Pada masa ini, terdapat banyak proses pembuatan untuk struktur bahan komposit, yang boleh digunakan untuk pengeluaran dan pembuatan struktur yang berbeza.Walau bagaimanapun, memandangkan kecekapan pengeluaran perindustrian dan kos pengeluaran industri penerbangan, terutamanya pesawat awam, adalah penting untuk menambah baik proses pengawetan untuk mengurangkan masa dan kos.Rapid Prototyping ialah kaedah pembuatan baharu berdasarkan prinsip pembentukan diskret dan bertindan, iaitu teknologi prototaip pantas kos rendah.Teknologi biasa termasuk pengacuan mampatan, pembentukan cecair, dan pembentukan bahan komposit termoplastik.
1. Teknologi prototaip pantas menekan acuan
Teknologi pengacuan prototaip pantas ialah satu proses yang meletakkan kosong prepreg pra-diletakkan dalam acuan acuan, dan selepas acuan ditutup, kosong dipadatkan dan dipadatkan melalui pemanasan dan tekanan.Kelajuan pengacuan adalah pantas, saiz produk adalah tepat, dan kualiti pengacuan adalah stabil dan seragam.Digabungkan dengan teknologi automasi, ia boleh mencapai pengeluaran besar-besaran, automasi, dan pembuatan kos rendah komponen struktur komposit gentian karbon dalam bidang penerbangan awam.
Langkah-langkah membentuk:
① Dapatkan acuan logam berkekuatan tinggi yang sepadan dengan dimensi bahagian yang diperlukan untuk pengeluaran, dan kemudian pasangkan acuan dalam penekan dan panaskannya.
② Bentukkan bahan komposit yang diperlukan ke dalam bentuk acuan.Pembentukan awal ialah langkah penting yang membantu meningkatkan prestasi bahagian siap.
③ Masukkan bahagian yang telah dibentuk ke dalam acuan yang dipanaskan.Kemudian mampatkan acuan pada tekanan yang sangat tinggi, biasanya antara 800psi hingga 2000psi (bergantung kepada ketebalan bahagian dan jenis bahan yang digunakan).
④ Selepas melepaskan tekanan, keluarkan bahagian dari acuan dan keluarkan sebarang burr.
Kelebihan acuan:
Untuk pelbagai sebab, pengacuan adalah teknologi yang popular.Sebahagian daripada sebab mengapa ia popular adalah kerana ia menggunakan bahan komposit termaju.Berbanding dengan bahagian logam, bahan ini selalunya lebih kuat, ringan dan lebih tahan kakisan, menghasilkan objek dengan sifat mekanikal yang lebih baik.
Satu lagi kelebihan pengacuan ialah keupayaannya untuk mengeluarkan bahagian yang sangat kompleks.Walaupun teknologi ini tidak dapat mencapai kelajuan pengeluaran sepenuhnya pengacuan suntikan plastik, ia memberikan lebih banyak bentuk geometri berbanding dengan bahan komposit berlamina biasa.Berbanding dengan pengacuan suntikan plastik, ia juga membolehkan gentian yang lebih panjang, menjadikan bahan lebih kuat.Oleh itu, pengacuan boleh dilihat sebagai jalan tengah antara pengacuan suntikan plastik dan pembuatan bahan komposit berlamina.
1.1 Proses Pembentukan SMC
SMC ialah singkatan untuk kepingan logam membentuk bahan komposit, iaitu kepingan logam membentuk bahan komposit.Bahan mentah utama terdiri daripada benang khas SMC, resin tak tepu, aditif pengecutan rendah, pengisi, dan pelbagai aditif.Pada awal 1960-an, ia mula-mula muncul di Eropah.Sekitar tahun 1965, Amerika Syarikat dan Jepun telah membangunkan teknologi ini secara berturut-turut.Pada akhir 1980-an, China memperkenalkan barisan pengeluaran dan proses SMC termaju dari luar negara.SMC mempunyai kelebihan seperti prestasi elektrik yang unggul, rintangan kakisan, ringan, dan reka bentuk kejuruteraan yang ringkas dan fleksibel.Sifat mekanikalnya boleh dibandingkan dengan bahan logam tertentu, jadi ia digunakan secara meluas dalam industri seperti pengangkutan, pembinaan, elektronik, dan kejuruteraan elektrik.
1.2 Proses Pembentukan BMC
Pada tahun 1961, sebatian acuan lembaran resin tak tepu (SMC) yang dibangunkan oleh Bayer AG di Jerman telah dilancarkan.Pada 1960-an, Bulk Molding Compound (BMC) mula dipromosikan, juga dikenali sebagai DMC (Dough Molding Compound) di Eropah, yang tidak menebal pada peringkat awalnya (1950-an);Menurut definisi Amerika, BMC ialah BMC yang menebal.Selepas menerima teknologi Eropah, Jepun telah membuat pencapaian yang ketara dalam aplikasi dan pembangunan BMC, dan menjelang 1980-an, teknologi itu telah menjadi sangat matang.Setakat ini, matriks yang digunakan dalam BMC ialah resin poliester tak tepu.
BMC tergolong dalam plastik termoset.Berdasarkan ciri-ciri bahan, suhu tong bahan mesin pengacuan suntikan tidak boleh terlalu tinggi untuk memudahkan aliran bahan.Oleh itu, dalam proses pengacuan suntikan BMC, mengawal suhu tong bahan adalah sangat penting, dan sistem kawalan mesti disediakan untuk memastikan kesesuaian suhu, untuk mencapai suhu optimum dari bahagian penyusuan ke bahagian suapan. muncung.
1.3 Pengacuan Polycyclopentadiena (PDCPD).
Pengacuan Polycyclopentadiene (PDCPD) kebanyakannya adalah matriks tulen dan bukannya plastik bertetulang.Prinsip proses pengacuan PDCPD, yang muncul pada tahun 1984, tergolong dalam kategori yang sama seperti pengacuan poliuretana (PU), dan pertama kali dibangunkan oleh Amerika Syarikat dan Jepun.
Telene, anak syarikat Jepun Zeon Corporation (terletak di Bondues, Perancis), telah mencapai kejayaan besar dalam penyelidikan dan pembangunan PDCPD dan operasi komersialnya.
Proses pengacuan RIM itu sendiri lebih mudah untuk diautomasikan dan mempunyai kos buruh yang lebih rendah berbanding proses seperti penyemburan FRP, RTM, atau SMC.Kos acuan yang digunakan oleh PDCPD RIM jauh lebih rendah daripada SMC.Sebagai contoh, acuan hud enjin Kenworth W900L menggunakan cangkang nikel dan teras aluminium tuang, dengan resin ketumpatan rendah dengan graviti tentu hanya 1.03, yang bukan sahaja mengurangkan kos tetapi juga mengurangkan berat.
1.4 Pembentukan Dalam Talian Terus Bahan Komposit Termoplastik Bertetulang Gentian (LFT-D)
Sekitar tahun 1990, LFT (Long Fiber Reinforced Thermoplastics Direct) telah diperkenalkan ke pasaran di Eropah dan Amerika.Syarikat CPI di Amerika Syarikat ialah syarikat pertama di dunia yang membangunkan peralatan pengacuan termoplastik bertetulang gentian panjang bertetulang terus dan teknologi yang sepadan (LFT-D, Direct In Line Mixing).Ia memasuki operasi komersial pada tahun 1991 dan merupakan peneraju global dalam bidang ini.Diffenbarcher, sebuah syarikat Jerman, telah menyelidik teknologi LFT-D sejak 1989. Pada masa ini, terdapat terutamanya LFT D, LFT Disesuaikan (yang boleh mencapai tetulang tempatan berdasarkan tegasan struktur), dan Advanced Surface LFT-D (permukaan kelihatan, permukaan tinggi kualiti) teknologi.Dari perspektif barisan pengeluaran, tahap akhbar Diffenbarcher adalah sangat tinggi.Sistem penyemperitan D-LFT syarikat German Coperation berada di kedudukan terkemuka di peringkat antarabangsa.
1.5 Teknologi Pembuatan Tuangan Tanpa Acuan (PCM)
PCM (Pattern less Casting Manufacturing) dibangunkan oleh Pusat Prototaip Laser Rapid Universiti Tsinghua.Teknologi prototaip pantas harus digunakan untuk proses penuangan pasir resin tradisional.Pertama, dapatkan model CAD tuangan daripada model CAD bahagian.Fail STL model CAD pemutus berlapis untuk mendapatkan maklumat profil keratan rentas, yang kemudiannya digunakan untuk menjana maklumat kawalan.Semasa proses pengacuan, muncung pertama menyembur pelekat dengan tepat pada setiap lapisan pasir dengan kawalan komputer, manakala muncung kedua menyembur pemangkin di sepanjang laluan yang sama.Kedua-duanya menjalani tindak balas ikatan, menguatkan lapisan pasir demi lapisan dan membentuk longgokan.Pasir di kawasan di mana pelekat dan pemangkin berfungsi bersama-sama dipejal bersama, manakala pasir di kawasan lain kekal dalam keadaan berbutir.Selepas menyembuhkan satu lapisan, lapisan seterusnya diikat, dan selepas semua lapisan diikat, entiti spatial diperoleh.Pasir asal masih pasir kering di kawasan di mana pelekat tidak disembur, menjadikannya lebih mudah untuk ditanggalkan.Dengan membersihkan pasir kering yang tidak diawet di tengah, acuan tuangan dengan ketebalan dinding tertentu boleh diperolehi.Selepas menggunakan atau meresapi cat pada permukaan dalaman acuan pasir, ia boleh digunakan untuk menuang logam.
Titik suhu pengawetan proses PCM biasanya sekitar 170 ℃.Peletakan sejuk dan pelucutan sejuk sebenar yang digunakan dalam proses PCM adalah berbeza daripada pengacuan.Peletakan sejuk dan pelucutan sejuk melibatkan secara beransur-ansur meletakkan prepreg pada acuan mengikut keperluan struktur produk apabila acuan berada di hujung sejuk, dan kemudian menutup acuan dengan penekan membentuk selepas peletakan selesai untuk memberikan tekanan tertentu.Pada masa ini, acuan dipanaskan menggunakan mesin suhu acuan, Proses biasa adalah untuk menaikkan suhu dari suhu bilik kepada 170 ℃, dan kadar pemanasan perlu diselaraskan mengikut produk yang berbeza.Kebanyakannya diperbuat daripada plastik ini.Apabila suhu acuan mencapai suhu yang ditetapkan, penebat dan pemeliharaan tekanan dijalankan untuk menyembuhkan produk pada suhu tinggi.Selepas pengawetan selesai, ia juga perlu menggunakan mesin suhu acuan untuk menyejukkan suhu acuan kepada suhu biasa, dan kadar pemanasan juga ditetapkan pada 3-5 ℃/min, Kemudian teruskan dengan pembukaan acuan dan pengekstrakan bahagian.
2. Teknologi membentuk cecair
Teknologi pembentukan cecair (LCM) merujuk kepada satu siri teknologi pembentukan bahan komposit yang mula-mula meletakkan prabentuk gentian kering dalam rongga acuan tertutup, kemudian menyuntik resin cecair ke dalam rongga acuan selepas penutupan acuan.Di bawah tekanan, resin mengalir dan merendam gentian.Berbanding dengan proses pembentukan tin penekan panas, LCM mempunyai banyak kelebihan, seperti sesuai untuk pembuatan bahagian dengan ketepatan dimensi tinggi dan rupa yang kompleks;Kos pembuatan yang rendah dan operasi yang mudah.
Terutamanya proses RTM tekanan tinggi yang dibangunkan dalam beberapa tahun kebelakangan ini, HP-RTM (High Pressure Resin Transfer Molding), disingkatkan sebagai proses pengacuan HP-RTM.Ia merujuk kepada proses pengacuan menggunakan tekanan tekanan tinggi untuk mencampur dan menyuntik resin ke dalam acuan bermeterai vakum yang telah diletakkan dengan bahan bertetulang gentian dan komponen pra tertanam, dan kemudian mendapatkan produk bahan komposit melalui pengisian aliran resin, impregnasi, pengawetan, dan pembongkaran. .Dengan mengurangkan masa suntikan, ia dijangka mengawal masa pembuatan komponen struktur penerbangan dalam masa berpuluh-puluh minit, mencapai kandungan gentian tinggi dan pembuatan bahagian berprestasi tinggi.
Proses pembentukan HP-RTM adalah salah satu proses pembentukan bahan komposit yang digunakan secara meluas dalam pelbagai industri.Kelebihannya terletak pada kemungkinan mencapai kos rendah, kitaran pendek, pengeluaran besar-besaran, dan pengeluaran berkualiti tinggi (dengan kualiti permukaan yang baik) berbanding proses RTM tradisional.Ia digunakan secara meluas dalam pelbagai industri seperti pembuatan automotif, pembinaan kapal, pembuatan pesawat, jentera pertanian, pengangkutan kereta api, penjanaan kuasa angin, barangan sukan, dll.
3. Teknologi pembentukan bahan komposit termoplastik
Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, bahan komposit termoplastik telah menjadi tumpuan penyelidikan dalam bidang pembuatan bahan komposit di peringkat domestik dan antarabangsa, kerana kelebihannya iaitu rintangan hentaman tinggi, keliatan tinggi, toleransi kerosakan yang tinggi, dan rintangan haba yang baik.Kimpalan dengan bahan komposit termoplastik boleh mengurangkan dengan ketara bilangan sambungan rivet dan bolt dalam struktur pesawat, meningkatkan kecekapan pengeluaran dengan ketara dan mengurangkan kos pengeluaran.Menurut Airframe Collins Aerospace, pembekal kelas pertama bagi struktur pesawat, struktur termoplastik boleh dikimpal boleh ditekan tanpa panas mempunyai potensi untuk memendekkan kitaran pembuatan sebanyak 80% berbanding komponen komposit logam dan termoset.
Penggunaan jumlah bahan yang paling sesuai, pemilihan proses yang paling menjimatkan, penggunaan produk dalam bahagian yang sesuai, pencapaian matlamat reka bentuk yang telah ditetapkan, dan pencapaian nisbah kos prestasi produk yang ideal sentiasa menjadi hala tuju. usaha untuk pengamal bahan komposit.Saya percaya bahawa lebih banyak proses pengacuan akan dibangunkan pada masa hadapan untuk memenuhi keperluan reka bentuk pengeluaran.
Masa siaran: Nov-21-2023
