Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с трансфертного формования )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Трансферное формование ( BrE : трансферное формование ) - 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 по размерам 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 зависимость от времени. 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 трансфертного формования, может достигать 60% по объему. Наполнитель может быть предварительно нагретым твердым веществом или жидкостью. Он загружается в камеру, известную как горшок. Плунжер или толкатель 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 термореактивного отверждения.

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: Волокнистая 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 сердцевины из пенопласта или другие компоненты, в дополнение к волокнистой заготовке. [2]

Литье под вакуумом с переносом смолы [ править ]

Формование с вакуумным переносом (VARTM) использует частичный вакуум на одной стороне волокнистого мата для втягивания смолы для полного насыщения. VARTM использует меньшее усилие плунжера, что позволяет проводить формование на более дешевом оборудовании. Использование вакуума может позволить смоле адекватно течь и / или отверждаться без нагревания. [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]

Микропереносное 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 накипи, 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, изготовленных методом трансфертного формования, значительно снижают прочность и модуль. [7] Также могут быть дефекты, когда волокна используются вокруг острых углов. Поток смолы может создавать богатые смолой зоны 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, вдавливаемым в форму. В этом случае материал складывается и образует пустоты. Другой вариант - это пустоты в смоле, которые заранее вдавливаются 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 должным образом дегазированной основной смолы.

Острые углы

Рисунок 3: Острый угол создает пустоты при трансфертном формовании

Острые углы - проблема любого производства на основе пресс-форм, включая литье. В частности, при трансферном формовании углы могут разрушать волокна, помещенные в форму, и могут образовывать 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]

Дефекты, известные как пустоты и сухая смола (в случае литьевого формования смолы), возможны при трансферном формовании и 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 октября 2010 г.). «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. (1 января 1992 г.). «Характеристика процесса литья под давлением смолы». 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 У. (1 января 1999 г.). «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 . Cite journal requires |journal= (help)
  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 (2 января 2002 г.). «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. ^ Чой, Сон-О; Раджараман, Сваминатан; Юн, Ён-Гю; Ву, Сяосун; Аллен, Марк Г. (2006). «Микроструктуры с трехмерным рисунком с использованием наклонного УФ-облучения и микролитья с переносом металла» (PDF) . Proc. Семинар по твердотельным датчикам, исполнительным элементам и микросистемам (Hilton Head, SC) . Проверено 8 марта 2016 года .
  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 эксплуатация балок РТМ шв.». 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 , получено 8 марта 2016 г. CS1 maint: discouraged parameter (link)
  11. ^ Руизон, Дэвид; Саин, Мохини; Кутюрье, М. (1 июня 2006 г.). «Трансферное формование композитов из конопляного волокна: оптимизация технологического процесса и механических свойств материалов». Композиты науки и техники . 66 (7–8): 895–906. DOI : 10.1016 / j.compscitech.2005.07.040 .