A kompozitok alapanyagainak széles választéka áll rendelkezésre, beleértve a gyantákat, szálakat és maganyagokat, és minden anyagnak megvannak a saját egyedi tulajdonságai a szilárdság, a merevség, a szívósság és a hőstabilitás tekintetében, változó költségekkel és hozamokkal. Egy kompozit anyag végső teljesítménye azonban egészében véve nemcsak a gyanta mátrixhoz és a szálakhoz (valamint a szendvicsszerkezetben lévő maganyaghoz) kapcsolódik, hanem szorosan összefügg a szerkezetben lévő anyagok tervezési módszerével és gyártási folyamatával is. Ebben a cikkben bemutatjuk a kompozitok gyártásához általánosan használt módszereket, az egyes módszerek fő befolyásoló tényezőit, valamint azt, hogy hogyan választják ki a nyersanyagokat a különböző folyamatokhoz.
Spray-öntés
1. módszerleírás: a rövidre vágott szálerősítő anyagot és a gyantarendszert egyidejűleg porlasztják a formába, majd atmoszférikus nyomáson hőre keményedő kompozit termékekké keményítik egy öntési eljárással.
2. Anyagválasztás:
Gyanta: főként poliészter
Rost: durva üvegszálas fonal
Mag anyaga: nincs, csak rétegelt lemezzel kell kombinálni
3. Fő előnyök:
1) A kézművesség hosszú története
2) Alacsony költségű, gyors rost- és gyantarétegezés
3) Alacsony penészköltség
4, a fő hátrányok:
1) A rétegelt lemez könnyen formázható, gyantában gazdag terület, nagy súly
2) Csak rövidre vágott szálak használhatók, ami komolyan korlátozza a rétegelt lemez mechanikai tulajdonságait.
3) A permetezés megkönnyítése érdekében a gyanta viszkozitásának elég alacsonynak kell lennie, hogy a kompozit anyag elveszítse mechanikai és termikus tulajdonságait.
4) A szórógyanta magas sztiroltartalma miatt nagy a potenciális veszély a kezelőre, az alacsony viszkozitás pedig azt jelenti, hogy a gyanta könnyen behatolhat a munkavállaló munkaruhájába, és közvetlenül érintkezhet a bőrrel.
5) Az illékony sztirol koncentrációja a levegőben nehezen teljesíthető a jogszabályi előírásoknak megfelelően.
5. Tipikus alkalmazások:
Egyszerű kerítések, alacsony teherbírású szerkezeti panelek, például kabrió karosszériák, teherautó-idomok, fürdőkádak és kis hajók.
Kézzel készített öntvény
1. módszer leírása: a gyantát manuálisan juttatják a szálakba, a szálak szőhetők, fonhatók, varrhatók vagy ragaszthatók, valamint más megerősítési módszerekkel is elvégezhetők. A kézi rétegelt öntést általában hengerekkel vagy ecsettel végzik, majd a gyantát ragasztóhengerrel préselik, hogy behatoljon a szálakba. A rétegelt lemezt normál nyomás alá helyezik a kikeményedés érdekében.
2. Anyagválasztás:
Gyanta: nincs követelmény, epoxi, poliészter, polietilén alapú észter, fenolgyanták kaphatók
Szál: nincsenek követelmények, de a nagyobb aramid szál alaptömege nehezen szivárog be a kézzel fektetett szálakba
Maganyag: nincs követelmény
3, a fő előnyök:
1) A technológia hosszú története
2) Könnyen megtanulható
3) alacsony formaköltség szobahőmérsékleten kikeményedő gyanta használata esetén
4) Széles anyag- és beszállítóválaszték
5) Magas rosttartalom, hosszabb szálakat használnak, mint a permetezési eljárás
4, Fő hátrányok:
1) A gyantakeverés, a laminált gyanta tartalma és minősége szorosan összefügg a kezelő szakértelmével, nehéz alacsony gyantatartalmat és alacsony porozitást elérni a laminált anyagban.
2) A gyanta egészségügyi és biztonsági kockázatai: minél alacsonyabb a kézzel felhordott gyanta molekulatömege, annál nagyobb a potenciális egészségügyi kockázat, minél alacsonyabb a viszkozitás, annál valószínűbb, hogy a gyanta behatol a munkavállalók munkaruhájába, és így közvetlenül érintkezik a bőrrel.
3) Ha nincs megfelelő szellőzés, a poliészterből és a polietilén alapú észterekből a levegőbe párolgott sztirol koncentrációja nehezen teljesíthető a jogszabályi követelményeknek.
4) A kézzel simított gyanta viszkozitásának nagyon alacsonynak kell lennie, ezért a sztirol vagy más oldószerek tartalmának magasnak kell lennie, ezáltal elveszítve a kompozit anyag mechanikai/termikus tulajdonságait.
5) Tipikus alkalmazások: szabványos szélturbina-lapátok, tömeggyártott hajók, építészeti modellek.
Vákuumzacskózási folyamat
1. Módszerleírás: A vákuumos zacskózási eljárás a fenti kézi rétegelési eljárás kiterjesztése, azaz a műanyag fólia rétegének a formára helyezése kézi rétegelt lemez vákuumos rétegelési eljárással történik, légköri nyomást alkalmazva a rétegelt lemezre, hogy elérje a kifárasztás és a feszítés hatását, ezáltal javítva a kompozit anyag minőségét.
2. anyagválasztás:
Gyanta: főként epoxi- és fenolgyanták, poliészter és polietilén alapú észter nem alkalmazható, mivel sztirolt tartalmaznak, és elpárolognak a vákuumszivattyúban.
Rost: nincs követelmény, még akkor sem, ha a nagyobb szálak alaptömege nyomás alatt átitatódik
Maganyag: nincs követelmény
3. Fő előnyök:
1) Magasabb rosttartalom érhető el, mint a hagyományos kézi felhordási eljárással
2) Az üresedési arány alacsonyabb, mint a hagyományos kézi fektetési eljárásnál.
3) Negatív nyomás alatt a gyanta kellően áramlik ahhoz, hogy javítsa a szálak infiltrációjának mértékét, természetesen a gyanta egy részét a vákuumos fogyóeszközök elnyelik.
4) Egészség és biztonság: a vákuumcsomagolás csökkentheti az illékony anyagok kibocsátását a kikeményedési folyamat során
4, Fő hátrányok:
1) A további folyamatok növelik a munkaerő és az eldobható vákuumzacskó anyagának költségeit
2) Magasabb képzettségi követelmények a gépkezelőkkel szemben
3) A gyanta keverése és a gyantatartalom szabályozása nagymértékben függ a kezelő szakértelmétől
4) Bár a vákuumzsákok csökkentik az illékony anyagok kibocsátását, a kezelő egészségügyi kockázata továbbra is magasabb, mint az infúziós vagy prepreg eljárásé.
5, Tipikus alkalmazások: nagy méretű, egyedi limitált kiadású jachtok, versenyautó-alkatrészek, hajógyártási folyamat a maganyag ragasztásában.
Tekercselő öntés
1. A módszer leírása: A tekercselési eljárást alapvetően üreges, kerek vagy ovális alakú szerkezeti alkatrészek, például csövek és vályúk gyártására használják. A szálkötegeket gyantával impregnálják, majd különböző irányokban egy tüskére tekercselik. A folyamatot a tekercselőgép és a tüske sebessége vezérli.
2. Anyagválasztás:
Gyanta: nincs követelmény, például epoxigyanta, poliészter, polietilén alapú észter és fenolgyanta stb.
Rost: nincs követelmény, a tekercskeret szálkötegeinek közvetlen használata, nem kell a szálas szövetbe szövni vagy varrni
Maganyag: nincs követelmény, de a héj általában egyrétegű kompozit anyag
3. a fő előnyök:
(1) a gyors gyártási sebesség, a rétegezés gazdaságos és ésszerű módja
(2) A gyantatartalom a gyantahoronyon áthaladó szálkötegek által hordozott gyanta mennyiségének mérésével szabályozható.
(3) Minimális szálköltség, nincs köztes szövési folyamat
(4) kiváló szerkezeti teljesítmény, mivel a lineáris szálkötegek különböző teherhordási irányok mentén fektethetők le
4. Fő hátrányok:
(1) Az eljárás kerek, üreges szerkezetekre korlátozódik.
(2) A szálak nem rendeződnek el könnyen és pontosan az alkatrész tengelyirányában.
(3) A nagy szerkezeti alkatrészek tüskés pozitív öntésének magasabb költsége
(4) A szerkezet külső felülete nem öntőforma, így az esztétika rosszabb.
(5) Alacsony viszkozitású gyanta használatakor figyelmet kell fordítani a mechanikai tulajdonságokra és az egészségügyi és biztonsági teljesítményre
Tipikus alkalmazások: vegyi tároló tartályok és csövek, palackok, tűzoltó légzőpalackok.
Pultrúziós öntés
1. Módszerleírás: A tekercstartóból ragasztóval átitatott szálköteget húznak a fűtőlapon keresztül, a fűtőlapban a gyanta teljes átitatása érdekében, a gyantatartalom szabályozása érdekében, és végül az anyag a kívánt alakra kikeményedik; ezt a rögzített kikeményített terméket mechanikusan különböző hosszúságúra vágják. A szálak 0 foktól eltérő irányban is bejuthatnak a fűtőlapra. Az extrudálás és a nyújtóformázás folyamatos gyártási folyamat, és a termék keresztmetszete általában rögzített alakú, ami kismértékű eltéréseket tesz lehetővé. Az előnedvesített, rögzített anyag áthalad a fűtőlapon, és azonnal a formába kerül, amely kikeményedik. Bár ez a folyamat kevésbé folyamatos, de elérhető a keresztmetszeti alakváltozás.
2. Anyagválasztás:
Gyanta: általában epoxigyanta, poliészter, polietilén alapú észter és fenolgyanta stb.
Rost: nincs követelmény
Maganyag: nem általánosan használt
3. Fő előnyök:
(1) a gyors gyártási sebesség gazdaságos és ésszerű módja az anyagok előnedvesítésének és kikeményítésének
(2) a gyantatartalom pontos szabályozása
(3) a szálak költségének minimalizálása, nincs köztes szövési folyamat
(4) kiváló szerkezeti tulajdonságok, mivel a szálkötegek egyenes vonalban helyezkednek el, a szálak térfogataránya magas
(5) a szálak beszivárgási területe teljesen lezárható az illékony anyagok kibocsátásának csökkentése érdekében
4. a fő hátrányok:
(1) a folyamat korlátozza a keresztmetszet alakját
(2) A fűtőlap magasabb költsége
5. Tipikus alkalmazások: lakóépületek gerendái és rácsozatai, hidak, létrák és kerítések.
Gyanta transzfer öntési eljárás (RTM)
1. A módszer leírása: A száraz szálakat az alsó formába fektetik, amelyet előnyomásnak lehet alávetni, hogy a szálak a lehető legjobban illeszkedjenek a forma alakjához, és ragasztással össze legyenek kötve; ezután a felső formát rögzítik az alsó formához, hogy üreget képezzenek, majd a gyantát befecskendezik az üregbe. Általánosan elterjedt a vákuumrásegítéses gyantabefecskendezés és a szálak infiltrációja, amelyet vákuumrásegítéses gyantabefecskendezésnek (VARI) neveznek. Miután a szálak infiltrációja befejeződött, a gyantabevezető szelepet lezárják, és a kompozitot kikeményítik. A gyantabefecskendezés és -keményítés szobahőmérsékleten vagy melegített körülmények között is elvégezhető.
2. Anyagválasztás:
Gyanta: általában epoxigyanta, poliészter, polivinil-észter és fenolgyanta, a biszmaleimid gyanta magas hőmérsékleten is használható
Szál: nincs követelmény. A varrott szál alkalmasabb erre a folyamatra, mivel a szálkötegek közötti rés elősegíti a gyanta átvitelét; a speciálisan kifejlesztett szálak elősegíthetik a gyanta áramlását.
Maganyag: a cellás hab nem alkalmas, mert a méhsejt cellái gyantával telnek meg, és a nyomás a hab összeomlását is okozza.
3. a fő előnyök:
(1) Nagyobb rosttérfogat-arány, alacsony porozitás
(2) Egészség és biztonság, tiszta és rendezett működési környezet, mivel a gyanta teljesen lezárt.
(3) Csökkentse a munkaerő felhasználását
(4) A szerkezeti részek felső és alsó oldala öntött felület, ami megkönnyíti a későbbi felületkezelést.
4. Fő hátrányok:
(1) Az együttesen használt formák drágák, nehezek és viszonylag terjedelmesek, hogy nagyobb nyomást bírjanak ki.
(2) kis alkatrészek gyártására korlátozódik
(3) Könnyen előfordulhatnak nedvesedés nélküli területek, ami nagy mennyiségű hulladékot eredményez.
5. Tipikus alkalmazások: kis és összetett űrrepülőgép- és autóalkatrészek, vonatülések.
Közzététel ideje: 2024. augusztus 8.
