Термопластичните елементи, усилени с дълги влакна (LFRT), се използват за леене под налягане с високи механични свойства. Въпреки че технологията LFRT може да осигури добра якост, скованост и ударни свойства, обработката на този материал играе важна роля при определянето на начина на изпълнение на последната част.
За успешното оформяне на LFRT е необходимо да се разберат някои от техните уникални характеристики. Разбирането на разликите между LFRT и конвенционално подсилените 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 състои в дължината на влакната. При LFRT дължината на влакното е същата като дължината на пелетата. Това е така, защото повечето LFRT's се произвеждат чрез pultrusion, а не срязване тип compounding.
При производството на LFRT, непрекъснатите нишки от ровинги от стъклени влакна първо се изтеглят в матрица за покриване и импрегниране на смолата. След излизането от матрицата, непрекъснатите ленти се нарязват или пелетизират, обикновено се нарязват на дължина от 10-12 mm. За разлика от това, традиционните къси композити от стъклени влакна съдържат само нарязани влакна с дължина от 3 до 4 мм и тяхната дължина се редуцира допълнително до типично по-малко от 2 мм при екструдери със срязващ тип.
Дължината на влакната в пелетите LFRT спомага за подобряване на механичните свойства на LFRT - повишена устойчивост на удар или якост, като същевременно се поддържа твърдост. Докато влакната се съхраняват по дължина по време на процеса на формоване, те ще образуват "вътрешен скелет", осигуряващ 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.
За да се запази дължината на влакната по време на процеса на формоване чрез LFRT, има три важни аспекта, които трябва да се имат предвид: машина за леене под налягане, дизайн на част и мухъл и условия на обработка.
Първо, предпазни мерки за оборудване
Един от въпросите, които често се питат за обработката на LFRT, е дали можем да използваме съществуващите съоръжения за леене под налягане, за да ги оформим. В по-голямата част от случаите оборудване за образуване на щапелни влакна може да се използва и за формиране на LFRTs. Въпреки че типичното оборудване за формоване с къси влакна е задоволително за повечето части и продукти на LFRT, някои модификации на оборудването могат да спомогнат по-добре за поддържане на дължината на влакната.
За този процес е много подходящ универсален винт с типичен разрез "захранване с компресионно подаване" и разрушаването на влакна може да бъде намалено, като се намали съотношението на сгъстяване на измервателната секция. Коефициентът на компресия на сегмента от 2 метра е оптимален за продуктите на LFRT. Използването на специални метални сплави за производството на винтове, бъчви и други части не е необходимо, тъй като износването на LFRT не е толкова голямо, колкото традиционните нарязани термопластове от стъклени влакна.
Друго устройство, което може да се възползва от прегледа на дизайна, е върхът на дюзата. Някои термопластични материали се обработват по-лесно с реверсивен назъбен накрайник на дюзата, което създава висока степен на срязване, когато материалът се впръсква в кухината на матрицата. Но такива върхове на дюзите значително намаляват дължината на влакната на дълги влакна композити. Затова се препоръчва да се използва структура на върха / клапана с дюза с 100% "свободен поток", която позволява дълги влакна лесно да преминават през дюзата в компонента.
В допълнение, диаметърът на дюзата и отвора на вратата трябва да имат свободен размер от 5,5 мм (0,250 инча) или повече и няма остър ръб. Важно е да се разбере как материалът тече през съоръжението за шприцоване и да определи къде ще счупи влакната.
Второ, дизайн на части и мухъл
Добрите части и дизайнът на мухъл също са полезни при поддържането на дължината на влакната на LFRT. Елиминирането на острите ъгли около част от ръба (включително ребрата, издатините и други елементи) избягва ненужното напрежение в формованата част и намалява износването на влакна.
Частите трябва да са с номинална конструкция на стената с еднаква дебелина на стената. По-големи промени в дебелината на стените могат да доведат до непоследователна опаковка и нежелано ориентиране на влакната в частта. Когато дебелината трябва да е по-дебела или по-тънка, трябва да се избягват внезапни промени в дебелината на стените, за да се избегне образуването на високи срязващи места, които могат да повредят влакната и да се превърнат в източник на концентрация на напрежение. Обикновено се опитва да отвори портата в по-дебелата стена и да тече към тънката част, като запази края на пълненето в тънката част.
Общият принцип на добрия пластичен дизайн предполага, че поддържането на дебелина на стената по-малка от 4 мм (0.160 инча) ще спомогне за добър и равномерен поток и ще намали възможността за мивки и кухини. За LFRT съединения оптималната дебелина на стената обикновено е около 3 mm (0.120 in) и минималната дебелина е 2 mm (0.080 in). Когато дебелината на стената е по-малка от 2 мм, вероятността за разкъсване на влакната след влизане в матрицата се увеличава.
Частите са само един аспект на дизайна и също така е важно да се обмисли как материалът влиза в матрицата. Когато участъците и вратите направляват материала в кухината, в тези области може да възникне голямо количество фибри, ако не е правилно проектирано.
При проектиране на матрица за образуване на LFRT съединение, пътеполагащото устройство е оптимално с минимален диаметър 5,5 mm (0,250 инча). В допълнение към пълния канал, всяка друга форма на канал за поток ще има остри ъгли, които ще увеличат напрежението по време на процеса на формоване и ще унищожат усилващия ефект на стъкленото влакно. Системите за горещи бегачи с отворени пътеки са приемливи.
Минималната дебелина на вратата трябва да бъде 2 мм (0.080 инча). Ако е възможно, поставете портата по ръба, който не пречи на потока материал в кухината. Порталът на повърхността на детайла ще трябва да се завърти на 90 °, за да се предотврати проникването на влакна и да се разрушат механичните свойства.
И накрая, обръщайте внимание на местоположението на линиите на термоядрения синтез и как те засягат зоната, в която частите са подложени на натоварване (или натоварване), когато се използват. Линията за сливане трябва да бъде преместена в област, където се очаква нивото на напрежение да бъде по-ниско чрез рационално оформление на портата.
Анализът на компютърен пълнеж може да помогне да се определи къде ще бъдат разположени тези линии на синтез. Анализът на структурните крайни елементи (FEA) може да се използва за сравняване на местоположението на високото напрежение и местоположението на линията на сливане, както е определено в анализа на пълненето.
Трябва да се отбележи, че тези части и дизайн на мухъл са само препоръки. Има много примери за компоненти, които имат тънки стени, вариации на дебелината на стените и фини или фини характеристики, които използват LFRT съединения, за да постигнат добри резултати. Въпреки това, колкото по-далече от тези препоръки, толкова повече време и усилия са необходими, за да се гарантира, че се реализират пълните ползи от технологията с дълги влакна.
Трето, условия за обработка
Условията за обработка са ключът към успеха на LFRT. Докато се използват правилните условия за обработка, възможно е да се използва машина за леене под налягане с общо предназначение и правилно разработена форма за приготвяне на LFRT части. 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 какво ще се случи с фибрите по време на процеса на формоване и идентифициране на области, които ще причинят прекомерно срязване на влакната.
Първо, наблюдавайте противоналягането. Високото противоналягане създава голяма сила на срязване върху материала, която ще намали дължината на влакната. Като се има предвид, че се започва от нулево противоналягане и се увеличава само докато винтът е равномерно прибран по време на процеса на подаване, обикновено се използва обратно налягане от 1,5 до 2,5 бара (20 до 50 psi), за да се постигне последователно подаване.
Високата скорост на винта също има неблагоприятен ефект. Колкото по-бързо завърта винтът, толкова по-вероятно е твърдият и нетъкан материал да навлезе в секцията за сгъстяване на винтовете и да причини повреда на влакното. Подобно на препоръките за обратно налягане, трябва да се поддържа възможно най-бързо, за да се стабилизира минималният размер, необходим за запълване на винта. Когато се формоват LFRT съединения, често срещани са скорости на винт от 30 до 70 r / min.
При процеса на леене под налягане топенето се осъществява чрез два фактора, които действат заедно: срязване и топлина. Тъй като целта е да се защити дължината на влакната в LFRT чрез намаляване на срязването, ще е необходимо повече топлина. Съгласно системата на смолата, температурата на обработеното LFRT съединение обикновено е 10-30 ° С по-висока от тази на конвенционалното формовано съединение.
Въпреки това, преди да повдигнете през цялото време температурата на цевта, обърнете внимание на обръщането на разпределението на температурата на цевта. Обикновено температурата на цевта се повишава, когато материалът се движи от бункера към дюзата, но за LFRT се препоръчва температурата да е по-висока в бункера. Обръщането на температурното разпределение позволява LFRT пелетите да се омекотят и да се стопят, преди да влязат в секцията за сгъстяване на винтовете с високо срязване, като по този начин улесняват задържането на дължината на влакната.
