Метод производства (8) – прессование
Углеродное волокно широко используется в аэрокосмической промышленности, инфраструктуре, электромагнитном экранировании, автомобилестроении, добыче нефти и других областях благодаря его преимуществам в отношении сопротивления усталости, высокой термостойкости, высокой прочности, высокому модулю, проводимости, радиационной стойкости, малому коэффициенту теплового расширения, малый вес и т. д. Он обладает высокой гибкостью конструкции и может производиться различными методами производства, включая намотку, экструзию, литье под давлением, ручную укладку и формование. Ниже мы покажем вам более подробную информацию об одном из наиболее распространенных методов производства изделий из углеродного волокна — прессовании.
Этапы метода производства компрессионного литья:
1. Размещение встроенных вставок (если есть)
Закладные детали, как правило, изготавливаются из металла и могут улучшать механические свойства изделий, такие как проводимость, теплопроводность или другие функциональные характеристики.
Лучше всего предварительно нагреть вставку перед ее установкой, и вставка должна быть установлена точно и устойчиво, чтобы предотвратить смещение или отсоединение. В противном случае цель использования вставок не может быть достигнута, а это может привести к браку изделия и даже повреждению пресс-формы.
2. Укладка материала
Укладка материала влияет на размер и плотность изделия, поэтому материал перед заливкой в форму должен быть строго отмерен весовым, объемным и счетным методами.
Весовой метод точен, но неуклюж и часто используется для фрагментированных и волокнистых материалов. Объемный метод не так точен, как весовой, но он прост в эксплуатации и обычно используется для измерения порошка. Счетный метод используется только для укладки препрега.
3. Закрытие формы
Закрытие формы состоит из 2-х шагов:
1) перед контактом пуансона с материалами: используется низкое давление (1-5-3.0 МПа) для сокращения цикла и предотвращения замены материала
2) после контакта охватываемой формы с материалами: скорость закрытия формы должна быть снижена, а высокое давление (15-30 МПа) следует использовать медленно, чтобы не повредить вставку и не вызвать выброс воздуха из формы.
4. Отверждение
Процесс перехода материала из жидкого состояния в твердое, нерастворимое состояние называется отверждением термореактивных смол. Скорость отверждения зависит от скорости, с которой низкомолекулярные компоненты смолы превращаются в высокомолекулярные продукты, то есть скорость отверждения связана с молекулярной структурой смолы.
5. Поддержание давления
Процесс отверждения смолы в форме всегда происходит при высокой температуре и высоком давлении, а время поддержания давления, по сути, является временем поддержания температуры и давления, что полностью соответствует скорости отверждения. Если время поддержания давления слишком короткое, что означает преждевременное охлаждение и снижение давления, это может привести к неполному отверждению смолы, снижению механических и электрических свойств, а также термостойкости продукта. В то же время продукт будет продолжать давать усадку и деформироваться после извлечения из формы.
6. Извлечение из формы
Изделия с формообразующими стержнями или отдельными закладными деталями перед извлечением из формы следует предварительно отвинтить специальными инструментами.
8. Очистка пресс-формы
Необходимо очищать форму после каждого производства, чтобы избежать остаточного материала в форме. После очистки можно наносить разделительный состав для следующего литья.
Основные преимущества компрессионного формования композитного материала из углеродного волокна:
1. Высокая эффективность производства, легкая специализация и автоматизированное производство.
2. Продукт имеет высокую точность размеров и хорошую повторяемость.
3. Поверхность гладкая и не требует много постобработки.
4. Способность формовать изделия сложной структуры за один проход
5. Низкая цена для массового производства.
Недостатки литья углеродного композитного материала:
1. Изготовление пресс-форм является сложным процессом, требующим больших инвестиций.
2. Подходит только для малых и средних композитных изделий из-за большого веса пресс-формы.
Благодаря постоянному совершенствованию и развитию технологии обработки металлов, уровня производства прессов и производительности процесса производства синтетических смол, тоннаж и размер стола пресса продолжают увеличиваться, а температура формования и давление формовочного материала также относительно снижаются, что приводит к постепенное освоение крупногабаритных формованных изделий.
В процессе формования особое внимание следует уделять трем факторам: температуре, давлению и времени. Температура оказывает решающее влияние на плавление, течение и затвердевание материалов; Давление может сделать слои препрега из углеродного волокна более плотными; Время может быть достаточным для затвердевания продукта в полости формы.
