Kompozitné materiály z termoplastických uhlíkových vlákien sa týkajú produktov vytvorených fúziou uhlíkových vlákien a termoplastických živíc. Existujú obrovské rozdiely v obtiažnosti fúzie medzi rôznymi formami uhlíkových vlákien a rôznymi typmi termoplastických živíc a veľké rozdiely sú aj vo výkonnostnej medzere po fúzii. V súčasnosti je výkonnosť kompozitných materiálov vytvorených z kontinuálnych uhlíkových vlákien a termoplastickej polyéteréterketónovej živice vynikajúca a príprava tohto kompozitného materiálu má možnosť sériovej výroby.
V procese výroby termoplastických kompozitných materiálov z uhlíkových vlákien od teórie k praxi je príprava kompozitných materiálov náročnejším článkom a ďalším článkom je, ako jednoducho vyrobiť z kompozitných materiálov časti rôznych tvarov pri zachovaní rovnakej fyzikálnej štruktúry. Výhody integrity a mechanického výkonu. Na vyriešenie problémov vo vyššie uvedených dvoch prepojeniach je potrebný nielen teoretický výskum, ale aj praktické testovanie je nevyhnutné. Aké riešenia spracovania a tvarovania sa v súčasnosti osvedčili ako uskutočniteľné? Zhishang New Materials vás ním prevedú.
Päť procesov formovania termoplastického kompozitu z uhlíkových vlákien, ktoré sú v súčasnosti praktické
1. Formovanie na namáčanie taveniny
Impregnácia taveninou je najlepšou voľbou na prípravu pások impregnovaných kryštalickým polymérom. Jednosmerné, paralelné zväzky vlákien s pevným napätím sa vyťahujú z podávacieho rámu drôtu zariadenia na impregnáciu taveninou a posielajú sa do nádrže na impregnáciu taveninou, aby sa impregnovali termoplastickou živicou. Po prechode cez vysokoteplotnú pec a Po vtlačení do predimpregnovanej pásky horúcim lisovacím valcom sa táto navíja navíjacím systémom do kotúča. Základom procesu impregnácie taveninou je maximalizovať disperziu zväzkov vlákien a plne infiltrovať vnútro zväzkov vlákien.
Pri tomto spôsobe živica v roztavenom stave impregnuje rozptýlené zväzky vlákien pod určitým tlakom. V ideálnom prípade bude vnútro zväzkov vlákien úplne infiltrované a nakoniec sa ochladí, aby sa získal predimpregnovaný laminát alebo predimpregnovaný vláknitý pás. Proces impregnácie taveninou je jednoduchý, počas procesu v podstate nevytvára žiadne prchavé plyny a môže presne kontrolovať obsah vlákien v predimpregnovanom lamináte; avšak impregnačný účinok nie je dobrý v systémoch živíc s vysokou viskozitou a vlákna sa ťažko šíria a dispergujú.
Experiment zistil, že po prechode uhlíkového vlákna cez samonavrhnutú impregnačnú hlavu inštalovanú na jednozávitovkovom extrudéri sa do násypky pridala živica PA66 zmiešaná s antioxidantmi, aby sa roztavila a zmäkčila, čím sa pokrylo súvislé uhlíkové vlákno. , impregnácia na výrobu CF/PA66 prepregových jednosmerných pások s rôznym obsahom uhlíkových vlákien.
2. Vytláčanie-vstrekovanie
V súčasnosti je procesom tvarovania kompozitných materiálov z nasekaných uhlíkových vlákien (SCF) hlavne extrúzne vstrekovanie. Počas procesu formovania sú reologické vlastnosti nasekanej kompozitnej taveniny z uhlíkových vlákien ovplyvnené najmä teplotou spracovania a šmykovým napätím. Keď je teplota spracovania nižšia ako kritická hodnota, zdanlivá viskozita taveniny klesá so zvyšujúcou sa teplotou spracovania; keď prekročí kritickú hodnotu, zdanlivá viskozita sa už výrazne nemení s teplotou spracovania, pričom vykazuje charakteristiky newtonovskej tekutiny a je vhodná na zmiešavanie v tomto čase. Tvarovanie a spracovanie materiálov. Šmyk ovplyvňuje hlavne aktivačnú energiu viskózneho toku taveniny. Čím menšie je šmykové napätie, tým väčšia je aktivačná energia viskózneho toku.
Pridajte PA66, zoskupené nasekané uhlíkové vlákna, kompatibilizátor, aditíva odolné voči opotrebovaniu, antioxidanty atď. do vysokorýchlostného mixéra a premiešajte pri izbovej teplote; potom roztavte a premiešajte zmiešané suroviny cez dvojzávitovkový extrudér. Extrúzia, chladenie vodou, sušenie a potom peletizácia; po vysušení pripravených peliet sa vstrekovaním získal zhlukovaný kompozitný materiál PA66 vystužený SCF.
3. Lisovanie
Lisovanie je vloženie narezaného termoplastického kompozitného predimpregnovaného listu alebo zmiešaného polotovaru obsahujúceho uhlíkové vlákno do formy a potom zahriatie termoplastickej živice nad bod topenia alebo teplotu viskózneho toku, aby sa roztavila, tečie, impregnuje a obalí živicu na vystuženie. vlákna sú pevne spojené cez rozhranie a nakoniec ochladené do tvaru. Táto metóda má výhody jednoduchej obsluhy, vysokej efektívnosti výroby, nízkej spotreby energie a nízkych nákladov.
Experimenty zistili, že kontinuálne termoplastické kompozity vystužené uhlíkovými vláknami možno priamo formovať online. Charakteristickým znakom procesu je, že tavenina sa počas celého procesu zahrieva iba raz a tvar súvislého uhlíkového vlákna sa zachová pre priame tvarovanie. Dĺžka uhlíkových vlákien v produkte je zachovaná v čo najväčšej miere a má vysokú efektivitu výroby, ľahké tvarovanie produktu a nízke výrobné náklady. V budúcnosti môže vyrábať kryty ventilov automobilových motorov, pedále, kryty prevodoviek a ďalšie diely, ktoré majú prísne požiadavky na veľkosť a výkon.
4. Lisovanie 3D tlačou
Technológia 3D tlače má výhody slobody dizajnu a schopnosti priamo a rýchlo tlačiť zložité komponenty, ktoré sa ťažko tlačia tradičnými metódami. Fused Deposition Modeling (FDM) je jednoduchý proces 3D tlače, ktorý zahrieva roztavené plastové vlákna vo vytláčacej hlave a ukladá taveninu v jednotlivých vrstvách na platformu, pričom každá vrstva interaguje s predchádzajúcou vrstvou. Lepenie a nakoniec ochladzovanie a vytvrdzovanie. Modely vytlačené pomocou FDM sú presné a proces je spoľahlivý; pri tlači modelov s konvexnými tvarmi sú však potrebné ďalšie nosné konštrukcie, inak sa ľahko zrútia alebo zlomia.
3D tlač má vysokú mieru využitia kompozitných materiálov, môže dosiahnuť vysokú presnosť a zložitosť a dokáže tlačiť zložité komponenty, ktoré sa ťažko tlačia tradičnými metódami. Okrem toho trvá od dátového modelu po lisovanie komponentov krátky čas a je vhodný na vývoj a vývoj nových produktov. Výroba malých sérií dielov.
5. Automatické kladenie a tvarovanie
Technológia automatického kladenia pásky je aditívny výrobný proces, ktorý využíva zariadenie na kladenie drôtu alebo pásku so špeciálnymi vykurovacími zariadeniami na umiestnenie, ukladanie a tuhnutie in situ, pričom sa vrstva po vrstve zväčšuje v smere hrúbky komponentu a nakoniec sa dosiahne navrhovaná veľkosť, Dokončite výrobu dielov. Táto technológia sa väčšinou používa v oblasti letectva a je vhodná na výrobu komplexných tvarovaných hyperboloidných komponentov. Tento proces formovania má výhody vysokej efektívnosti výroby, vysokého stupňa automatizácie a jednoduchého digitálneho dizajnu.
Automatické systémy kladenia pásky zvyčajne pozostávajú z predimpregnovaných podávacích zásobníkov, automatických hláv na kladenie pásky, foriem na komponenty, CNC systémov, počítačového softvéru (CAD) atď. Keď systém funguje, kompozitná predimpregnovaná páska sa umiestni do hlavy na kladenie pásky. . Poloha pokladania pásky je riadená viacosovým ramenom robota. Sada valčekov vedie predimpregnovanú pásku von. Po zahriatí procesom sa položí na formu pôsobením prítlačného valca. Alebo na predchádzajúcej vrstve položeného materiálu a nakoniec sa predimpregnovaná páska odreže rezacím nožom, čím sa dokončí pokladanie pásky.
V porovnaní s ručným formovaním má automatické formovanie výrazne vyššiu účinnosť, menej odpadu, vyššiu rozmerovú presnosť a nižšie vnútorné napätie. Je to budúci vývojový smer výroby komponentov vo veľkom meradle.
Proces zlepšovania procesu formovania kompozitných materiálov z uhlíkových vlákien prechádza vývojom celého priemyslu uhlíkových vlákien. Či už ide o súčasné mainstreamové termosetové uhlíkové vlákno alebo termoplastické uhlíkové vlákno s veľkým potenciálom v budúcnosti, výrobná kapacita a výkonová sila sa zlepší vďaka zlepšeniu procesu lisovania. S prehlbovaním výskumu kompozitných materiálov z uhlíkových vlákien sa nevyhnutne objavia inteligentnejšie procesy lisovania a rozvoj priemyslu s uhlíkovými vláknami nakoniec prinesie lepšie zajtrajšky. Zhishang New Materials v to vždy pevne verí.