ترموپلاستیک های تقویت شده فیبر دار (LFRTs) برای کاربردهای قالب گیری تزریقی با کارایی بالا مورد استفاده قرار می گیرند. اگر چه تکنولوژی LFRT دارای خواص قوی، سختی و تاثیری است، پردازش این ماده نقش مهمی در تعیین اینکه چه عملکردی می تواند در بخش نهایی به دست آید.
به منظور موفقیت LFRT، لازم است که برخی از ویژگی های منحصر به فرد آنها را درک کنید. درک تفاوت های بین LFRT و ترموپلاستیک های تقویت شده معمولی، توسعه تجهیزات، طراحی و پردازش فن آوری ها را برای به حداکثر رساندن ارزش و توانایی LFRT رانده است.
تفاوت بین LFRT و کامپوزیت های تقویت شده با فیبر شیشه ای سنتی خرد شده و کوتاه، در طول فیبر قرار دارد. در LFRT، طول فیبر همان اندازه طول گلوله است. این به این علت است که اکثر LFRTs ها به وسیله pultrusion تولید می شوند و نه ترکیب مرکب. در تولید LFRT، یک جفت پیوسته از رول فیبر شیشه ابتدا به یک میله تزریق می شود و با رزین آغشته می شود. پس از خروج از خمیر، نوار پیوسته تقویت کننده پلاستیکی خرد شده و یا خرد شده است، معمولا برش به طول 10 ~ 12mm. در مقابل، کامپوزیت های فشرده کریستالی معمولی کوتاه شامل تنها رشته های خرد شده 3 تا 4 میلی متر طول می باشد که در اکسترودرهای برش نوعی کمتر از 2 میلی متر می باشد.
LFRT معمولا توسط فرآیند pultrusion تهیه می شود، آغشته کردن بسته های فیبر شیشه ای مداوم با رزین، و سپس آنها را به گلوله های طولانی برش. طول فیبر شیشه ای برابر با طول گلوله است.
طول فیبر در گلوله های LFRT به بهبود خواص مکانیکی LFRT - افزایش مقاومت در برابر ضربه یا سختی در حالی که حفظ سختی کمک می کند. تا زمانی که فیبرها طول خود را در طول فرآیند تشکیل حفظ کنند، آنها "اسکلت داخلی" را تشکیل می دهند که خواص مکانیکی فوق العاده ای دارند. با این حال، یک فرایند قالب گیری ضعیف می تواند محصولات فیبر بلند را به مواد فیبر کوتاه تبدیل کند. اگر طول پروسه فیبر در طول فرایند تشکیل سازگار باشد، امکان دستیابی به سطح عملکرد لازم نیست.
شکل قبل و بعد از تجزیه حرارتی قطعات قالب گیری تزریقی. رنگ نور، اسکلت داخلی است که توسط الیاف بلند تشکیل شده است پس از اینکه رزین خاموش می شود، و اسکلت شکل شکل آن را حفظ می کند. به منظور حفظ طول فیبر در قالب قالب سازی LFRT، سه جنبه مهم در نظر گرفته شده است: ماشین قالب گیری تزریقی، طراحی قالب و طراحی قالب و شرایط پردازش.
01 اقدامات احتیاطی دستگاه
یک سوال متداول در مورد پردازش LFRT این است که آیا ما می توانیم این مواد را با استفاده از تجهیزات قالب گیری تزریقی موجود شکل دهیم. در اکثریت قریب به اتفاق، تجهیزات برای تشکیل کامپوزیت فیبرهای اصلی نیز می توانند برای شکل دادن به LFRT ها استفاده شوند. در حالی که تجهیزات ریخته گری معمولی شکل اصلی برای اکثر قطعات و محصولات LFRT رضایت بخش هستند، برخی از اصلاحات در تجهیزات ممکن است برای حفظ طول فیبر مفید باشد.
یک پیچ عمودی با یک بخش "فیدر فشرده سازی متراکم" معمولی برای این فرایند مناسب است و برش فیبری مخرب می تواند با کاهش نسبت فشرده سازی بخش اندازه گیری کاهش یابد. نسبت فشرده سازی بخش اندازه گیری حدود 2: 1 بهترین برای محصولات LFRT است. تولید پیچ ها، بشکه ها و اجزای دیگر از آلیاژهای ویژه خاص ضروری نیست، چرا که LFRT از بین می رود و گرمانرم های تقویت شده فیبر شیشه ای معمولی خرد شده نیستند.
یک قطعه دیگر که ممکن است از بررسی طراحی استفاده شود، نازل نازل است. بعضی از ترموپلاستیک ها با نوک مخروطی معکوس ساده تر می شوند که درجه بالایی از برش را ایجاد می کند، زیرا ماده به داخل حفره قالب تزریق می شود. با این حال، این نکته نازل می تواند به طور قابل توجهی طول فیبر کامپوزیت فیبر بلند را کاهش دهد. از این رو توصیه می شود از 100٪ "آزاد جریان" نکته / نازل دریچه نازل شکاف که اجازه می دهد دسترسی آسان از فیبر های طولانی را از طریق نازل استفاده کنید. علاوه بر این، قطر نازل و سوراخ های دروازه باید 5/5 میلیمتر (0.250 و یا بیشتر) در اندازه های سست و بدون لبه های تیز باشد. مهم است که بدانیم چطور مواد از طریق تجهیزات قالب گیری تزریقی جریان می یابند و در آن مشخص می شود که برش فیبر را برش می دهد.
02 قطعات و طراحی قالب
طراحی خوب و قالب نیز به حفظ فیبر طول LFRT کمک می کند. حذف گوشه های تیز در اطراف بخشی از لبه، از جمله دنده ها، کارفرمایان و دیگر ویژگی ها، اجتناب از استرس های غیر ضروری در بخش قالب و کاهش سایز فیبر. قطعات باید ضخامت دیوار ضخامت اسمی طراحی دیوار. تغییرات بزرگتر در ضخامت دیواره موجب پر شدن ناسازگار و جهت گیری فیبر ناخواسته در بخش می شود. جایی که ضخیم تر و یا ضعیف تر است ضروری است، تغییرات ناگهانی در ضخامت دیواره باید اجتناب شود تا از تشکیل مناطق بالایی برشی که ممکن است به الیاف آسیب برساند و تبدیل به منبع غلظت استرس شوند. معمولا سعی کنید دروازه را در دیوار ضخیمتر باز کنید و به قسمت نازک جریان دهید، انتهای پر شدن در قسمت نازک نگهداری می شود. دستورالعمل های طراحی پلاستیکی خوب نشان می دهد که حفظ ضخامت دیواره زیر 4 میلی متر (0.160 در)، جریان خوب و یکنواخت را ارتقاء می دهد و احتمال افسردگی و حفره ها را کاهش می دهد. برای ترکیبات LFRT، ضخامت دیواره بهینه معمولا حدود 3 میلیمتر (0.120 در) و ضخامت حداقل 2 میلیمتر (0.080 in) است. هنگامی که ضخامت دیواره کمتر از 2 میلی متر است، احتمال شکستن فیبر مواد پس از ورود به قالب افزایش می یابد.
قطعات فقط یک جنبه از طراحی است و همچنین مهم است که در نظر بگیریم که مواد وارد قالب می شوند. وقتی دونده ها و دروازه ها مواد را به داخل حفره منتقل می کنند، در این مناطق، بدون طراحی مناسب، مقدار قابل توجهی از شکست فیبر می تواند رخ دهد.
هنگام طراحی یک قالب که برای ترکیبات ترکیبات LFRT مورد استفاده قرار می گیرد، دونده فیلتری کامل با حداقل قطر 5.5mm (0.250in) است. علاوه بر دونده تمام دور، هر گونه دونده دیگر دارای گوشه های تیز خواهد بود، آنها در طول فرایند ریختن تنش را افزایش می دهند تا تقویت فیبر شیشه ای را تضعیف کنند. سیستم دونده داغ با دونرهای باز قابل قبول است. حداقل ضخامت دروازه باید 2 میلیمتر (0.080 اینچ) باشد. در صورت امکان، دروازه را در امتداد یک لبه قرار دهید تا جریان ماده را در حفره قرار ندهد. برای جلوگیری از شکستن فیبر و کاهش خواص مکانیکی، بر روی سطح جانبی به چرخش 90 درجه نیاز خواهد داشت. در نهایت، توجه به موقعیت خطوط جوش و نحوه تاثیر آنها بر روی ناحیه تحت بار (یا استرس) هنگام استفاده از بخش است. خط همجوشی باید به منطقه منتقل شود که انتظار می رود سطح استرس توسط یک طرح منطقی دروازه پایین باشد.
تجزیه و تحلیل پرکن کامپیوتر می تواند تعیین کند که کدام لینک های قابل اشتعال قرار می گیرد. تجزیه و تحلیل عناصر محدود (Structural finite element) (FEA) می تواند برای مقایسه موقعیت استرس بالا با محل خط تلفیقی که در طول تجزیه و تحلیل پر شدن تعیین شده است، استفاده شود. لازم به ذکر است که این قطعات و قالب های قالب فقط پیشنهاداتی هستند. نمونه های بسیاری از اجزاء دارای دیوارهای نازک، ضخامت دیواره های مختلف و ویژگی های ظریف و یا خوب هستند که عملکرد خوبی با کامپوزیت های LFRT دارند. با این حال، دورتر از این پیشنهادات، زمان و تلاش بیشتری برای تضمین مزایای کامل فن آوری طولانی فیبر اختصاص داده شده است.
03 طراحی پردازش
شرایط پردازش کلید موفقیت LFRT است. تا زمانی که شرایط پردازش صحیح استفاده شود، می توان از ماشین آلات قالب گیری تزریقی معمولی و قالب های مناسب برای اجزای آماده سازی LFRT استفاده کرد. به عبارت دیگر، حتی اگر با تجهیزات مناسب و طراحی قالب، اگر شرایط ضعیف پردازش مورد استفاده قرار گیرد، طول فیبر نیز می تواند رنج ببرد. این نیازمند درک شرایطی است که فیبر در طی فرآیند تشکیل شکل می گیرد و شناسایی ناحیه ای است که برش بیش از حد فیبر ایجاد می کند.
اول، فشار را کنترل کن. فشار بالا فشار باعث ایجاد نیروی برشی بر روی ماده می شود که طول فیبر را کاهش می دهد. با توجه به اینکه از ابتدای فشار برگشتی صفر و افزایش آن فقط برای اینکه بتوانید پیچ را در حین تغذیه به طور مساوی عقب نیندازید، فشار برگشتی 1.5-2.5 باری (20-50 psi) معمولا برای دستیابی به تغذیه سازگار است.
سرعت پیچ نیز اثرات نامطلوب دارد. سریعتر پیچ پیچ می شود، بیشتر احتمال دارد که مواد جامد و بدون رطوبت وارد بخش فشرده سازی پیچ شود که موجب آسیب فیبر شود. همانند توصیه هایی برای فشار کم، سعی کنید سرعت چرخش را در پایین ترین سطح مورد نیاز برای ثابت ماندن پیچ بپوشانید. در تشکیل LFRT مجتمع، سرعت پیچ از 30-70 r / min رایج است.
در طی قالبگیری تزریقی، ذوب بوسیله دو عامل تعامل رخ می دهد: برش و گرما. از آنجا که هدف حفاظت از طول فیبر در LFRT با کاهش برش، گرما بیشتر مورد نیاز است. بسته به سیستم رزین، درجه حرارت که در آن کامپوزیت LFRT پردازش می شود، معمولا 10 تا 30 درجه سانتیگراد بالاتر از ترکیبات قالب گیری معمولی است.
با این حال، قبل از به سادگی افزایش دمای سیلندر به طور کامل، توجه به معکوس کردن توزیع درجه حرارت بشکه. به طور معمول، دمای بشکه زمانی که ماده حرکت می کند از قیف به نازل افزایش می یابد، اما برای LFRT توصیه می شود که دمای بالاتر در قیف داشته باشید. توزیع دما معکوس، قبل از ورود به بخش فشرده سازی پیچ برشی بالایی، گلوله های LFRT را خرد کرده و ذوب می کند، در نتیجه تسکین احتباس طول فیبر را تسهیل می کند.
نکته نهایی مربوط به پردازش شامل استفاده از مواد پشتیبان است. قطعه قالب یا قطعه قطعه قطعه معمولا باعث کاهش طول فیبر می شود، بنابراین اضافه کردن مواد پشتیبان می تواند طول کلی فیبر را تحت تاثیر قرار دهد. به منظور به طور قابل توجهی خواص مکانیکی را کاهش نمی دهد، توصیه می شود برای بازگشت حداکثر مقدار مواد 5٪ است. مقدار بالاتر مواد بازیافتی تاثیر منفی بر خواص مکانیکی مانند مقاومت ضربه خواهد گذاشت.
