Šobrīd ir daudz kompozītmateriālu konstrukciju ražošanas procesu, ko var izmantot dažādu konstrukciju ražošanā un ražošanā.Tomēr, ņemot vērā rūpnieciskās ražošanas efektivitāti un ražošanas izmaksas aviācijas nozarē, jo īpaši civilās aviācijas nozarē, ir steidzami jāuzlabo sacietēšanas process, lai samazinātu laiku un izmaksas.Rapid Prototyping ir jauna ražošanas metode, kuras pamatā ir diskrētas un stacked formēšanas principi, kas ir lēta ātrās prototipēšanas tehnoloģija.Kopējās tehnoloģijas ietver presēšanas formēšanu, šķidruma formēšanu un termoplastisku kompozītmateriālu formēšanu.
1. Veidņu presēšanas ātrās prototipēšanas tehnoloģija
Formēšanas ātrās prototipēšanas tehnoloģija ir process, kurā veidnē tiek ievietotas iepriekš sagatavotas sagataves, un pēc veidnes aizvēršanas sagataves tiek sablīvētas un sacietē karsējot un spiežot.Formēšanas ātrums ir ātrs, produkta izmērs ir precīzs, un formēšanas kvalitāte ir stabila un vienmērīga.Apvienojumā ar automatizācijas tehnoloģiju tas var nodrošināt oglekļa šķiedras kompozītmateriālu konstrukciju komponentu masveida ražošanu, automatizāciju un zemu izmaksu ražošanu civilās aviācijas jomā.
Formēšanas soļi:
① Iegūstiet augstas stiprības metāla veidni, kas atbilst ražošanai nepieciešamo detaļu izmēriem, un pēc tam uzstādiet veidni presē un uzsildiet to.
② Sagatavojiet nepieciešamos kompozītmateriālus veidnes formā.Priekšformēšana ir būtisks solis, kas palīdz uzlabot gatavo detaļu veiktspēju.
③ Ievietojiet iepriekš sagatavotās detaļas uzkarsētā veidnē.Pēc tam saspiediet veidni ar ļoti augstu spiedienu, kas parasti ir no 800 psi līdz 2000 psi (atkarībā no detaļas biezuma un izmantotā materiāla veida).
④ Pēc spiediena atlaišanas noņemiet daļu no veidnes un noņemiet visas šķembas.
Formēšanas priekšrocības:
Dažādu iemeslu dēļ liešana ir populāra tehnoloģija.Daļēji tas ir populārs tāpēc, ka tajā tiek izmantoti uzlaboti kompozītmateriāli.Salīdzinājumā ar metāla detaļām šie materiāli bieži ir stiprāki, vieglāki un izturīgāki pret koroziju, kā rezultātā objektiem ir labākas mehāniskās īpašības.
Vēl viena liešanas priekšrocība ir spēja izgatavot ļoti sarežģītas detaļas.Lai gan šī tehnoloģija nevar pilnībā sasniegt plastmasas iesmidzināšanas formēšanas ražošanas ātrumu, tā nodrošina vairāk ģeometrisku formu salīdzinājumā ar tipiskiem laminētiem kompozītmateriāliem.Salīdzinot ar plastmasas iesmidzināšanu, tas ļauj izmantot arī garākas šķiedras, padarot materiālu izturīgāku.Tāpēc liešanu var uzskatīt par vidusceļu starp plastmasas iesmidzināšanu un laminētu kompozītmateriālu ražošanu.
1.1 SMC formēšanas process
SMC ir lokšņu metālu veidojošu kompozītmateriālu, tas ir, lokšņu metālu veidojošu kompozītmateriālu, saīsinājums.Galvenās izejvielas sastāv no SMC speciālās dzijas, nepiesātinātiem sveķiem, piedevām ar zemu saraušanos, pildvielām un dažādām piedevām.60. gadu sākumā tas pirmo reizi parādījās Eiropā.Ap 1965. gadu ASV un Japāna secīgi izstrādāja šo tehnoloģiju.Astoņdesmito gadu beigās Ķīna ieviesa uzlabotas SMC ražošanas līnijas un procesus no ārvalstīm.SMC ir tādas priekšrocības kā izcila elektriskā veiktspēja, izturība pret koroziju, viegls svars un vienkārša un elastīga inženiertehniskā konstrukcija.Tā mehāniskās īpašības var būt salīdzināmas ar noteiktiem metāla materiāliem, tāpēc to plaši izmanto tādās nozarēs kā transports, celtniecība, elektronika un elektrotehnika.
1.2 BMC formēšanas process
1961. gadā tika laists klajā Bayer AG Vācijā izstrādātais nepiesātināto sveķu lokšņu formēšanas maisījums (SMC).1960. gados sāka popularizēt Bulk Molding Compound (BMC), kas Eiropā pazīstams arī kā DMC (Dough Molding Compound), kas agrīnā stadijā (1950. gados) netika sabiezināts;Saskaņā ar amerikāņu definīciju BMC ir sabiezināts BMC.Pēc Eiropas tehnoloģiju pieņemšanas Japāna ir guvusi ievērojamus sasniegumus BMC pielietošanā un attīstībā, un līdz 1980. gadiem tehnoloģija bija kļuvusi ļoti nobriedusi.Līdz šim BMC izmantotā matrica ir bijusi nepiesātinātie poliestera sveķi.
BMC pieder pie termoreaktīvo plastmasu.Pamatojoties uz materiāla īpašībām, iesmidzināšanas formēšanas iekārtas materiāla mucas temperatūra nedrīkst būt pārāk augsta, lai atvieglotu materiāla plūsmu.Tāpēc BMC iesmidzināšanas formēšanas procesā materiāla mucas temperatūras kontrole ir ļoti svarīga, un ir jābūt vadības sistēmai, lai nodrošinātu temperatūras piemērotību, lai sasniegtu optimālo temperatūru no padeves sekcijas līdz uzgalis.
1.3. Policiklopentadiēna (PDCPD) formēšana
Policiklopentadiēna (PDCPD) veidne lielākoties ir tīra matrica, nevis pastiprināta plastmasa.PDCPD formēšanas procesa princips, kas parādījās 1984. gadā, pieder tai pašai kategorijai kā poliuretāna (PU) formēšana, un to pirmo reizi izstrādāja ASV un Japāna.
Telene, Japānas uzņēmuma Zeon Corporation meitas uzņēmums (atrodas Bondū, Francijā), ir guvis lielus panākumus PDCPD pētniecībā un attīstībā un tā komerciālajā darbībā.
Pats RIM formēšanas process ir vieglāk automatizējams, un tam ir zemākas darbaspēka izmaksas, salīdzinot ar tādiem procesiem kā FRP izsmidzināšana, RTM vai SMC.PDCPD RIM izmantotās veidņu izmaksas ir daudz zemākas nekā SMC.Piemēram, Kenworth W900L motora pārsega veidnē tiek izmantots niķeļa apvalks un liets alumīnija serdenis ar zema blīvuma sveķiem, kuru īpatnējais svars ir tikai 1,03, kas ne tikai samazina izmaksas, bet arī samazina svaru.
1.4. Ar šķiedru pastiprinātu termoplastisko kompozītmateriālu tieša tiešsaistes formēšana (LFT-D)
Ap 1990. gadu LFT (Long Fiber Reinforced Thermoplastics Direct) tika ieviests tirgū Eiropā un Amerikā.CPI Company Amerikas Savienotajās Valstīs ir pasaulē pirmā kompānija, kas izstrādā tiešās līnijas kompozītmateriālu, ar garu šķiedru pastiprinātu termoplastisku liešanas iekārtu un atbilstošu tehnoloģiju (LFT-D, Direct In Line Mixing).Tas sāka komerciālu darbību 1991. gadā un ir pasaules līderis šajā jomā.Vācu uzņēmums Diffenbarcher ir pētījis LFT-D tehnoloģiju kopš 1989. gada. Pašlaik galvenokārt ir LFT D, pielāgotais LFT (kas var panākt lokālu pastiprinājumu, pamatojoties uz konstrukcijas spriegumu) un Advanced Surface LFT-D (redzama virsma, augsta virsma). kvalitātes) tehnoloģijas.No ražošanas līnijas viedokļa Diffenbarcher preses līmenis ir ļoti augsts.Uzņēmuma German Cooperation ekstrūzijas sistēma D-LFT ieņem vadošo pozīciju starptautiskā mērogā.
1.5. Bezformu liešanas ražošanas tehnoloģija (PCM)
PCM (Pattern less Casting Manufacturing) ir izstrādājis Tsinghua Universitātes Laser Rapid Prototyping Center.Ātrās prototipēšanas tehnoloģija jāpiemēro tradicionālajos sveķu smilšu liešanas procesos.Pirmkārt, iegūstiet liešanas CAD modeli no daļas CAD modeļa.Liešanas CAD modeļa STL fails ir slāņots, lai iegūtu šķērsgriezuma profila informāciju, ko pēc tam izmanto vadības informācijas ģenerēšanai.Formēšanas procesā pirmā sprausla ar datora vadību precīzi izsmidzina līmi uz katra smilšu slāņa, bet otrā sprausla pa to pašu ceļu izsmidzina katalizatoru.Abi tiek pakļauti savienošanas reakcijai, sacietējot smilšu slāni pa slānim un veidojot kaudzi.Smiltis apgabalā, kur līme un katalizators darbojas kopā, sacietē kopā, bet citās vietās smiltis paliek granulētā stāvoklī.Pēc viena slāņa sacietēšanas tiek savienots nākamais slānis, un pēc visu slāņu savienošanas tiek iegūta telpiskā vienība.Sākotnējās smiltis joprojām ir sausas smiltis vietās, kur līme nav izsmidzināta, tādējādi atvieglojot to noņemšanu.Vidū iztīrot nesacietējušās sausās smiltis, var iegūt liešanas veidni ar noteiktu sieniņu biezumu.Pēc krāsas uzklāšanas vai piesūcināšanas uz smilšu veidnes iekšējās virsmas to var izmantot metāla liešanai.
PCM procesa sacietēšanas temperatūras punkts parasti ir aptuveni 170 ℃.Faktiskā aukstā ieklāšana un aukstā noņemšana, ko izmanto PCM procesā, atšķiras no formēšanas.Aukstā ieklāšana un aukstā noņemšana ietver pakāpenisku prepreg uzklāšanu uz veidnes saskaņā ar izstrādājuma struktūras prasībām, kad veidne atrodas aukstajā galā, un pēc tam veidnes aizvēršanu ar formēšanas presi pēc ieklāšanas, lai nodrošinātu noteiktu spiedienu.Šajā laikā veidne tiek uzkarsēta, izmantojot veidņu temperatūras mašīnu. Parastais process ir temperatūras paaugstināšana no istabas temperatūras līdz 170 ℃, un sildīšanas ātrums ir jāpielāgo atbilstoši dažādiem produktiem.Lielākā daļa no tām ir izgatavotas no šīs plastmasas.Kad pelējuma temperatūra sasniedz iestatīto temperatūru, tiek veikta izolācija un spiediena saglabāšana, lai produkts sacietētu augstā temperatūrā.Pēc sacietēšanas pabeigšanas ir arī jāizmanto veidņu temperatūras mašīna, lai atdzesētu veidnes temperatūru līdz normālai temperatūrai, un sildīšanas ātrums ir iestatīts arī uz 3-5 ℃ / min. Pēc tam turpiniet ar veidnes atvēršanu un daļu ekstrakciju.
2. Šķidruma formēšanas tehnoloģija
Šķidrās formēšanas tehnoloģija (LCM) attiecas uz kompozītmateriālu veidošanas tehnoloģiju sēriju, kas vispirms ievieto sausās šķiedras sagataves slēgtā veidnes dobumā, pēc tam pēc veidnes aizvēršanas veidnes dobumā ievada šķidros sveķus.Zem spiediena sveķi plūst un iemērc šķiedras.Salīdzinot ar karstās presēšanas kārbu formēšanas procesu, LCM ir daudz priekšrocību, piemēram, tas ir piemērots detaļu ražošanai ar augstu izmēru precizitāti un sarežģītu izskatu;Zemas ražošanas izmaksas un vienkārša darbība.
Īpaši pēdējos gados izstrādātais augstspiediena RTM process, HP-RTM (High Pressure Resin Transfer Molding), saīsināti kā HP-RTM formēšanas process.Tas attiecas uz formēšanas procesu, kurā tiek izmantots augstspiediena spiediens, lai sajauktu un ievadītu sveķus vakuuma hermētiskā veidnē, kas iepriekš ieklāta ar šķiedru pastiprinātiem materiāliem un iepriekš iegultiem komponentiem, un pēc tam iegūst kompozītmateriālu izstrādājumus, piepildot ar sveķu plūsmu, impregnējot, sacietējot un noformējot. .Samazinot iesmidzināšanas laiku, ir paredzēts kontrolēt aviācijas strukturālo komponentu izgatavošanas laiku desmitiem minūšu laikā, panākot augstu šķiedru saturu un augstas veiktspējas detaļu ražošanu.
HP-RTM formēšanas process ir viens no kompozītmateriālu veidošanas procesiem, ko plaši izmanto vairākās nozarēs.Tās priekšrocības ir iespēja sasniegt zemas izmaksas, īsu ciklu, masveida ražošanu un augstas kvalitātes ražošanu (ar labu virsmas kvalitāti), salīdzinot ar tradicionālajiem RTM procesiem.To plaši izmanto dažādās nozarēs, piemēram, automobiļu ražošanā, kuģu būvē, lidmašīnu ražošanā, lauksaimniecības mašīnās, dzelzceļa transportā, vēja enerģijas ražošanā, sporta preču ražošanā utt.
3. Termoplastisko kompozītmateriālu formēšanas tehnoloģija
Pēdējos gados termoplastiskie kompozītmateriāli ir kļuvuši par pētniecības centru kompozītmateriālu ražošanas jomā gan vietējā, gan starptautiskā mērogā, pateicoties to priekšrocībām: augsta triecienizturība, augsta izturība, augsta izturība pret bojājumiem un laba karstumizturība.Metināšana ar termoplastiskiem kompozītmateriāliem var ievērojami samazināt kniežu un skrūvju savienojumu skaitu gaisa kuģu konstrukcijās, ievērojami uzlabojot ražošanas efektivitāti un samazinot ražošanas izmaksas.Saskaņā ar Airframe Collins Aerospace, pirmās klases gaisa kuģu konstrukciju piegādātāja datiem, metināmām termoplastiskām konstrukcijām, kas nav karsti presētas, var saīsināt ražošanas ciklu par 80%, salīdzinot ar metāla un termoreaktīvo kompozītmateriālu komponentiem.
Vispiemērotākā materiālu daudzuma izmantošana, ekonomiskākā procesa izvēle, produktu izmantošana atbilstošās daļās, iepriekš noteiktu dizaina mērķu sasniegšana un produktu ideālas veiktspējas izmaksu attiecības sasniegšana vienmēr ir bijis virziens. centienus kompozītmateriālu praktiķiem.Es uzskatu, ka nākotnē tiks izstrādāti vairāk liešanas procesu, lai apmierinātu ražošanas dizaina vajadzības.
Izlikšanas laiks: 21. novembris 2023
