چگونه LCF PPS می تواند از بین برود؟
در عرصه پلاستیک های مهندسی تخصصی، اگر PEEK جواهر تاج باشد، LCF PPS (پلی فنیلن سولفید تقویت شده با فیبر کربن بلند) گارد رزمی بسیار زرهی است. اهمیت آن در پرداختن به یکی از حل نشدنیترین تضادها در تولید پیشرفته امروزی نهفته است: چگونگی دستیابی به "سبک بودن بسیار" و "سفتی ساختاری بالا" در محیطهای بسیار بالا-و خورنده.
چرا به الیاف کربن "طول" نیاز داریم؟
هنگامی که مهندسان در حال طراحی ماژول مدیریت حرارتی یک وسیله نقلیه با انرژی جدید یا قاب بدنه یک وسیله نقلیه هوایی بدون سرنشین هستند، اغلب در انتخاب مواد با یک معضل مواجه میشوند: فلزات خیلی سنگین هستند و مقاومت در برابر خوردگی ضعیفی دارند، در حالی که پلاستیکهای الیافی کوتاه معمولی سبک وزن هستند، اما مستعد شکستگیهای خستگی تحت مقاومت{{1}ضربه و فرکانس بسیار بالا هستند.
ظهور LCF PPS صرفاً ترکیبی از عملکرد نیست. بلکه نشان دهنده یک تحول اساسی در حالت عملیاتی است.
در تغییر کیفی مکانیکی از "بیرون کشیدن" به "شکستن"در سطح نیروی میکروسکوپی، الیاف کربن کوتاه (SCF) مانند شن در بتن هستند. هنگامی که الیاف تحت فشار بیش از حد قرار می گیرند، تمایل دارند از ماتریکس بیرون کشیده شوند و در نتیجه شکستگی شکننده ایجاد می شود. در حالی که LCF (الیاف کربن بلند) طولی بیش از 5 میلیمتر را در داخل قطعه حفظ میکنند، آنها دیگر موجودیتهای مستقلی نیستند، بلکه در عوض با یکدیگر متصل میشوند تا یک شبکه چارچوب را تشکیل دهند.
تکنیک "زمان-توقف" ضد رئولوژیکی-خستگی فلزات، خزش پلاستیک. اما تحت بارهای طولانی مدت بالای 120 درجه، گرانول های پلاستیکی LCF PPS پایداری ابعادی شگفت انگیزی را نشان می دهند. الیاف کربن بلند مانند «تاندونهای کوچک» بیشماری هستند که محکم روی زنجیرههای مولکولی PPS میچسبند و از تغییر شکل پلاستیکی آنها در طول زمان جلوگیری میکنند.
"نقطه-به-نقطه" در فرآیند تولید
هنر نفوذ: فرآیند Pultrusion
بر خلاف "مخلوط کردن دو پیچ" پلاستیک های اصلاح شده معمولی، گلوله های پلاستیکی LCF PPS باید از فناوری نفوذ نفوذ مذاب استفاده کنند.
چالش ها:سیالیت مذاب PPS بسیار حساس به دما است و بسته فیبر کربن (Tow) از هزاران رشته جداگانه تشکیل شده است که بسیار متراکم است.
هسته فنی:نازل های مخصوص نفوذ باید طراحی شوند. در مدت زمان بسیار کوتاهی، PPS با ویسکوزیته بالا-باید به زور در هر رشته مجزا فشار داده شود تا پوشش رشته ای منفرد حاصل شود. اگر نفوذ ناقص باشد بین الیاف شکاف ایجاد می شود و پس از قالب گیری مقاومت برشی بین لایه به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.
سازش قالب گیری تزریقی: نبرد برای حفظ طول
گلوله های خوب فقط محصولات نیمه تمام هستند و عملکرد نهایی به فرآیند قالب گیری تزریقی بستگی دارد. این یک عملیات فوقالعاده و با کیفیت- بود:
انتخاب پیچ:پیچهای معمولی{0}}برشی باید کنار گذاشته شوند و پیچهای ویژه با نسبت تراکم پایین و شیارهای عمیق انتخاب شوند. مذاب باید به روشی "ملایم" به جلو هل داده شود.
طراحی کانال جریان:هر گونه-خمش زاویه یا سوزن-نقطه دار «ماشین شکستن» الیاف بلند است. طراحی قالب باید از اصل "فشار بزرگ، جریان مقطعی کامل{{3}" پیروی کند، که برش مکانیکی الیاف را تا حد زیادی به حداقل برساند.
LCF PPS: کاربرد در میدان نبرد
منطق کاربرد LCF PPS بسیار واضح است: فقط در مناطقی ظاهر می شود که پلاستیک های مهندسی معمولی "نمی توانند زنده بمانند".
صحنه 1: "منطقه مرده" خوردگی شیمیایی
مورد معمول: پروانه و محفظه پمپ الکترونیکی در سیستم مدیریت حرارتی خودرو.
منطق: خنک کننده مدرن نفوذپذیری بسیار قوی در دماهای بالا دارد. نایلون (PA) آب را جذب می کند و باعث انبساط ابعادی و گیر کردن پروانه می شود. فلزات به پوشش های ضد خوردگی گران قیمت نیاز دارند. PPS ذاتاً در برابر هیدرولیز مقاوم است و اسید-باز، همراه با سفتی بالای LCF، به رهبر مطلق در این زمینه تبدیل شده است.
صحنه 2: "سپر نامرئی" در برابر تداخل الکترومغناطیسی
حالت معمولی: براکتهای رادار موج میلیمتری، پوششهای ماژول IGBT.
منطق: فیبر کربن ذاتا رسانای خوبی است. LCF PPS، در حالی که پشتیبانی ساختاری را فراهم می کند، به طور طبیعی یک شبکه رسانا را تشکیل می دهد و به طور موثر از تداخل الکترومغناطیسی (EMI) محافظت می کند. در مقایسه با "پوشش پلاستیکی + رسانا" یا "قطعات مهر زنی فلزی"، ترکیبی از ساختار و عملکرد را به دست می آورد و هزینه های سیستم را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.
وقتی رزین ترکیبی LCF PPS را بررسی می کنیم، نباید آن را صرفاً به عنوان "پلاستیک قوی تر" ببینیم. این نشان دهنده گامی رو به جلو در زمینه علم مواد به سمت بیونیک - با تقلید از هم افزایی استخوان ها (الیاف بلند) و ماهیچه ها (رزین) است.
برای صنعت تولید، ارزش گرانولهای پلاستیکی LCF PPS به قیمت هر کیلوگرم ذرات مربوط نمیشود، بلکه در قابلیتهای کاهش هزینه سیستماتیکی است که به طراحان ارائه میدهد، مانند «جایگزینی فولاد با پلاستیک، یکپارچهسازی اجزا و حذف پردازش ثانویه». با بلوغ فناوری فیبر کربن بازیافتی، در آینده، کامپوزیت LCF PPS یک چارچوب صنعتی جدید در طیف وسیعتری از زمینهها، از لوازم الکترونیکی مصرفی گرفته تا صنایع کم ارتفاع ایجاد خواهد کرد.
