Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Трансферное формование ( формование BrE ) - это производственный процесс, при котором литейный материал вдавливается в форму . Трансферное формование отличается от компрессионного формования тем, что форма закрыта [Hayward], а не открыта для наполняющего поршня, что приводит к более высоким допускам на размеры и меньшему воздействию на окружающую среду. [1] По сравнению с литьем под давлением , трансферное формование использует более высокое давление для равномерного заполнения полости формы. Это позволяет более толстым матрицам из армирующих волокон более полно пропитаться смолой . [1]Кроме того, в отличие от литья под давлением, материал для литья передаточной формы может начинать процесс в твердом состоянии. Это может снизить затраты на оборудование и уменьшить временную зависимость. Процесс переноса может иметь более низкую скорость заполнения, чем эквивалентные процессы литья под давлением. [1]

Процесс [ править ]

Рисунок 1: Основной процесс трансфертного формования

Внутренние поверхности формы могут быть покрыты гелем. При желании в форму сначала предварительно загружают матрицу из армирующего волокна или преформу. [1] Содержание волокна в композитном материале, полученном методом трансферного формования, может достигать 60% по объему. Наполнитель может быть предварительно нагретым твердым веществом или жидкостью. Он загружается в камеру, известную как горшок. Плунжер или поршень выталкивает материал из емкости в нагретую полость формы. Если сырье изначально твердое, давление нагнетания и температура формы расплавляют его. Могут использоваться стандартные элементы пресс-формы, такие как литниковые каналы, заслонка потока и выталкивающие штифты. Нагретая форма гарантирует, что поток остается жидким для полного заполнения. После заполнения форма может охлаждаться с контролируемой скоростью для оптимального отверждения в термореактивном состоянии.

Варианты [ править ]

В отрасли выделяются различные процессы в категории трансферного формования. Есть области пересечения, и различия между каждым методом не могут быть четко определены.

Трансферное формование [ править ]

Рисунок 2: Трансферное формование смолы 1: Колесо 2: Тяга 3: Зажим 4: Смесительная камера 5: Волоконная преформа 6: Нагреваемая форма 7: Смола 8: Отвердитель

В формовании с переносом смолы (RTM) используется жидкая термореактивная смола для пропитывания волокнистой преформы, помещенной в закрытую форму. Этот процесс универсален и позволяет изготавливать изделия со встроенными объектами, такими как вспененные сердцевины или другие компоненты, в дополнение к волокнистой заготовке. [2]

Литье с вакуумным переносом смолы [ править ]

Формование с вакуумным переносом (VARTM) использует частичный вакуум на одной стороне волокнистого мата, чтобы втягивать смолу для полного насыщения. В VARTM используется меньшее усилие плунжера, что позволяет проводить формование на более дешевом оборудовании. Использование вакуума может позволить смоле адекватно течь и / или отверждаться без нагрева. [3] Эта независимость от температуры позволяет получать более толстые волокнистые преформы и изделия большей геометрической формы. VARTM может производить детали с меньшей пористостью, чем при обычном трансферном формовании, с пропорциональным увеличением прочности отливки. [4]

Микротрансферное формование [ править ]

Микропереносное формование, также называемое микропереносным формованием, представляет собой процесс, в котором используется форма для формирования и переноса структур размером всего 30 нм на тонкие пленки и микросхемы. [5] В отличие от обычного формования с переносом окалины, микроформа может использоваться как с металлами, так и с неметаллами. [6]

Дефекты [ править ]

Ограничение дефектов является ключевым моментом при коммерческом производстве любого материала. Трансферное формование не исключение. Например, пустоты в деталях, отформованных трансфером, значительно снижают прочность и модуль. [7] Также могут быть дефекты, когда волокна используются вокруг острых углов. Поток смолы может создавать зоны с высоким содержанием смолы снаружи этих углов. [8]

Распределение давления

Есть несколько факторов, способствующих образованию пустот в конечном продукте трансфертного формования. Один из них - неравномерное распределение давления между материалом, прессуемым в форму. В этом случае материал сворачивается и образует пустоты. Другой вариант - это пустоты в смоле, которые заранее нагнетают в форму. Это может быть очевидно, но это основной вклад. Что нужно сделать, чтобы ограничить эти формы, включая вдавливание смолы под высоким давлением, поддержание равномерного распределения волокон и использование высококачественной правильно дегазированной основной смолы.

Острые углы

Рисунок 3: Острый угол создает пустоты при трансфертном формовании

Острые углы - проблема всех форм производства, включая литье. В частности, при трансферном формовании углы могут разрушать волокна, помещенные в форму, и создавать пустоты внутри углов. Этот эффект показан на рисунке 3 справа. Ограничивающим фактором в этих конструкциях является радиус внутреннего угла. [8] Этот предел внутреннего радиуса варьируется в зависимости от выбора смолы и волокна, но, как правило, радиус должен быть в 3-5 раз больше толщины ламината. [8]

Материалы [ править ]

Материал, наиболее часто используемый для литья под давлением, представляет собой термореактивный полимер. Этот тип полимера легко формовать и манипулировать им, но после отверждения он затвердевает и приобретает прочную форму. [9] Для простых однородных деталей, полученных методом трансфертного формования, деталь просто изготавливается из этой пластмассовой подложки. С другой стороны, формование с переносом смолы позволяет изготавливать композитный материал путем помещения волокна в форму и последующего впрыскивания термореактивного полимера. [10]

При трансферном формовании возможны дефекты, известные как пустоты и сухая смола (в случае литья под давлением), которые часто усугубляются материалами с высокой вязкостью. Это связано с тем, что пластик с высокой вязкостью, протекающий через тонкую форму, может пропускать все освободившиеся участки, оставляя воздушные карманы. Когда в присутствии волокон остаются воздушные карманы, это создает «сухую» зону, которая предотвращает передачу нагрузки через волокна в сухой зоне.

Материалы, используемые для пластика, часто представляют собой полиуретаны или эпоксидные смолы. Оба они мягкие и податливые до отверждения, а после застывания становятся намного тверже. Материалы, используемые для волокон, сильно различаются, хотя обычно выбирают углеродные или кевларовые волокна, а также органические волокна, такие как конопля. [11]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d Орнаги, Эйтор Луис; Болнер, Александр Сональо; Фиорио, Рудиней; Заттера, Адемир Хосе; Амико, Сандро Кампос (15.10.2010). «Механический и динамический механический анализ гибридных композитов, отформованных методом литья под давлением». Журнал прикладной науки о полимерах . 118 (2): 887–896. DOI : 10.1002 / app.32388 . ISSN  1097-4628 .
  2. ^ Кендалл, KN; Радд, CD; Оуэн, MJ; Миддлтон, В. (1992-01-01). «Характеристика процесса литья под давлением». Композиты Производство . 3 (4): 235–249. DOI : 10.1016 / 0956-7143 (92) 90111-7 .
  3. ^ Хайдер, Дирк; Graf, A .; Финк, Брюс К .; Гиллеспи-младший, Джон В. (1999-01-01). «Управление с обратной связью процессом вакуумного литьевого формования смолы (VARTM)». Управление технологическим процессом и датчики для производства II. 3589 : 133–141. DOI : 10.1117 / 12.339956 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  4. ^ Hayward, JS; Харрис, Б. (1 сентября 1990 г.). «Эффект помощи вакуума при литье смолы с переносом». Композиты Производство . 1 (3): 161–166. DOI : 10.1016 / 0956-7143 (90) 90163-Q .
  5. ^ Каваллини, Массимилиано; Мурджа, Мауро; Бискарини, Фабио (2002-01-02). «Прямое формирование рисунка на тонкой пленке трис- (8-гидроксихинолин) -алюминия (III) в субмикронном масштабе с помощью модифицированного формования с микропереносом». Материалы Наука и техника: C . Текущие тенденции в нанотехнологиях: от материалов к системам, Труды симпозиума S, Весенняя встреча EMRS 2001, Страсбург, Франция. 19 (1–2): 275–278. DOI : 10.1016 / S0928-4931 (01) 00398-8 .
  6. ^ Чхве, Сон-О; Раджараман, Сваминатан; Юн, Ён-Гю; Ву Сяосун; Аллен, Марк Г. (2006). «Микроструктуры с трехмерным рисунком, использующие наклонное УФ-облучение и микролитье с переносом металла» (PDF) . Proc. Семинар по твердотельным датчикам, исполнительным элементам и микросистемам (Hilton Head, SC) . Проверено 8 марта 2016 .
  7. ↑ Канг, Мун Ку; Ли, Ву Иль; Хан, Х. Томас (1 сентября 2000 г.). «Формирование микропустот в процессе формования с переносом смолы». Композиты науки и техники . 60 (12–13): 2427–2434. DOI : 10.1016 / S0266-3538 (00) 00036-1 .
  8. ^ a b c Holmberg, JA; Берглунд, Луизиана (1 января 1997 г.). «Изготовление и изготовление швеллеров РТМ». Композиты Часть A: Прикладная наука и производство . 28 (6): 513–521. DOI : 10.1016 / S1359-835X (97) 00001-8 .
  9. ^ Паско, Жан-Пьер; Сотеро, Генри; Верду, Жак; Уильямс, Роберто Джей Джей (20 февраля 2002 г.). Термореактивные полимеры . CRC Press. ISBN 9780824744052.
  10. ^ III, Уильям Х. Зееманн (20 февраля 1990 г.), Методы трансфертного формования пластика для производства пластиковых конструкций , армированных волокном , извлечено 08 марта 2016 г.
  11. ^ Руизон, Дэвид; Саин, Мохини; Кутюрье, М. (01.06.2006). «Формование композитов из пенькового волокна с переносом смолы: оптимизация технологического процесса и механических свойств материалов». Композиты науки и техники . 66 (7–8): 895–906. DOI : 10.1016 / j.compscitech.2005.07.040 .