Proizvodna metoda (8) – stiskanje
Ogljikova vlakna se pogosto uporabljajo v letalstvu, infrastrukturi, elektromagnetni zaščiti, proizvodnji avtomobilov, izkoriščanju nafte in na drugih področjih zaradi svojih prednosti odpornosti proti utrujenosti, odpornosti na visoke temperature, visoke trdnosti, visokega modula, prevodnosti, odpornosti proti sevanju, majhnega koeficienta toplotnega raztezanja, majhna teža itd. Ima visoko prilagodljivost pri oblikovanju in se lahko proizvaja z različnimi proizvodnimi metodami, vključno z navijanjem, ekstrudiranjem, brizganjem, ročnim polaganjem in oblikovanjem. Spodaj vam bomo pokazali več podrobnosti o eni najpogostejših proizvodnih metod izdelkov iz ogljikovih vlaken – stiskanje.
Koraki proizvodne metode stiskanja:
1. Namestitev vdelanih vložkov (če obstajajo)
Vgrajeni deli so običajno narejeni iz kovine in lahko izboljšajo mehanske lastnosti izdelkov, kot so prevodnost, toplotna prevodnost ali druge funkcionalne značilnosti.
Najbolje je, da vložek predhodno segrejete, preden ga namestite, vložek pa mora biti nameščen natančno in stabilno, da preprečite premik ali ločitev. V nasprotnem primeru ni mogoče doseči namena uporabe vložkov in lahko povzroči odpad izdelka in celo poškodbo kalupa.
2. Polaganje materiala
Polaganje materiala vpliva na velikost in gostoto izdelka, zato je treba material pred dajanjem v kalup strogo izmeriti z metodo teže, volumetrično metodo in metodo štetja.
Metoda teže je natančna, a okorna in se pogosto uporablja za razdrobljene in vlaknate materiale. Volumetrična metoda ni tako natančna kot utežna metoda, vendar je enostavna za uporabo in se običajno uporablja za merjenje prahu. Metoda štetja se uporablja samo za polaganje preprega.
3. Zapiranje kalupa
Zapiranje kalupa je sestavljeno iz dveh korakov:
1) preden moški kalup pride v stik z materiali: nizek tlak (1-5-3.0MPa) se uporablja za skrajšanje cikla in preprečitev kakršne koli spremembe materiala
2) po stiku moškega kalupa z materiali: hitrost zapiranja kalupa je treba upočasniti in počasi uporabljati visok tlak (15-30MPa), da preprečite poškodbe vložka in povzročite izpust zraka iz kalupa
4. Utrjevanje
Proces prehoda materiala iz tekočega stanja v trdo, netopno stanje imenujemo strjevanje termoreaktivnih smol. Hitrost strjevanja je odvisna od hitrosti, pri kateri se komponente z nizko molekulsko maso v smoli pretvorijo v produkte z visoko molekulsko maso, kar pomeni, da je hitrost strjevanja povezana z molekularno strukturo smole.
5. Vzdrževanje tlaka
Proces strjevanja smole v kalupu je vedno pod visoko temperaturo in visokim pritiskom, čas vzdrževanja tlaka pa je v bistvu čas za vzdrževanje temperature in tlaka, kar je popolnoma skladno s hitrostjo utrjevanja. Če je čas vzdrževanja tlaka prekratek, to pomeni prezgodnje ohlajanje in zmanjšanje tlaka, kar lahko privede do nepopolnega strjevanja smole, kar zmanjša mehanske in električne lastnosti ter toplotno odpornost izdelka. Hkrati se bo izdelek po odstranitvi iz kalupa še naprej krčil in se bo zvijal.
6. Odstranjevanje iz kalupa
Izdelke z oblikovalnimi palicami ali določenimi vgrajenimi deli je treba najprej odviti s posebnim orodjem, preden jih odstranite iz kalupa.
8. Čiščenje plesni
Kalup je treba očistiti po vsaki proizvodnji, da se izognete morebitnim ostankom materiala v kalupu. Po čiščenju lahko nanesete ločilno sredstvo za naslednji model.
Glavne prednosti uporabe kompresijskega oblikovanja za kompozitni material iz ogljikovih vlaken:
1. Visoka proizvodna učinkovitost, enostavna specializacija in avtomatizirana proizvodnja
2. Izdelek ima visoko dimenzijsko natančnost in dobro ponovljivost
3. Površina je gladka in ne zahteva veliko naknadne obdelave
4. Zmožnost oblikovanja izdelkov s kompleksno strukturo v enem zamahu
5. Cena je nizka za množično proizvodnjo
Slabosti oblikovanja kompozitnih materialov iz ogljikovih vlaken:
1. Izdelava kalupov je zapletena in naložba je visoka
2. Primerno samo za majhne in srednje velike kompozitne izdelke zaradi velike teže kalupa
Z nenehnim izboljševanjem in razvojem tehnologije obdelave kovin, ravni izdelave stiskalnice in zmogljivosti postopka sintetične smole se tonaža in velikost mize stiskalnice še naprej povečujeta, temperatura in tlak kalupnega materiala pa se prav tako relativno zmanjšata, kar vodi do postopen razvoj oblikovanih izdelkov velikih dimenzij.
Med postopkom oblikovanja je treba posebno pozornost nameniti trem dejavnikom: temperaturi, tlaku in času. Temperatura odločilno vpliva na taljenje, tečenje in strjevanje materialov; Pritisk lahko povzroči, da se plasti preprega ogljikovih vlaken tesneje povežejo; Čas lahko omogoči dovolj časa, da se izdelek v votlini kalupa strdi.
