Ražošanas metode (8) – presformēšana
Oglekļa šķiedra tiek plaši izmantota aviācijā, infrastruktūrā, elektromagnētiskajā ekranējumā, automobiļu ražošanā, naftas ieguvē un citās jomās, jo tai ir noguruma izturība, augsta temperatūras izturība, augsta izturība, augsts modulis, vadītspēja, starojuma izturība, mazs termiskās izplešanās koeficients, viegls svars utt. Tam ir augsta dizaina elastība, un to var ražot ar dažādām ražošanas metodēm, tostarp tinumu, ekstrūzijas, injekcijas, roku izkārtojumu un formēšanu. Tālāk ir sniegta sīkāka informācija par vienu no visizplatītākajām oglekļa šķiedras izstrādājumu ražošanas metodēm – kompresijas formēšanu.
Kompresijas formēšanas ražošanas metodes soļi:
1. Iegulto ieliktņu izvietojums (ja tāds ir)
Iegultās daļas parasti ir izgatavotas no metāla un var uzlabot izstrādājumu mehāniskās īpašības, piemēram, vadītspēju, siltumvadītspēju vai citas funkcionālās īpašības.
Vislabāk ir iepriekš uzsildīt ieliktni pirms tā ievietošanas, un ieliktnis ir jānovieto precīzi un stabili, lai novērstu pārvietošanos vai atdalīšanu. Pretējā gadījumā ieliktņu izmantošanas mērķi nevar sasniegt, un tas var novest pie produkta sadalīšanas metāllūžņos un pat veidnes sabojāšanas.
2. Materiālu ieklāšana
Materiāla ieklāšana ietekmē izstrādājuma izmēru un blīvumu, tāpēc materiāls pirms ievietošanas veidnē ir stingri jāmēra pēc svara metodes, tilpuma metodes un skaitīšanas metodes.
Svara metode ir precīza, bet neveikla, un to bieži izmanto sadrumstalotiem un šķiedrainiem materiāliem. Tilpuma metode nav tik precīza kā svara metode, taču tā ir viegli lietojama un parasti tiek izmantota pulvera mērīšanai. Skaitīšanas metodi izmanto tikai iepriekšējai dēšanai.
3. Veidnes aizvēršana
Veidnes aizvēršana sastāv no 2 soļiem:
1) pirms veidnes saskaras ar materiāliem: tiek izmantots zems spiediens (1-5-3.0MPa), lai saīsinātu ciklu un izvairītos no jebkādām materiāla izmaiņām.
2) pēc tam, kad veidne saskaras ar materiāliem: veidnes aizvēršanās ātrums ir jāsamazina un augsts spiediens (15-30MPa) jāizmanto lēni, lai nesabojātu ieliktni un neizraisītu gaisa izplūdi no veidnes.
4. Sacietēšana
Procesu, kurā materiāls pāriet no šķidra stāvokļa uz cietu, nešķīstošu stāvokli, sauc par termoreaktīvo sveķu sacietēšanu. Sacietēšanas ātrums ir atkarīgs no ātruma, ar kādu zemas molekulmasas komponenti sveķos pārvēršas augstas molekulmasas produktos, tas ir, cietēšanas ātrums ir saistīts ar sveķu molekulāro struktūru.
5. Spiediena uzturēšana
Sveķu sacietēšanas process veidnē vienmēr notiek augstā temperatūrā un augstā spiedienā, un spiediena uzturēšanas laiks būtībā ir laiks, lai uzturētu temperatūru un spiedienu, kas pilnībā atbilst sacietēšanas ātrumam. Ja spiediena uzturēšanas laiks ir pārāk īss, tas nozīmē priekšlaicīgu dzesēšanu un spiediena samazināšanos, kas var izraisīt nepilnīgu sveķu sacietēšanu, samazinot izstrādājuma mehāniskās un elektriskās īpašības, kā arī karstumizturību. Tajā pašā laikā izstrādājums turpinās sarukt un izkropļot pēc demontāžas.
6. Demontāža
Produkti ar formēšanas stieņiem vai noteiktām iegultām daļām pirms demontāžas vispirms ir jāizskrūvē ar specializētiem instrumentiem.
8. Pelējuma tīrīšana
Pēc katras ražošanas veidne ir jātīra, lai izvairītos no jebkādu atlieku veidnē. Pēc tīrīšanas nākamajai formēšanai var uzklāt atdalīšanas līdzekli.
Galvenās priekšrocības, izmantojot oglekļa šķiedras kompozītmateriālu kompresijas veidni:
1. Augsta ražošanas efektivitāte, viegli sasniedzama specializācija un automatizēta ražošana
2. Produktam ir augsta izmēru precizitāte un laba atkārtojamība
3. Virsma ir gluda un neprasa daudz pēcapstrādes
4. Spēj vienā piegājienā veidot izstrādājumus ar sarežģītām struktūrām
5. Cena ir zema masveida ražošanai
Oglekļa šķiedras kompozītmateriālu liešanas trūkumi:
1. Veidņu izgatavošana ir sarežģīta, un ieguldījumi ir lieli
2. Piemērots tikai maziem un vidējiem kompozītmateriāliem lielā veidņu svara dēļ
Nepārtraukti uzlabojot un attīstot metālapstrādes tehnoloģiju, preses ražošanas līmeni un sintētisko sveķu procesa veiktspēju, preses tonnāža un galda izmērs turpina palielināties, kā arī tiek relatīvi samazināta formēšanas temperatūra un formēšanas materiāla spiediens, kas izraisa pakāpeniska liela izmēra veidņu izstrādājumu izstrāde.
Veidošanas procesā īpaša uzmanība jāpievērš trim faktoriem - temperatūrai, spiedienam un laikam. Temperatūrai ir izšķiroša ietekme uz materiālu kušanu, plūsmu un sacietēšanu; Spiediens var padarīt oglekļa šķiedras prepreg slāņus ciešāku; Laika gaitā var būt pietiekami daudz laika, lai produkts pelējuma dobumā sacietētu.
