Hi ha una àmplia selecció de matèries primeres per a materials compostos, incloent-hi resines, fibres i materials centrals, i cada material té les seves pròpies propietats úniques de resistència, rigidesa, tenacitat i estabilitat tèrmica, amb costos i rendiments variables. Tanmateix, el rendiment final d'un material compost en conjunt no només està relacionat amb la matriu de resina i les fibres (així com amb el material central en una estructura de material sandvitx), sinó que també està estretament relacionat amb el mètode de disseny i el procés de fabricació dels materials de l'estructura. En aquest article, presentarem els mètodes de fabricació més utilitzats per a materials compostos, els principals factors d'influència de cada mètode i com es seleccionen les matèries primeres per a diferents processos.
Moldeig per polvorització
1, descripció del mètode: el material de reforç de fibra de tall curt i el sistema de resina es ruixen alhora al motlle i després es curen a pressió atmosfèrica en productes compostos termoestables d'un procés de modelat.
2. Selecció de materials:
Resina: principalment polièster
Fibra: fil de fibra de vidre gruixut
Material principal: cap, cal combinar-lo només amb contraplacat
3. Principals avantatges:
1) Llarga història d'artesania
2) Baix cost i ràpida disposició de fibra i resina
3) Baix cost del motlle
4, els principals desavantatges:
1) El contraplacat és fàcil de formar una zona rica en resina, de gran pes
2) Només es poden utilitzar fibres tallades curtes, cosa que limita seriosament les propietats mecàniques del contraplacat.
3) Per facilitar la polvorització, la viscositat de la resina ha de ser prou baixa, perdent les propietats mecàniques i tèrmiques del material compost.
4) L'alt contingut d'estirè de la resina en polvorització significa que hi ha un alt risc potencial per a l'operador, i la baixa viscositat significa que la resina pot penetrar fàcilment a la roba de treball de l'empleat i entrar en contacte directe amb la pell.
5) La concentració d'estirè volàtil a l'aire és difícil de complir amb els requisits legals.
5. Aplicacions típiques:
Tanques simples, panells estructurals de baixa càrrega com ara carrosseries de cotxes descapotables, carenats de camions, banyeres i petites embarcacions.
Moldeig manual per capes
1, descripció del mètode: infiltrar manualment la resina a les fibres, les fibres es poden teixir, trenar, cosir o unir i altres mètodes de reforç, el modelat manual es fa normalment amb corrons o raspalls, i després la resina s'esprem amb un corró d'enganxar per fer-la penetrar a les fibres. El contraplacat es col·loca sota pressió normal per curar-lo.
2. Selecció de materials:
Resina: no cal, hi ha disponibles resines epoxi, polièster, èster a base de polietilè i fenòliques
Fibra: no hi ha requisits, però el pes base de la fibra d'aramida més gran és difícil d'infiltrar-se a la fibra col·locada a mà
Material principal: no cal
3, els principals avantatges:
1) Llarga història de la tecnologia
2) Fàcil d'aprendre
3) baix cost del motlle si s'utilitza resina de curat a temperatura ambient
4) Àmplia selecció de materials i proveïdors
5) Alt contingut de fibra, fibres més llargues utilitzades que el procés de polvorització
4, Principals desavantatges:
1) La barreja de resina, el contingut de resina laminada i la qualitat estan estretament relacionats amb la competència de l'operador, és difícil obtenir un baix contingut de resina i una baixa porositat del laminat
2) Riscos per a la salut i la seguretat de la resina: com més baix sigui el pes molecular de la resina aplicada a mà, més gran serà l'amenaça potencial per a la salut. Com més baixa sigui la viscositat, més probable serà que la resina penetri a la roba de treball dels empleats i, per tant, entri en contacte directe amb la pell.
3) Si no s'instal·la una bona ventilació, la concentració d'estirè evaporat dels èsters a base de polièster i polietilè a l'aire és difícil de complir els requisits legals.
4) La viscositat de la resina enganxosa a mà ha de ser molt baixa, de manera que el contingut d'estirè o altres dissolvents ha de ser alt, perdent així les propietats mecàniques/tèrmiques del material compost.
5) Aplicacions típiques: pales d'aerogeneradors estàndard, embarcacions produïdes en sèrie, models arquitectònics.
Procés d'embossat al buit
1. Descripció del mètode: El procés d'ensacat al buit és una extensió del procés de composició manual anterior, és a dir, segellar una capa de film de plàstic al motlle es farà mitjançant una composició manual al buit, aplicant pressió atmosfèrica al contraplacat per aconseguir l'efecte d'esgotament i estrenyiment, per tal de millorar la qualitat del material compost.
2. selecció de materials:
Resina: principalment resines epoxi i fenòliques, l'èster a base de polièster i polietilè no és aplicable, ja que contenen estirè i es volatilitzen a la bomba de buit.
Fibra: no cal, fins i tot si el pes base de les fibres més grans es pot infiltrar sota pressió
Material principal: no cal
3. Principals avantatges:
1) Es pot aconseguir un contingut de fibra més alt que el procés estàndard de composició manual
2) La relació de buits és inferior al procés estàndard de capes manuals.
3) Sota pressió negativa, la resina flueix prou per millorar el grau d'infiltració de fibra, és clar, part de la resina serà absorbida pels consumibles de buit
4) Salut i seguretat: el procés d'embossat al buit pot reduir l'alliberament de substàncies volàtils durant el procés de curat
4, Principals desavantatges:
1) El procés addicional augmenta el cost de la mà d'obra i del material de la bossa de buit d'un sol ús
2) Requisits d'habilitats més elevats per als operadors
3) La barreja de resina i el control del contingut de resina depenen en gran mesura de la competència de l'operador
4) Tot i que les bosses de buit redueixen l'alliberament de substàncies volàtils, el risc per a la salut de l'operador continua sent més elevat que el del procés d'infusió o preimpregnació.
5, Aplicacions típiques: iots de gran mida, d'edició limitada, peces de cotxes de curses, procés de construcció naval de la unió del material central.
Moldeig de bobinatge
1. Descripció del mètode: El procés de bobinatge s'utilitza bàsicament per fabricar peces estructurals buides, rodones o ovalades, com ara canonades i canals. Els feixos de fibres s'impregnen de resina i després s'enrotllen en un mandril en diverses direccions. El procés està controlat per la màquina de bobinatge i la velocitat del mandril.
2. Selecció de materials:
Resina: no cal, com ara epoxi, polièster, èster a base de polietilè i resina fenòlica, etc.
Fibra: sense requisits, ús directe de feixos de fibra del marc del carret, no cal teixir ni cosir teixit a la tela de fibra
Material del nucli: no cal, però la pell sol ser un material compost d'una sola capa
3. els principals avantatges:
(1) la velocitat de producció ràpida, és una manera econòmica i raonable de fer capes
(2) El contingut de resina es pot controlar mesurant la quantitat de resina que porten els feixos de fibres que passen a través del solc de resina.
(3) Cost de fibra minimitzat, sense procés de teixit intermedi
(4) excel·lent rendiment estructural, ja que els feixos de fibres lineals es poden col·locar al llarg de les diverses direccions de càrrega
4. Principals desavantatges:
(1) El procés es limita a estructures rodones i buides.
(2) Les fibres no es disposen fàcilment i amb precisió al llarg de la direcció axial del component
(3) Cost més elevat del modelat positiu amb mandril per a peces estructurals grans
(4) La superfície exterior de l'estructura no és una superfície de motlle, de manera que l'estètica és pitjor
(5) L'ús de resines de baixa viscositat ha de prestar atenció a les propietats mecàniques i al rendiment en matèria de salut i seguretat.
Aplicacions típiques: dipòsits i canonades d'emmagatzematge de productes químics, cilindres, tancs de respiració per a bombers.
Moldeig per pultrusió
1. Descripció del mètode: des del portabobines, s'extreu un feix de fibres impregnades amb cola a través de la placa calefactora. A la placa calefactora, la resina s'infiltra completament a la fibra i es controla el contingut de resina. Finalment, el material es curarà amb la forma desitjada. Aquesta forma del producte curat fix es talla mecànicament en diferents longituds. Les fibres també poden entrar a la placa calenta en direccions diferents de 0 graus. L'extrusió i el modelat per estirament són processos de producció continus i la secció transversal del producte sol tenir una forma fixa, cosa que permet lleugeres variacions. El material fixat prèviament humit passarà a través de la placa calenta i s'estendrà al motlle per curar-se immediatament. Tot i que aquest procés és menys continu, pot aconseguir un canvi de forma de la secció transversal.
2. Selecció de materials:
Resina: normalment epoxi, polièster, èster a base de polietilè i resina fenòlica, etc.
Fibra: no cal
Material del nucli: no s'utilitza habitualment
3. Principals avantatges:
(1) la velocitat de producció ràpida, és una manera econòmica i raonable de prehumitejar i curar materials
(2) control precís del contingut de resina
(3) minimització del cost de la fibra, sense procés de teixit intermedi
(4) excel·lents propietats estructurals, ja que els feixos de fibres estan disposats en línies rectes i la fracció volumètrica de fibra és alta
(5) la zona d'infiltració de fibra es pot segellar completament per reduir l'alliberament de substàncies volàtils
4. els principals desavantatges:
(1) el procés limita la forma de la secció transversal
(2) Cost més elevat de la placa calefactora
5. Aplicacions típiques: bigues i encavallades d'estructures d'habitatges, ponts, escales i tanques.
Procés de modelat per transferència de resina (RTM)
1. Descripció del mètode: Les fibres seques es col·loquen al motlle inferior, que es pot prepressuritzar per tal que les fibres s'adaptin al màxim a la forma del motlle i s'uneixin adhesivament; després, el motlle superior es fixa al motlle inferior per formar una cavitat i, a continuació, s'injecta la resina a la cavitat. La injecció de resina assistida per buit i la infiltració de les fibres, coneguda com a injecció de resina assistida per buit (VARI), s'utilitzen habitualment. Un cop finalitzada la infiltració de la fibra, es tanca la vàlvula d'introducció de la resina i es cura el compost. La injecció i el curat de la resina es poden fer a temperatura ambient o en condicions de calor.
2. Selecció de materials:
Resina: normalment resina epoxi, polièster, èster polivinílic i fenòlica, la resina de bismaleimida es pot utilitzar a alta temperatura
Fibra: no cal. La fibra cosida és més adequada per a aquest procés, ja que l'espai entre el feix de fibres és propici per a la transferència de resina; hi ha fibres especialment desenvolupades que poden promoure el flux de resina.
Material del nucli: l'escuma cel·lular no és adequada, ja que les cel·les del panal s'ompliran de resina i la pressió també farà que l'escuma es col·lapsi.
3. els principals avantatges:
(1) Fracció volumètrica de fibra més alta, baixa porositat
(2) Salut i seguretat, entorn d'operació net i ordenat, ja que la resina està completament segellada.
(3) Reduir l'ús de mà d'obra
(4) Els costats superior i inferior de les peces estructurals són superfícies modelades, cosa que facilita el tractament superficial posterior.
4. Principals desavantatges:
(1) Els motlles que s'utilitzen conjuntament són cars, pesats i relativament voluminosos per tal de suportar una pressió més gran.
(2) limitat a la fabricació de peces petites
(3) Es poden formar fàcilment zones no mullades, cosa que provocarà una gran quantitat de ferralla.
5. Aplicacions típiques: peces petites i complexes de transbordadors espacials i automòbils, seients de tren.
Data de publicació: 08-08-2024
