Les matèries primeres dels materials compostos inclouen resina, fibra i material bàsic, etc.Hi ha moltes opcions, i cada material té la seva força, rigidesa, duresa i estabilitat tèrmica úniques, i el seu cost i producció també són diferents.
Tanmateix, el material compost en conjunt, el seu rendiment final no només està relacionat amb la matriu i les fibres de resina (i el material bàsic de l'estructura sandvitx), sinó que també està estretament relacionat amb el mètode de disseny i el procés de fabricació dels materials de l'estructura. .
Aquest article introduirà els mètodes de fabricació de compostos d'ús habitual, els principals factors d'influència de cada mètode i com triar les matèries primeres per als diferents processos.
1. Emmotllament per polvorització
Descripció del mètode:Un procés d'emmotllament en el qual el material reforçat amb fibra picada i el sistema de resina es ruixen al motlle al mateix temps, i després es cura a pressió normal per formar un producte compost termoestables.
selecció de material:
Resina: principalment polièster
Fibra: fil de fibra de vidre gruixuda
Material del nucli: cap, s'ha de combinar amb laminats per separat
El principal avantatge:
1) L'artesania té una llarga història
2) Baix cost, posada ràpida de fibra i resina
3) Baix cost del motlle
Principals desavantatges:
1) El tauler laminat és fàcil de formar una zona enriquida amb resina i el pes és relativament elevat
2) Només es poden utilitzar fibres tallades, cosa que limita molt les propietats mecàniques dels laminats
3) Per tal de facilitar la polvorització, la viscositat de la resina ha de ser prou baixa per perdre les propietats mecàniques i tèrmiques del material compost
4) L'alt contingut d'estirè a la resina d'esprai significa més perills potencials per als operadors, i la baixa viscositat significa que la resina és fàcil de penetrar a la roba de treball dels empleats i contactar directament amb la pell.
5) La concentració d'estirè volatilitzat a l'aire és difícil de complir amb els requisits legals
aplicació típica:
Tanca senzilla, panells estructurals de baixa càrrega, com ara carrosseries de cotxes convertibles, carenats de camions, banyeres i embarcacions petites
Descripció del mètode:Impregnar manualment les fibres amb resina.Les fibres es poden reforçar teixint, trenant, cosint o lligant.La posada a mà es fa normalment amb rodets o raspalls, i després la resina s'esprem amb un corró de goma per penetrar les fibres.Els laminats es van curar a pressió normal.
selecció de material:
Resina: no es requereix cap requisit, s'accepten epoxi, polièster, polivinil èster, resina fenòlica
Fibra: cap requisit, però la fibra d'aramida amb un pes base més gran és difícil d'infiltrar a mà.
Material bàsic: cap requisit
El principal avantatge:
1) L'artesania té una llarga història
2) Fàcil d'aprendre
3) Si s'utilitza resina de curat a temperatura ambient, el cost del motlle és baix
4) Gran selecció de materials i proveïdors
5) Alt contingut de fibra, les fibres utilitzades són més llargues que el procés de polvorització
Principals desavantatges:
1) La barreja de resines, el contingut de resina i la qualitat dels laminats estan estretament relacionats amb la competència dels operadors, és difícil obtenir laminats amb baix contingut de resina i baixa porositat.
2) Els perills per a la salut i la seguretat de la resina.Com més baix sigui el pes molecular de la resina de mà, més gran serà l'amenaça potencial per a la salut.Com més baixa sigui la viscositat, més fàcil serà que la resina penetri a la roba de treball dels empleats i contacti directament amb la pell.
3) Si no s'instal·la un bon equip de ventilació, la concentració d'estirè volatilitzat de polièster i polivinil èster a l'aire és difícil de complir amb els requisits legals.
4) La viscositat de la resina manual ha de ser molt baixa, de manera que el contingut d'estirè o altres dissolvents ha de ser alt, perdent així les propietats mecàniques/tèrmiques del material compost.
Aplicacions típiques:pales estàndard d'aerogeneradors, vaixells de producció en sèrie, models arquitectònics
Descripció del mètode:El procés de la bossa de buit és una extensió del procés de col·locació manual esmentat anteriorment, és a dir, una capa de pel·lícula de plàstic es segella al motlle per aspirar el laminat a mà i s'aplica una pressió atmosfèrica al laminat per aconseguir-ho. l'efecte de l'escapament i la compactació.Millorar la qualitat dels materials compostos.
selecció de material:
Resina: principalment resina epoxi i fenòlica, polièster i polivinil èster no són adequats perquè contenen estirè, que es volatilitza a la bomba de buit
Fibra: cap requisit, fins i tot les fibres amb un gran pes base es poden mullar sota pressió
Material bàsic: cap requisit
El principal avantatge:
1) Pot aconseguir un contingut de fibra més alt que el procés estàndard de col·locació manual
2) La porositat és inferior al procés estàndard de posada a mà
3) En condicions de pressió negativa, el flux complet de la resina millora el grau d'humectació de les fibres.Per descomptat, part de la resina serà absorbida pels consumibles al buit
4) Salut i seguretat: el procés de la bossa al buit pot reduir l'alliberament de volàtils durant la curació
Principals desavantatges:
1) Els processos addicionals augmenten el cost de la mà d'obra i dels materials de bosses de buit d'un sol ús
2) Requisits tècnics més elevats per als operadors
3) El control de la barreja de resina i el contingut de resina depèn en gran mesura de la competència de l'operador
4) Tot i que la bossa de buit redueix l'alliberament de volàtils, l'amenaça per a la salut de l'operador encara és superior a la del procés d'infusió o preimpregnat
Aplicacions típiques:iots d'edició limitada d'una sola vegada a gran escala, peces de cotxes de carreres, unió de materials bàsics a la construcció naval
Deyang Yaosheng Composite Material Co., Ltd.és una empresa professional que produeix diversos productes de fibra de vidre.L'empresa produeix principalment fibra de vidre roving, estora de fibra de vidre tallada, tela de fibra de vidre/tela/tela marí, etc. No dubti en contactar amb nosaltres.
Tel: +86 15283895376
Whatsapp: +86 15283895376
Email: yaoshengfiberglass@gmail.com
Descripció del mètode:El procés de bobinat s'utilitza bàsicament per a la fabricació de peces estructurals buides, rodones o ovals, com ara canonades i dipòsits.Després que el feix de fibres estigui impregnat de resina, s'enrotlla al mandril en diverses direccions i el procés està controlat per la màquina de bobinatge i la velocitat del mandril.
selecció de material:
Resina: cap requisit, com ara epoxi, polièster, polivinil èster i resina fenòlica, etc.
Fibra: cap requisit, utilitzeu directament el paquet de fibres de la canilla, no cal teixir ni cosir en un drap de fibra
Material del nucli: cap requisit, però la pell sol ser un material compost d'una sola capa
El principal avantatge:
1) La velocitat de producció és ràpida i és un mètode de capes econòmic i raonable
2) El contingut de resina es pot controlar mesurant la quantitat de resina transportada pel feix de fibres que passa pel dipòsit de resina
3) Minimitzar el cost de la fibra, sense procés de teixit intermedi
4) El rendiment estructural és excel·lent, perquè els paquets de fibres lineals es poden col·locar en diverses direccions de càrrega.
Els principals desavantatges:
1) Aquest procés es limita a estructures buides circulars
2) Les fibres no són fàcils de disposar amb precisió al llarg de la direcció axial del component
3) El cost del motlle masculí de mandril per a peces estructurals grans és relativament elevat
4) La superfície exterior de l'estructura no és la superfície del motlle, de manera que l'estètica és deficient
5) Quan s'utilitza resina de baixa viscositat, s'ha de prestar atenció al rendiment químic i al rendiment de seguretat i salut
Aplicacions típiques:dipòsits d'emmagatzematge de productes químics i canonades de lliurament, bombones, dipòsits de respiració de bombers
Descripció del mètode:El feix de fibres extret de la canilla es submergeix i es passa a través de la placa de calefacció, i la resina s'infiltra a la fibra de la placa de calefacció, i el contingut de resina es controla i, finalment, el material es cura en la forma requerida;aquest producte curat amb forma fixa es talla mecànicament a diverses longituds.Les fibres també poden entrar a la placa calenta en direccions diferents de 0 graus.
La pultrusió és un procés de producció continu, i la secció transversal del producte sol tenir una forma fixa, permetent lleugers canvis.Fixeu el material premullat que passa per la placa calenta i esteneu-lo al motlle per a la curació immediata.Tot i que aquest procés té poca continuïtat, pot canviar la forma de la secció transversal.
selecció de material:
Resina: generalment epoxi, polièster, polivinil èster i resina fenòlica, etc.
Fibra: cap requisit
Material del nucli: no utilitzat habitualment
El principal avantatge:
1) La velocitat de producció és ràpida i és una manera econòmica i raonable de mullar i curar els materials.
2) Control precís del contingut de resina
3) Minimitzar el cost de la fibra, sense procés de teixit intermedi
4) Excel·lent rendiment estructural, perquè els paquets de fibres estan disposats en línia recta i la fracció de volum de fibra és alta
5) L'àrea d'infiltració de fibra es pot segellar completament per reduir l'alliberament de volàtils
Principals desavantatges:
1) Aquest procés limita la forma de la secció transversal
2) El cost de la placa de calefacció és relativament alt
Aplicacions típiques:Bigues i encavallades per a estructures d'habitatges, ponts, escales i tanques
6. Emmotllament per transferència de resina (RTM)
Descripció del mètode:Col·loqueu les fibres seques al motlle inferior, apliqueu pressió per endavant perquè les fibres s'ajustin a la forma del motlle tant com sigui possible i uniu-les;A continuació, fixeu el motlle superior al motlle inferior per formar una cavitat i, a continuació, injecteu la resina a la cavitat del motlle.
Normalment s'utilitza la injecció de resina assistida al buit i la infiltració de fibres, és a dir, el procés d'infusió de resina assistida al buit (VARI).Un cop completada la infiltració de la fibra, es tanca la vàlvula d'introducció de resina i es cura el compost.La injecció i curat de resina es pot fer a temperatura ambient o en condicions de calor.
selecció de material:
Resina: generalment epoxi, polièster, polivinil èster i resina fenòlica, la resina de bismaleimida es pot utilitzar a alta temperatura
Fibra: cap requisit.Les fibres cosides són més adequades per a aquest procés perquè els buits del feix de fibres faciliten la transferència de resina;hi ha fibres especialment desenvolupades per facilitar el flux de resina
Material del nucli: l'escuma de niu d'abella no és adequada, perquè les cèl·lules de bresca s'ompliran de resina i la pressió farà que l'escuma col·lapse
El principal avantatge:
1) Alta fracció de volum de fibra i baixa porositat
2) Com que la resina està completament segellada, és saludable i segura, i l'entorn operatiu és net i ordenat
3) Reduir l'ús de mà d'obra
4) Els costats superior i inferior de la part estructural són superfícies de motlle, cosa que és fàcil per al tractament superficial posterior
Els principals desavantatges:
1) El motlle utilitzat conjuntament és car i, per suportar una pressió més gran, és pesat i relativament feixuc
2) Limitat a la fabricació de peces petites
3) Les zones no mullades són propenses a aparèixer, donant lloc a una gran quantitat de ferralla
Aplicacions típiques:transbordador espacial petit i complex i peces d'automòbils, seients de tren
7. Altres processos de perfusió – SCRIMP, RIFT, VARTM, etc.
Descripció del mètode:Col·loqueu les fibres seques d'una manera similar al procés RTM, després col·loqueu el drap d'alliberament i la xarxa de drenatge.Un cop finalitzada la disposició, es segella completament amb una bossa de buit i, quan el buit arriba a un determinat requisit, la resina s'introdueix a tota l'estructura de layup.La distribució de la resina en el laminat s'aconsegueix guiant el flux de resina a través de la xarxa de guia, i finalment les fibres seques s'infiltran completament de dalt a baix.
selecció de material:
Resina: generalment resina epoxi, polièster, polièster polivinílic
Fibra: qualsevol fibra comuna.Les fibres cosides són més adequades per a aquest procés, ja que els buits del paquet de fibres acceleren la transferència de resina
Material del nucli: escuma de bresca no aplicable
El principal avantatge:
1) Igual que el procés RTM, però només un costat és la superfície del motlle
2) Un costat del motlle és una bossa de buit, que estalvia molt el cost del motlle i redueix la necessitat que el motlle suporti la pressió
3) Les peces estructurals grans també poden tenir una gran fracció de volum de fibra i baixa porositat
4) Es pot utilitzar el motlle de procés manual estàndard per a aquest procés després de la modificació
5) L'estructura sandvitx es pot modelar alhora
Principals desavantatges:
1) Per a estructures grans, el procés és relativament complicat i les reparacions no es poden evitar
2) La viscositat de la resina ha de ser molt baixa, fet que també redueix les propietats mecàniques
3) Les zones no mullades són propenses a aparèixer, donant lloc a una gran quantitat de ferralla
Aplicacions típiques:Producció de prova de petites embarcacions, panells de carrosseria per a trens i camions, pales d'aerogeneradors
8. Procés preimpregnat – autoclau
Descripció del mètode:La fibra o tela de fibra està impregnada prèviament pel fabricant del material amb una resina que conté un catalitzador, i el mètode de fabricació és un mètode d'alta temperatura i alta pressió o un mètode de dissolució de dissolvents.El catalitzador està latent a temperatura ambient, donant al material una vida útil de setmanes o mesos a temperatura ambient;la refrigeració pot allargar la seva vida útil.
El preimpregnat es pot col·locar a mà o a màquina a la superfície del motlle, després cobrir-lo en una bossa al buit i escalfar-lo a 120-180 °C.Després d'escalfar, la resina pot tornar a fluir i, finalment, curar-se.Es pot utilitzar un autoclau per aplicar pressió addicional al material, normalment fins a 5 atmosferes.
selecció de material:
Resina: normalment també es pot utilitzar resina epoxi, polièster, resina fenòlica, resina resistent a altes temperatures com ara poliimida, èster de cianat i bismaleimida.
Fibra: cap requisit.Es pot utilitzar un paquet de fibres o un drap de fibra
Material del nucli: cap requisit, però l'escuma ha de ser resistent a altes temperatures i alta pressió
El principal avantatge:
1) El proveïdor estableix amb precisió la proporció de resina a agent de curat i contingut de resina, és molt fàcil obtenir laminats amb alt contingut de fibra i baixa porositat
2) El material té excel·lents característiques de salut i seguretat, i l'entorn de treball és net, estalviant potencialment costos d'automatització i mà d'obra
3) El cost de les fibres de material unidireccional es redueix al mínim i no es requereix cap procés intermedi per teixir fibres a la tela
4) El procés de fabricació requereix resina amb alta viscositat i bona humectabilitat, així com propietats mecàniques i tèrmiques optimitzades
5) L'ampliació del temps de treball a temperatura ambient significa que l'optimització estructural i la disposició de formes complexes també són fàcils d'aconseguir
6) Estalvi potencial en costos d'automatització i mà d'obra
Principals desavantatges:
1) El cost dels materials augmenta, però és inevitable per complir els requisits de l'aplicació
2) Es requereix un autoclau per completar el curat, que té un cost elevat, un llarg temps de funcionament i restriccions de mida
3) El motlle ha de suportar altes temperatures de procés i el material bàsic té els mateixos requisits
4) Per a peces més gruixudes, es requereix un prebuit quan es col·loquen preimpregnats per eliminar les bombolles d'aire entre capes
Aplicacions típiques:peces estructurals del transbordador espacial (com ara ales i cues), cotxes de carreres de F1
9. Preimpregnat – procés no autoclau
Descripció del mètode:El procés de fabricació de preimpregnats de curat a baixa temperatura és exactament el mateix que el preimpregnat d'autoclau, la diferència és que les propietats químiques de la resina permeten curar-la a 60-120 °C.
Per a la curació a baixa temperatura de 60 ° C, el temps de treball del material és només d'una setmana;per a catalitzadors d'alta temperatura (>80 °C), el temps de treball pot arribar a diversos mesos.La fluïdesa del sistema de resina permet el curat utilitzant només bosses al buit, evitant l'ús d'autoclaus.
selecció de material:
Resina: Normalment només resina epoxi
Fibra: cap requisit, igual que el preimpregnat tradicional
Material del nucli: cap requisit, però s'ha de prestar una atenció especial quan s'utilitza escuma de PVC estàndard
El principal avantatge:
1) Té tots els avantatges del preimpregnat d'autoclau tradicional ((i.))-((vi.))
2) El material del motlle és barat, com la fusta, perquè la temperatura de curat és baixa
3) El procés de fabricació de peces estructurals grans es simplifica, només cal pressuritzar la bossa de buit, fer circular l'aire calent del forn o el sistema de calefacció d'aire calent del propi motlle per complir els requisits de curat.
4) També es poden utilitzar materials d'escuma comuns i el procés és més madur
5) En comparació amb l'autoclau, el consum d'energia és menor
6) La tecnologia avançada garanteix una bona precisió dimensional i repetibilitat
Principals desavantatges:
1) El cost del material encara és superior al de la fibra seca, tot i que el cost de la resina és inferior al del preimpregnat aeroespacial
2) El motlle ha de suportar una temperatura superior a la del procés d'infusió (80-140 °C)
Aplicacions típiques:Pales d'aerogeneradors d'alt rendiment, grans vaixells i iots de carreres, avions de rescat, components de trens
10. Procés no autoclau de semi-impregnat SPRINT/preimpregnat de feix SparPreg
Descripció del mètode:És difícil descarregar les bombolles d'aire entre capes o capes superposades durant el procés de curat quan s'utilitza preimpregnat en estructures més gruixudes (> 3 mm).Per superar aquesta dificultat, es va introduir la pre-aspiració en el procés d'estratificació, però el temps de procés va augmentar significativament.
En els darrers anys, Gurit ha introduït una sèrie de productes preimpregnats millorats amb tecnologia patentada, que permeten completar la fabricació de laminats més gruixuts d'alta qualitat (baixa porositat) en un sol procés.El semi-preg SPRINT es compon de dues capes de fibra seca entrepantada amb una capa d'estructura sandvitx de pel·lícula de resina.Després de col·locar el material al motlle, la bomba de buit pot drenar-hi completament l'aire abans que la resina s'escalfi i suavitzi i remulli la fibra.solidificat.
Beam prepreg SparPreg és un preimpregnat millorat que, quan es cura al buit, pot eliminar fàcilment les bombolles d'aire del material de dues capes unides.
selecció de material:
Resina: principalment resina epoxi, també hi ha altres resines disponibles
Fibra: cap requisit
Material del nucli: la majoria, però s'ha de prestar especial atenció a les altes temperatures quan s'utilitza escuma de PVC estàndard
El principal avantatge:
1) Per a peces més gruixudes (100 mm), encara es poden obtenir amb precisió una fracció de volum de fibra elevada i una porositat baixa
2) L'estat inicial del sistema de resina és sòlid i el rendiment és excel·lent després de la curació a alta temperatura
3) Permet l'ús de draps de fibra de baix cost de gran pes (com ara 1600 g/m2), augmenta la velocitat de posada i estalvia costos de fabricació
4) El procés és molt avançat, el funcionament és senzill i el contingut de resina es controla amb precisió
Principals desavantatges:
1) El cost del material encara és superior al de la fibra seca, tot i que el cost de la resina és inferior al del preimpregnat aeroespacial
2) El motlle ha de suportar una temperatura superior a la del procés d'infusió (80-140 °C)
Aplicacions típiques:Pales d'aerogeneradors d'alt rendiment, grans vaixells de regata i iots, avions de rescat
Hora de publicació: 13-12-2022
