Дълготрайните термопластове подсилени с влакна (LFRT) се използват за високоефективни приложения за леене под налягане. Въпреки че технологията LFRT осигурява добра якост, твърдост и ударни свойства, обработката на този материал играе важна роля при определяне на това, което изпълнение може да постигне последната част.
За успешното оформяне на LFRT е необходимо да се разберат някои от техните уникални характеристики. Разбирането на разликите между LFRT и конвенционалните подсилени термопластове доведе до разработването на технологии за оборудване, проектиране и обработка, за да се увеличи максимално стойността и потенциала на LFRT.
Разликата между LFRT и традиционните нарязани къси композити, подсилени със стъклени влакна, се дължи на дължината на влакното. При LFRT дължината на влакното е същата като дължината на пелетата. Това се дължи на факта, че повечето LFRTs се произвеждат чрез pultrusion, а не като sheer compounding. При производството на LFRT непрекъснато теглене на влакна от стъклени влакна първо се изтегля в матрица, която се покрива и се импрегнира със смола. След като излезе от матрицата, непрекъснатата лента от подсилваща пластмаса се нарязва или пелетира, обикновено се нарязва на дължина от 10-12 мм. За разлика от това, конвенционалните къси композити от стъклени влакна съдържат само нарязани нишки с дължина от 3 до 4 мм, които допълнително се редуцират до по-малко от 2 мм при екструдери със срязващ тип.
LFRT обикновено се приготвя чрез пултрусионен процес, импрегниращ непрекъснати снопи от стъклени влакна със смола и след това ги нарязва на дълги пелети. Дължина на стъкленото влакно, равна на дължината на пелетата.
Дължината на влакната в пелети LFRT спомага за подобряване на механичните свойства на LFRT - повишена устойчивост на удар или якост, като същевременно се запазва твърдостта. Докато влакната запазват дължината си по време на процеса на формоване, те образуват "вътрешен скелет", който осигурява превъзходни механични свойства. Въпреки това, лошият процес на формоване може да превърне продуктите с дълги влакна в материали с къси влакна. Ако дължината на влакната се компрометира по време на процеса на формоване, не е възможно да се получи необходимото ниво на производителност.
Фигура преди и след термичното разграждане на части, формовани чрез инжектиране. Светлият цвят е вътрешният скелет, образуван от дългите влакна след изгарянето на смолата, а скелетът запазва формата на детайла. За да се запази дължината на влакната по време на формоване чрез LFRT, има три важни аспекта, които трябва да се имат предвид: машина за леене под налягане, конструкция на части и мухъл и условия за обработка.
01 Предпазни мерки за оборудване
Често задаван въпрос относно обработката на LFRT е дали можем да оформим тези материали, използвайки съществуващото оборудване за шприцоване. В по-голямата част от случаите оборудване за образуване на щапелни влакна може да се използва и за формиране на LFRTs. Докато типичното оборудване за формоване на щапелни влакна е задоволително за повечето части и продукти на LFRT, някои модификации на оборудването могат да бъдат по-добре за поддържане на дължината на влакната.
Универсален винт с типичен разрез "захранване-компресия-измерване" е идеално подходящ за този процес, а разрушителното срязване на влакна може да бъде намалено, като се намали съотношението на сгъстяване на измервателната секция. Съотношението на компресия на измервателната секция от около 2: 1 е най-доброто за продуктите на LFRT. Производството на винтове, бъчви и други компоненти от специални метални сплави не е необходимо, тъй като износването на LFRT не е толкова голямо, колкото конвенционалните нарязани термопластове подсилени със стъклени влакна.
Друго оборудване, което може да се възползва от прегледа на дизайна, е върхът на дюзата. Някои термопластове са по-лесни за наклоняване с обърната конусна дюза, която създава висока степен на срязване, докато материалът се инжектира в кухината на матрицата. Въпреки това, този накрайник на дюзата може значително да намали дължината на влакната на композита с дълги влакна. Поради това се препоръчва да се използва 100% "свободно-протичащ" отвор с накрайник / вентил, който позволява лесен достъп на дълги влакна през дюзата. В допълнение, диаметърът на отворите на дюзите и на входовете трябва да е 5,5 мм (0,250 инча) или повече в размерите им и да няма остри ръбове. Важно е да се разбере как материалът тече през съоръжението за шприцоване и къде е установено, че срязването ще разбие влакното.
02 Проектиране на части и мухъл
Добрата част и дизайн на мухъл също помага да се запази дължината на влакната на LFRT. Елиминирането на острите ъгли около част от ръба, включително ребрата, боксовете и други характеристики, избягва ненужното напрежение в формованата част и намалява износването на влакна. Частите трябва да бъдат с еднаква дебелина на стената, номинална конструкция на стената По-големите промени в дебелината на стените водят до непоследователна запълване и нежелано ориентиране на влакната в частта. Когато е необходим по-дебел или тънък слой, трябва да се избягват рязкото изменение на дебелината на стената, за да се избегне образуването на високи срязвания, които могат да повредят влакната и да се превърнат в източник на концентрация на напрежение. Обикновено се опитайте да отворите портата в по-дебелата стена и да стигнете до тънката част, а крайната част за пълнене се държи в тънката част. Общите насоки за добра пластмасова конструкция предполагат, че запазването на дебелината на стената под 4 мм (0.160 инча) ще спомогне за добър, равномерен поток и ще намали възможността за депресии и кухини. За комплексите LFRT оптималната дебелина на стената обикновено е около 3 мм (0.120 инча), а минималната дебелина е 2 мм (0.080 инча). Когато дебелината на стената е по-малка от 2 mm, се увеличава вероятността от разкъсване на влакната на материала след влизането му в матрицата.
Частите са само един аспект на дизайна и също така е важно да се обмисли как материалът влиза в матрицата. Когато участъците и вратите водят материала в кухината, в тези области може да се стигне до значително повреждане на влакната без подходящ дизайн.
При проектирането на мухъл, който се използва за формоване на LFRT съединения, най-добре е пътеката с най-много филе, с минимален диаметър 5,5 мм (0,250 инча). В допълнение към пълен бегач, всяка друга форма на бегач ще има остри ъгли, те ще увеличат напрежението по време на процеса на формоване, за да се подкопае подсилването на стъклените влакна. Системите за горещ бегач с отворени пътеки са приемливи. Минималната дебелина на вратата трябва да бъде 2 мм (0.080 инча). Ако е възможно, намерете портата по ръба, който не пречи на потока материал в кухината. Разплитането на повърхността на детайла ще изисква 90 градуса за въртене, за да се предотврати разкъсването на влакната и да се намалят механичните свойства. И накрая, обръщайте внимание на местоположението на заваръчните линии и как те влияят на площта под натоварване (или напрежение), когато се използва частта. Линията на сливане трябва да бъде преместена в зоната, където нивото на стрес се очаква да бъде по-ниско с разумно оформление на портата.
Анализът на пълненето на компютъра може да ви помогне да определите къде ще се намират тези разглобяеми връзки. Анализът на структурните крайни елементи (FEA) може да се използва за сравняване на местоположението на високо напрежение с местоположението на сливането, както е определено по време на анализа на пълненето. Трябва да се отбележи, че тези компоненти и дизайн на мухъл са само предложения. Има много примери за компоненти, които имат тънки стени, различна дебелина на стените и деликатни или фини характеристики, които постигат добри резултати с композитни материали от LFRT. Въпреки това, колкото по-далеч от тези предложения, толкова повече време и усилия са посветени на осигуряването на пълните предимства на технологията с дълги влакна.
03 Дизайн на обработката
Условията за обработка са ключът към успеха на LFRT. Докато се използват правилните условия на обработка, е възможно да се използват конвенционални машини за леене под налягане и правилно подготвени форми за приготвени LFRT компоненти. С други думи, дори при подходящо оборудване и дизайн на мухъл, дължината на влакната може да пострада, ако се използват лоши условия на обработка. Това изисква разбиране на условията, при които фибрите ще се сблъскат по време на процеса на формоване и идентифициране на зоната, която ще доведе до прекомерно срязване на влакното.
Първо, наблюдавайте противоналягането. Високото натиск натиска върху материала значителни сили на срязване, което намалява дължината на влакната. Като се има предвид, че като се започне от нулевото противоналягане и се увеличи само за да се позволи на винта да се прибира равномерно по време на хранене, обратно налягане от 1,5-2,5 бара (20-50 psi) обикновено е достатъчно, за да се постигне последователна храна.
Високата скорост на винта също има нежелани ефекти. Колкото по-бързо се завърта винтът, толкова по-вероятно е твърдият и нетъкан материал да навлезе в секцията за сгъстяване на винта, причинявайки увреждане на влакната. Подобно на препоръките за противоналягане, опитайте да запазите скоростта на въртене на най-ниското ниво, необходимо за запълване на винта. При формирането на LFRT комплекси скоростите на винт 30-70 r / min са често срещани.
По време на леене под налягане топенето се осъществява чрез два взаимодействащи фактора: срязване и топлина. Тъй като целта е да се защити дължината на влакната в LFRT чрез намаляване на срязването, ще е необходимо повече топлина. В зависимост от смолната система температурата, при която се обработва LFRT композитът, обикновено е 10 до 30 ° С по-висока от конвенционалните формовъчни съединения.
Въпреки това, преди да се увеличи напълно температурата на бойлера, обърнете внимание на обръщането на температурното разпределение на цевта. Обикновено температурата на бункера се повишава, когато материалът се придвижва от бункера към дюзата, но за LFRT се препоръчва да има по-висока температура в бункера. Инвертираното разпределение на температурата омекотява и топи LFRT пелетите преди да влезе в секцията за сгъстяване на винтовете с високо срязване, като по този начин улеснява задържането на дължината на влакната.
Последната бележка за обработката включва използването на резервен материал. Шлайфането на формована част или дюза обикновено води до по-ниска дължина на влакната, така че добавянето на резервен материал може да повлияе на общата дължина на влакната. За да не се намалят значително механичните свойства, се препоръчва връщането на максималното количество материал да е 5%. По-голямото количество рециклиран материал ще има отрицателно въздействие върху механичните свойства, като якост на удара.
