati untuk disalut dan diresapi dengan resin. Selepas keluar daripada mati, jalur pengukuhan plastik yang berterusan dicincang atau dipelet, biasanya dipotong hingga 10 ~ 12mm. Sebaliknya, komposit serat kaca pendek konvensional mengandungi hanya helai potongan 3 hingga 4 mm panjang, yang kemudiannya dikurangkan panjang kepada kurang daripada 2 mm dalam extruder jenis ricih.
LFRT biasanya disediakan oleh proses pultrusion, membuang bulatan fiber fiber yang berterusan dengan resin, dan kemudian memotongnya menjadi pelet panjang. Panjang gentian kaca sama dengan panjang pelet.
Panjang serat dalam pelet LFRT membantu meningkatkan sifat mekanikal LFRT - peningkatan rintangan atau keliatan impak semasa mengekalkan kekakuan. Selagi gentian mengekalkan panjangnya semasa proses pembentukan, mereka membentuk "rangka dalaman" yang memberikan sifat mekanikal yang luar biasa. Walau bagaimanapun, proses pengacuan yang kurang baik boleh menjadikan produk serat panjang menjadi bahan serat pendek. Jika panjang serat dikompromi semasa proses pembentukan, tidak mungkin untuk memperoleh tahap prestasi yang diperlukan.
Rajah sebelum dan selepas penguraian terma bahagian acuan suntikan. Warna cahaya adalah rangka dalaman yang terbentuk oleh serat panjang setelah resin terbakar, dan rangka mengekalkan bentuk bahagiannya. Untuk mengekalkan panjang serat semasa pencetakan LFRT, terdapat tiga aspek penting untuk dipertimbangkan: mesin pengacuan suntikan, bahagian dan reka bentuk acuan dan keadaan pemprosesan.
01 Langkah berjaga-jaga peralatan
Persoalan yang sering ditanya mengenai pemprosesan LFRT adalah sama ada kita boleh membentuk bahan-bahan ini menggunakan peralatan pengacuan suntikan yang sedia ada. Dalam kebanyakan kes, peralatan untuk membentuk komposit serat ruji juga boleh digunakan untuk membentuk LFRTs. Walaupun peralatan penuaian serat ruji biasa memuaskan bagi kebanyakan bahagian dan produk LFRT, sesetengah pengubahsuaian kepada peralatan mungkin lebih baik untuk membantu mengekalkan panjang serat.
Skru sejagat dengan seksyen biasa "pemadatan mampatan" adalah sangat sesuai untuk proses ini, dan ricih pemotongan gentian boleh dikurangkan dengan mengurangkan nisbah mampatan bahagian pemeteran. Nisbah mampatan bahagian pemeterian kira-kira 2: 1 adalah yang terbaik untuk produk LFRT. Pembuatan skru, tong dan komponen lain dari aloi logam khas tidak perlu kerana LFRT haus tidak sama besar dengan termoplastik bertetulang serat kaca cecair konvensional.
Satu lagi peralatan yang boleh mendapat manfaat daripada kajian reka bentuk ialah hujung muncung. Sesetengah termoplastik lebih mudah hujung dengan muncung hidraulik terbalik yang mencipta gelaran yang tinggi kerana bahan disuntik ke rongga acuan. Walau bagaimanapun, hujung muncung ini dapat mengurangkan panjang serat komposit serat panjang. Oleh itu, disarankan menggunakan 100% "aliran bebas" slotted nozzle tip / pemasangan injap yang membolehkan akses mudah gentian panjang melalui muncung. Di samping itu, diameter muncung dan lubang pintu hendaklah 5.5mm (0.250in) atau lebih dalam saiz longgar dan tidak mempunyai tepi tajam. Adalah penting untuk memahami bagaimana bahan mengalir melalui peralatan pengacuan suntikan dan di mana ia ditentukan bahawa ricih akan memecahkan serat.
02 Bahagian dan reka bentuk acuan
Reka bentuk bahagian dan acuan yang baik juga membantu mengekalkan panjang serat LFRT. Menghapuskan sudut tajam di bahagian tepi, termasuk rusuk, bos, dan ciri-ciri lain, mengelakkan tekanan yang tidak perlu di bahagian acuan dan mengurangkan haus serat. Bahagian-bahagian harus bersaiz dinding ketebalan reka bentuk dinding nominal. Perubahan yang lebih besar dalam ketebalan dinding mengakibatkan pengisian yang tidak konsisten dan orientasi serat yang tidak diingini. Di mana tebal atau nipis diperlukan, perubahan mendadak dalam ketebalan dinding harus dielakkan untuk mengelakkan pembentukan kawasan berkisar tinggi yang boleh merosakkan serat dan menjadi sumber tumpuan tekanan. Biasanya cuba membuka pintu masuk di dinding tebal, dan mengalir ke bahagian yang nipis, hujung pengisian disimpan di bahagian nipis. Garis panduan rekabentuk plastik yang baik menunjukkan bahawa ketebalan dinding di bawah 4 mm (0.160 in) akan menggalakkan aliran yang baik dan seragam dan mengurangkan kemungkinan lekukan dan lompang. Untuk kompleks LFRT, ketebalan dinding yang optimum biasanya sekitar 3 mm (0.120 in) dan ketebalan minimum ialah 2 mm (0.080 in). Apabila ketebalan dinding kurang dari 2 mm, kebarangkalian memecahkan serat bahan selepas memasuki acuan dinaikkan.
Bahagian hanya satu aspek reka bentuk dan juga penting untuk mempertimbangkan bagaimana bahan memasuki acuan. Apabila pelari dan pintu membawa bahan ke dalam rongga, sejumlah besar kegagalan serat boleh berlaku di kawasan-kawasan ini tanpa reka bentuk yang betul.
Apabila mereka bentuk acuan yang digunakan untuk membentuk sebatian LFRT, pelari fillet penuh adalah yang terbaik, dengan diameter minimum 5.5mm (0.250in). Sebagai tambahan kepada pelari pusingan penuh, sebarang bentuk pelari yang lain akan mempunyai sudut tajam, mereka akan meningkatkan tekanan semasa proses pencetakan untuk melemahkan tetulang serat kaca. Sistem pelari panas dengan pelari terbuka boleh diterima. Ketebalan minimum pintu haruslah 2mm (0.080in). Sekiranya boleh, cari pintu di sepanjang pinggir yang tidak menghalang aliran bahan ke dalam rongga. Serangan pada permukaan bahagian memerlukan 90 ° putaran untuk mengelakkan pecah serat dan mengurangkan sifat mekanik. Akhir sekali, perhatikan lokasi garis kimpalan dan bagaimana mereka mempengaruhi kawasan di bawah beban (atau tekanan) apabila bahagian itu digunakan. Garis perpaduan perlu dipindahkan ke kawasan di mana paras tekanan dijangka lebih rendah oleh susun atur gate yang munasabah.
Analisis Pengisian Komputer boleh membantu menentukan di mana pautan-pautan ini akan terletak. Analisis unsur terhingga struktur (FEA) boleh digunakan untuk membandingkan lokasi tegasan tinggi dengan lokasi garisan pertemuan sebagaimana ditentukan semasa analisis pengisian. Harus diingat bahawa komponen dan reka bentuk acuan ini hanya cadangan. Terdapat banyak contoh komponen yang mempunyai dinding nipis, ketebalan dinding yang berbeza-beza dan ciri-ciri halus atau halus yang mencapai prestasi yang baik dengan komposit LFRT. Walau bagaimanapun, lebih jauh dari cadangan-cadangan ini, lebih banyak masa dan usaha ditumpukan untuk memastikan manfaat sepenuhnya teknologi serat panjang.
03 Pemprosesan pemprosesan
Keadaan pemprosesan adalah kunci kejayaan LFRT. Selagi keadaan pemprosesan yang betul digunakan, adalah mungkin untuk menggunakan mesin pengacuan suntikan konvensional dan acuan yang disiapkan dengan betul untuk komponen LFRT yang disediakan. Dengan kata lain, walaupun dengan reka bentuk peralatan dan acuan yang sesuai, panjang serat boleh mengalami jika keadaan pemprosesan yang buruk digunakan. Ini memerlukan pemahaman syarat-syarat yang serat akan ditemui semasa proses pembentukan dan mengenal pasti kawasan yang akan menyebabkan ricih serat berlebihan.
Pertama, pantau tekanan. Tekanan belakang tinggi memperkenalkan daya ricih yang penting pada bahan, yang mengurangkan panjang serat. Memandangkan bermula dari backpressure sifar dan meningkatkan hanya untuk membolehkan skru untuk menarik kembali sama rata semasa makan, tekanan belakang 1.5-2.5 bar (20-50 psi) biasanya mencukupi untuk mencapai makanan yang konsisten.
Kelajuan skru tinggi juga mempunyai kesan buruk. Semakin cepat skru berputar, semakin besar kemungkinannya untuk bahan padat dan tidak terpasang untuk memasuki bahagian pemampatan skru yang menyebabkan kerosakan serat. Sama seperti cadangan untuk tekanan belakang, cuba untuk mengekalkan kelajuan putaran pada tahap paling rendah yang diperlukan untuk mengisikan skru. Dalam membentuk kompleks LFRT, kelajuan skru 30-70 r / min adalah biasa.
Semasa pengacuan suntikan, lebur berlaku melalui dua faktor yang berinteraksi: ricih dan haba. Kerana matlamatnya adalah untuk melindungi panjang serat dalam LFRT dengan mengurangkan ricih, lebih banyak haba diperlukan. Bergantung pada sistem resin, suhu di mana komposit LFRT diproses biasanya 10 hingga 30 ° C lebih tinggi daripada sebatian acuan konvensional.
Walau bagaimanapun, sebelum hanya meningkatkan suhu silinder sepenuhnya, perhatikan pembalikan taburan suhu laras. Biasanya, suhu laras meningkat apabila bahan bergerak dari corong ke muncung, tetapi untuk LFRT adalah disyorkan untuk mempunyai suhu yang lebih tinggi di corong. Pengagihan suhu terbalik melembutkan dan meleleh pelet LFRT sebelum memasuki seksyen mampatan skru tinggi, dengan itu memudahkan pengekalan panjang serat.
Nota terakhir mengenai pemprosesan melibatkan penggunaan bahan sandaran. Menggilitkan bahagian yang dicetak atau muncung biasanya menghasilkan panjang serat yang lebih rendah, jadi penambahan bahan sandaran dapat mempengaruhi panjang serat keseluruhan. Agar tidak mengurangkan sifat mekanikal dengan ketara, disyorkan untuk memulangkan jumlah maksimum bahan adalah 5%. Lebih banyak bahan kitar semula yang lebih tinggi akan memberi impak negatif terhadap sifat mekanik seperti kekuatan kesan.
