ترموپلاستیک های تقویت شده فیبر دار (LFRT) برای کاربردهای قالب گیری تزریقی با خواص مکانیکی بالا مورد استفاده قرار می گیرند. با وجودی که تکنولوژی LFRT می تواند خواص قوی، سختی و تاثیرات را فراهم کند، پردازش این ماده نقش مهمی در تعیین اینکه چگونه بخش نهایی می تواند انجام شود.
به منظور موفقیت LFRT، لازم است برخی از ویژگی های منحصر به فرد آن را درک کنید. درک تفاوت های بین LFRT و ترموپلاستیک های تقویت شده به طور متعارف، توسعه تجهیزات، طراحی و پردازش فن آوری را به حداکثر رساندن ارزش و توانایی LFRT رانده است.
تفاوت بین LFRT و کامپوزیت های تقویت شده فیبر کربنی کوتاه و کوتاه سنتی، در طول فیبرها قرار دارد. در LFRT، طول فیبر همان اندازه طول گلوله است. این به این علت است که اکثر LFRT ها به وسیله pultrusion تولید می شوند و نه ترکیبی از ترکیب برش.
در تولید LFRT، رشته های مستمر از روکش های فیبر شیشه ای برای پوشش و اشباع رزین به صورت یک میله تزریق می شوند. پس از خروج از خمیر، نوارهای پیوسته خرد شده یا گلوله می شوند، معمولا برش به طول 10-12 میلی متر. در مقابل، کامپوزیت های کوتاه سیم کشی سنتی فقط حاوی الیاف خرد شده هستند که طول 3 تا 4 میلی متر طول دارند و طول آنها به طور معمول کمتر از 2 میلی متر در اکسترودرهای برش نوعی کاهش می یابد.
طول فیبر در گلوله های LFRT به بهبود خواص مکانیکی مقاومت LFRT - افزایش مقاومت و یا چقرمگی در حالی که حفظ سختی کمک می کند. تا زمانیکه فیبرها در طول فرایند ریخته گری حفظ می شوند، آنها یک "اسکلت داخلی" ایجاد می کنند که خواص مکانیکی فوق العاده ای دارند. با این حال، فرایند ریختن بد می تواند محصولات فیبر بلند را به مواد فیبر نوری تبدیل کند. اگر طول فیبر در طول فرایند ریخته گری به خطر بیافتد، امکان دستیابی به سطح مورد نیاز در عملکرد وجود ندارد.
به منظور حفظ طول فیبر در طول فرایند قالب گیری LFRT، سه جنبه مهم در نظر گرفته شده است: ماشین قالب گیری تزریقی، طراحی بخش و قالب، و شرایط پردازش.
اول، اقدامات احتیاطی تجهیزات
یک سوال که اغلب در مورد پردازش LFRT خواسته می شود این است که آیا می توانیم از تجهیزات موجود در قالب تزریق استفاده کنیم تا این مواد را شکل دهیم. در اکثریت قریب به اتفاق، تجهیزات برای تشکیل کامپوزیت های فیبر مرکب نیز می توانند برای تشکیل LFRT ها استفاده شوند. اگر چه تجهیزات لیزری معمولی کوتاه برای بسیاری از قطعات و محصولات LFRT رضایت بخش است، برخی از اصلاحات در این تجهیزات می تواند به حفظ طول فیبر کمک کند.
یک پیچ عمودی با یک بخش "فیدر فشرده سازی اندازه گیری" معمولی برای این فرایند بسیار مناسب است و از طریق کاهش نسبت فشرده سازی بخش اندازه گیری می توان برش برش های مخرب فیبر را کاهش داد. نسبت تراکم بخش 2: 1 متر برای محصولات LFRT مطلوب است. استفاده از آلیاژهای ویژه برای ساخت پیچ ها، بشکه ها و قطعات دیگر ضروری نیست زیرا پوشیدن LFRT به اندازه ترموپلاستیک های تقویت شده با فیبر شیشه ای سنتی خرد شده نیست.
دستگاه دیگری که ممکن است از بررسی طراحی استفاده کند نوک نازل است. بعضی از مواد ترموپلاستیک به راحتی با نوک نازل مخروطی معکوس کار می کنند که درجه بالا برش را ایجاد می کند به عنوان ماده وارد حفره قالب می شود. با این حال، چنین راهنمایی های نازل به طور قابل توجهی طول فیبر کامپوزیت های فیبر طول را کاهش می دهد. بنابراين توصيه مي شود از نكاتي از سوراخ نازل / سوراخ سوراخ 100 درصدي «جريان آزاد» استفاده كنيد كه اجازه مي دهد تا ايمني طولاني به راحتي از نازل به جزء منتقل شود.
علاوه بر این، قطر نازل و سوراخ دروازه باید ابعادی 5/5 میلی متر (0.250 در) یا بیشتر داشته باشد و هیچ لبه تیز وجود ندارد. مهم است که بدانیم چطور جریان مواد از طریق تجهیزات قالب گیری تزریقی جریان پیدا می کند و تعیین می کند که برش الیاف را شکست دهد.
دوم، طراحی قطعات و قالب
قطعات خوب و طراحی قالب نیز در حفظ طول فیبر LFRT مفید هستند. حذف گوشه های تیز در اطراف یک قسمت از لبه (از جمله دنده ها، کارفرمایان و سایر ویژگی ها) از استرس غیر ضروری در بخش قالب جلوگیری می کند و باعث کاهش میزان الیاف می شود.
قطعات باید از طراحی دیوار اسمی با ضخامت دیوار یکنواخت باشد. تغییرات بزرگتر در ضخامت دیواره می تواند منجر به بسته بندی متناقض و جهت گیری فیبر ناخواسته در قسمت شود. جایی که ضخامت باید ضخیم تر و یا ضخیم تر باشد، تغییرات ناگهانی در ضخامت دیواره باید اجتناب شود تا از تشکیل مناطق بالایی برشی که می توانند الیاف را آسیب برسانند و منبع غلظت استرس شوند. معموال سعی شده دروازه را در دیوار ضخیمتر باز کند و به قسمت نازک جریان یابد، و انتهای پر شدن را در قسمت نازک حفظ می کند.
اصل کلی طراحی پلاستیکی خوب نشان می دهد که نگه داشتن یک ضخامت دیوار کمتر از 4 میلی متر (0.160 در) جریان آب خوب و یکنواخت را افزایش می دهد و احتمال سینک ها و حفره ها را کاهش می دهد. برای ترکیبات LFRT، ضخامت دیواره بهینه معمولا 3 میلیمتر (0.120 در) و ضخامت حداقل 2 میلیمتر (0.080 در) است. هنگامی که ضخامت دیواره کمتر از 2 میلیمتر است، احتمال شکستن فیبر ها 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. هنگامی که دونده ها و دروازه ها مواد را به حفره هدایت می کنند، اگر به درستی طراحی نشده باشند، در این مناطق آسیب های زیادی می تواند ایجاد کند.
هنگام طراحی یک قالب برای تشکیل یک ترکیب LFRT، دونده کامل شعاعی با حداقل قطر 5.5 میلیمتر (0.250 در) مطلوب است. علاوه بر کانال تمام دور، هر شکل دیگری از کانال جریان دارای گوشه های تیز است که باعث افزایش استرس در فرآیند تشکیل می شود و اثر تقویت کننده فیبر شیشه ای را از بین می برد. 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 مواد را در حفره قرار ندهد. دروازه در سطح بخشی باید 90 درجه چرخانده شود تا از شروع شکستن فیبر جلوگیری شود و خواص مکانیکی را کاهش دهد.
در نهایت، توجه به محل خطوط تلفیقی و نحوه تاثیر آنها بر روی ناحیه ای است که قطعات مورد استفاده در هنگام بارگذاری (یا استرس) تحت تاثیر قرار می گیرند. خط همجوشی باید به یک منطقه منتقل شود که در آن سطح استرس با یک طرح منطقی دروازه تخمین زده می شود.
تجزیه و تحلیل پر شدن کامپیوتر می تواند تعیین کند که این خطوط همجوشی قرار گرفته است. تجزیه و تحلیل عناصر محدود (Structural finite element analysis) (FEA) می تواند برای مقایسه موقعیت استرس بالا و محل خط تلفیقی که در تجزیه و تحلیل پر شدن تعیین شده است، استفاده شود.
لازم به ذکر است که این قطعات و قالب های قالب تنها توصیه می شوند. نمونه های بسیاری از اجزای تشکیل دهنده دارای بشقاب های نازک، تغییرات ضخامت دیواره و ویژگی های خوب یا خوب هستند که از ترکیبات LFRT برای دستیابی به عملکرد خوب استفاده می کنند. با این حال، بیشتر از این توصیه ها، زمان و تلاش بیشتری برای اطمینان حاصل شود که مزایای کامل فن آوری طولانی فیبر تحقق یابد.
سوم، شرایط پردازش
شرایط پردازش کلید موفقیت LFRT است. تا زمانی که شرایط پردازش صحیح مورد استفاده قرار گیرد، می توان از یک دستگاه قالب گیری تزریقی عمومی و یک قالب به درستی طراحی شده برای تهیه قطعات LFRT استفاده کرد. به عبارت دیگر، حتی اگر با تجهیزات مناسب و طراحی قالب، اگر شرایط ضعیف پردازش مورد استفاده قرار گیرد، ممکن است طول فیبر رنج ببرد. این نیاز به درک اینکه فیبر در طی روند ریختن مواجه خواهد شد و مناطقی را شناسایی کند که برش فیبر بیش از حد ایجاد می شود.
اول، فشار به عقب را کنترل کنید. فشار بالا فشار یک نیروی برشی بزرگ را بر روی ماده ایجاد می کند که طول فیبر را کاهش می دهد. با توجه به شروع فشار صفر و فقط افزایش آن تا زمانی که پیچ در طول فرایند تغذیه به طور یکنواخره عقب نشینی شود، استفاده از فشار برگشتی 1.5 تا 2.5 bar (20 تا 50 psi) معمولا برای دریافت تغذیه سازگار است.
سرعت پیچ نیز اثر منفی دارد. سریعتر پیچ را چرخانده، به احتمال زیاد مواد جامد و بدون رطوبت به بخش فشرده سازی پیچ وارد می شوند و باعث آسیب فیبری می شوند. همانند توصیه هایی برای فشار برگشت، باید آن را تا حد امکان سریع نگه داشته و برای حداقل میزان لازم برای پر کردن پیچ ثابت شود. هنگام تشکیل ترکیبات LFRT، سرعت پیچ از 30 تا 70 r / min معمول است.
در فرآیند قالب گیری تزریقی، ذوب شدن از طریق دو عامل که با هم کار می کنند، بر می گردد: برش و گرما. از آنجا که هدف حفاظت از طول فیبر در LFRT با کاهش برش، گرما بیشتر مورد نیاز است. با توجه به سیستم رزین، دمای ترکیبات پردازش LFRT معمولا 10-30 درجه سانتیگراد بالاتر از ترکیب مرکب متداول است.
با این حال، قبل از به سادگی افزایش دمای بشکه در تمام طول زمان، 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 دما در قیف بالاتر باشد. معکوس توزیع دما اجازه می دهد که گلوله های LFRT قبل از وارد شدن به بخش فشرده سازی برش برش کوچک، نرم شده و ذوب شوند، در نتیجه موجب کاهش طول فیبر می شود.
