På nuværende tidspunkt er der mange fremstillingsprocesser for kompositmaterialestrukturer, som kan anvendes til produktion og fremstilling af forskellige strukturer.Men i betragtning af den industrielle produktionseffektivitet og produktionsomkostningerne for luftfartsindustrien, især civile fly, er det presserende at forbedre hærdningsprocessen for at reducere tid og omkostninger.Rapid Prototyping er en ny fremstillingsmetode baseret på principperne om diskret og stablet formning, som er en billig hurtig prototyping-teknologi.Almindelige teknologier omfatter kompressionsstøbning, væskeformning og termoplastisk kompositmaterialeformning.
1. Formpressende hurtig prototyping-teknologi
Den hurtige prototyping-teknologi til støbning er en proces, der placerer forudlagte prepreg-emner i støbeformen, og efter at formen er lukket, komprimeres emnerne og størkner gennem opvarmning og tryk.Støbehastigheden er hurtig, produktstørrelsen er nøjagtig, og støbekvaliteten er stabil og ensartet.Kombineret med automationsteknologi kan det opnå masseproduktion, automatisering og lavprisfremstilling af kulfiberkompositte strukturelle komponenter inden for civil luftfart.
Støbetrin:
① Anskaf en metalform af høj styrke, der matcher dimensionerne af de nødvendige dele til produktionen, og installer derefter formen i en presse og opvarm den.
② Forform de nødvendige kompositmaterialer til formen.Forformning er et afgørende skridt, der hjælper med at forbedre ydeevnen af færdige dele.
③ Indsæt de præformede dele i den opvarmede form.Komprimer derefter formen ved et meget højt tryk, typisk fra 800psi til 2000psi (afhængigt af tykkelsen af delen og den anvendte type materiale).
④ Når du har sluppet trykket, skal du fjerne delen fra formen og fjerne eventuelle grater.
Fordele ved støbning:
Af forskellige årsager er støbning en populær teknologi.En del af grunden til, at den er populær, er, at den bruger avancerede kompositmaterialer.Sammenlignet med metaldele er disse materialer ofte stærkere, lettere og mere korrosionsbestandige, hvilket resulterer i genstande med bedre mekaniske egenskaber.
En anden fordel ved støbning er dens evne til at fremstille meget komplekse dele.Selvom denne teknologi ikke fuldt ud kan opnå produktionshastigheden for plastsprøjtestøbning, giver den mere geometriske former sammenlignet med typiske laminerede kompositmaterialer.Sammenlignet med plastsprøjtestøbning giver det også mulighed for længere fibre, hvilket gør materialet stærkere.Derfor kan støbning ses som mellemvejen mellem plastsprøjtestøbning og fremstilling af lamineret kompositmateriale.
1.1 SMC-formningsproces
SMC er forkortelsen for pladedannende kompositmaterialer, det vil sige pladedannende kompositmaterialer.De vigtigste råmaterialer er sammensat af SMC specialgarn, umættet harpiks, lavt krympende additiver, fyldstoffer og forskellige additiver.I begyndelsen af 1960'erne dukkede den første gang op i Europa.Omkring 1965 udviklede USA og Japan successivt denne teknologi.I slutningen af 1980'erne introducerede Kina avancerede SMC produktionslinjer og processer fra udlandet.SMC har fordele såsom overlegen elektrisk ydeevne, korrosionsbestandighed, lav vægt og enkelt og fleksibelt ingeniørdesign.Dets mekaniske egenskaber kan sammenlignes med visse metalmaterialer, så det er meget udbredt i industrier som transport, byggeri, elektronik og elektroteknik.
1.2 BMC-formningsproces
I 1961 blev den umættede harpikspladestøbningsmasse (SMC) udviklet af Bayer AG i Tyskland lanceret.I 1960'erne begyndte Bulk Molding Compound (BMC) at blive promoveret, også kendt som DMC (Dough Molding Compound) i Europa, som ikke blev fortykket i sine tidlige stadier (1950'erne);Ifølge den amerikanske definition er BMC en fortykket BMC.Efter at have accepteret europæisk teknologi har Japan opnået betydelige resultater i anvendelsen og udviklingen af BMC, og i 1980'erne var teknologien blevet meget moden.Indtil videre har den anvendte matrix i BMC været umættet polyesterharpiks.
BMC tilhører hærdeplast.Baseret på materialekarakteristika bør temperaturen på sprøjtestøbemaskinens materialetønde ikke være for høj til at lette materialestrømmen.Derfor er det i sprøjtestøbningsprocessen af BMC meget vigtigt at kontrollere temperaturen på materialetønden, og et kontrolsystem skal være på plads for at sikre egnetheden af temperaturen, for at opnå den optimale temperatur fra tilførselssektionen til dyse.
1.3 Polycyclopentadien (PDCPD) støbning
Polycyclopentadien (PDCPD) støbning er for det meste en ren matrix snarere end forstærket plast.PDCPD-støbeprocesprincippet, som opstod i 1984, tilhører samme kategori som polyurethan (PU)-støbning og blev først udviklet af USA og Japan.
Telene, et datterselskab af det japanske selskab Zeon Corporation (beliggende i Bondues, Frankrig), har opnået stor succes inden for forskning og udvikling af PDCPD og dets kommercielle aktiviteter.
Selve RIM-støbeprocessen er lettere at automatisere og har lavere arbejdsomkostninger sammenlignet med processer som FRP-sprøjtning, RTM eller SMC.Formomkostningerne, der bruges af PDCPD RIM, er meget lavere end for SMC.For eksempel bruger motorhjelmen i Kenworth W900L en nikkelskal og en støbt aluminiumskerne med en lavdensitetsharpiks med en vægtfylde på kun 1,03, hvilket ikke kun reducerer omkostningerne, men også reducerer vægten.
1.4 Direkte online-formning af fiberforstærkede termoplastiske kompositmaterialer (LFT-D)
Omkring 1990 blev LFT (Long Fiber Reinforced Thermoplastics Direct) introduceret på markedet i Europa og Amerika.CPI Company i USA er verdens første virksomhed til at udvikle direkte i linje komposit langfiberforstærket termoplastisk støbeudstyr og tilsvarende teknologi (LFT-D, Direct In Line Mixing).Det startede kommerciel drift i 1991 og er en global leder på dette område.Diffenbarcher, et tysk firma, har forsket i LFT-D-teknologi siden 1989. I øjeblikket er der hovedsageligt LFT D, Tailored LFT (som kan opnå lokal forstærkning baseret på strukturel stress) og Advanced Surface LFT-D (synlig overflade, høj overflade). kvalitet) teknologier.Fra produktionslinjens perspektiv er niveauet af Diffenbarchers presse meget højt.D-LFT ekstruderingssystemet fra German Coperation virksomhed er i en førende position internationalt.
1.5 Formløs støbning Manufacturing Technology (PCM)
PCM (Pattern less Casting Manufacturing) er udviklet af Laser Rapid Prototyping Center ved Tsinghua University.Den hurtige prototypeteknologi bør anvendes til traditionelle harpikssandstøbeprocesser.For det første skal du anskaffe støbnings-CAD-modellen fra del-CAD-modellen.STL-filen for støbnings-CAD-modellen er lagdelt for at opnå tværsnitsprofilinformation, som derefter bruges til at generere kontrolinformation.Under støbeprocessen sprøjter den første dyse nøjagtigt klæbemidlet på hvert lag sand ved computerstyring, mens den anden dyse sprøjter katalysatoren ad samme vej.De to gennemgår en bindingsreaktion, hvor sandet størkner lag for lag og danner en bunke.Sandet i det område, hvor klæbemidlet og katalysatoren arbejder sammen, størkner sammen, mens sandet i andre områder forbliver i en granulær tilstand.Efter hærdning af et lag bindes det næste lag, og efter at alle lag er bundet, opnås en rumlig enhed.Det originale sand er stadig tørsand i områder, hvor klæbemidlet ikke er sprøjtet, hvilket gør det nemmere at fjerne.Ved at rense det uhærdede tørre sand i midten ud, kan man få en støbeform med en vis vægtykkelse.Efter påføring eller imprægnering af maling på den indvendige overflade af sandformen, kan den bruges til at hælde metal.
Hærdningstemperaturpunktet for PCM-processen er normalt omkring 170 ℃.Den faktiske koldlægning og koldstripping, der bruges i PCM-processen, er forskellig fra støbning.Kold lægning og kold stripning involverer gradvist at lægge prepreg på formen i henhold til produktstrukturkravene, når formen er i den kolde ende, og derefter lukke formen med formepressen, efter at lægningen er afsluttet for at give et vist tryk.På dette tidspunkt opvarmes formen ved hjælp af en formtemperaturmaskine. Den sædvanlige proces er at hæve temperaturen fra stuetemperatur til 170 ℃, og opvarmningshastigheden skal justeres i henhold til forskellige produkter.De fleste af dem er lavet af denne plastik.Når formtemperaturen når den indstillede temperatur, udføres isolering og trykkonservering for at hærde produktet ved høj temperatur.Efter at hærdningen er afsluttet, er det også nødvendigt at bruge en formtemperaturmaskine til at afkøle formtemperaturen til normal temperatur, og opvarmningshastigheden er også indstillet til 3-5 ℃/min. Fortsæt derefter med formåbning og delekstraktion.
2. Væskeformende teknologi
Flydende formningsteknologi (LCM) refererer til en række kompositmaterialeformningsteknologier, der først placerer tørre fiberpræforme i et lukket formhulrum og derefter sprøjter flydende harpiks ind i formhulrummet efter formlukning.Under tryk flyder harpiksen og gennemvæder fibrene.Sammenlignet med varmpressningsprocessen har LCM mange fordele, såsom at være egnet til fremstilling af dele med høj dimensionel nøjagtighed og komplekst udseende;Lave produktionsomkostninger og enkel betjening.
Især højtryks RTM-processen udviklet i de senere år, HP-RTM (High Pressure Resin Transfer Molding), forkortet til HP-RTM-støbeproces.Det refererer til støbeprocessen med at bruge højtrykstryk til at blande og injicere harpiks i en vakuumforseglet form, der er forudlagt med fiberforstærkede materialer og præ-indlejrede komponenter, og derefter opnå kompositmaterialeprodukter gennem harpiksflowfyldning, imprægnering, hærdning og afformning .Ved at reducere injektionstiden forventes det at kontrollere fremstillingstiden for luftfartsstrukturkomponenter inden for ti minutter, hvilket opnår et højt fiberindhold og højtydende fremstilling af dele.
HP-RTM-formningsprocessen er en af de kompositmaterialeformningsprocesser, der er meget udbredt i flere industrier.Dens fordele ligger i muligheden for at opnå lavpris, kort cyklus, masseproduktion og højkvalitetsproduktion (med god overfladekvalitet) sammenlignet med traditionelle RTM-processer.Det er meget udbredt i forskellige industrier såsom bilfremstilling, skibsbygning, flyproduktion, landbrugsmaskiner, jernbanetransport, vindkraftproduktion, sportsartikler osv.
3. Termoplastisk kompositmaterialeformningsteknologi
I de senere år er termoplastiske kompositmaterialer blevet et forskningshotspot inden for fremstilling af kompositmaterialer både nationalt og internationalt på grund af deres fordele med høj slagfasthed, høj sejhed, høj skadetolerance og god varmebestandighed.Svejsning med termoplastiske kompositmaterialer kan betydeligt reducere antallet af nitte- og boltforbindelser i flystrukturer, hvilket i høj grad forbedrer produktionseffektiviteten og reducerer produktionsomkostningerne.Ifølge Airframe Collins Aerospace, en førsteklasses leverandør af flystrukturer, har ikke-varmpressede dåseformede svejsbare termoplastiske strukturer potentialet til at forkorte fremstillingscyklussen med 80 % sammenlignet med metal og termohærdende kompositkomponenter.
Brugen af den mest passende mængde materialer, udvælgelsen af den mest økonomiske proces, brugen af produkter i de passende dele, opnåelsen af forudbestemte designmål og opnåelsen af det ideelle ydelsesomkostningsforhold for produkter har altid været retningen af indsatser for kompositmaterialeudøvere.Jeg tror på, at flere støbeprocesser vil blive udviklet i fremtiden for at imødekomme produktionsdesignbehov.
Indlægstid: 21. nov. 2023
