Трансферное формование
Трансферное формование ( BrE : трансферное формование ) — это производственный процесс, при котором литой материал помещается в форму . Трансферное формование отличается от компрессионного формования тем, что форма закрыта. [1] вместо того, чтобы открываться к заправочному плунжеру , что приводит к более высоким допускам размеров и меньшему воздействию на окружающую среду . [2] По сравнению с литьем под давлением , при трансферном формовании используется более высокое давление для равномерного заполнения полости формы. Это позволяет более толстым матрицам армирующих волокон более полно пропитаться смолой . [2] Кроме того, в отличие от литья под давлением, материал для литья в трансферной форме может начинать процесс в твердом состоянии . Это может снизить затраты на оборудование и зависимость от времени . Процесс переноса может иметь более медленную скорость заполнения, чем эквивалентный процесс литья под давлением . [2]
Процесс
[ редактировать ]
Внутренние поверхности формы могут быть покрыты гелем . При желании в форму сначала предварительно загружают матрицу или заготовку из армирующего волокна . [2] Содержание волокон в композите, полученном методом трансферной формовки, может достигать 60% по объему . Наполняющий материал может представлять собой предварительно нагретое твердое вещество или жидкость . Его загружают в камеру, известную как горшок. Шток или плунжер выталкивает материал из ванны в нагретую полость формы. Если исходное сырье изначально твердое, давление выдавливания и температура формы расплавляют его. Могут использоваться стандартные функции пресс-формы, такие как литниковые каналы, затвор потока и выталкивающие штифты. Нагретая форма гарантирует, что поток остается жидким для полного заполнения. После заполнения форму можно охладить с контролируемой скоростью для оптимального отверждения термореактивного материала.
Вариации
[ редактировать ]Промышленность выделяет множество процессов в категории трансферного формования. Существуют области дублирования, и различия между каждым методом не могут быть четко определены.
Трансферное формование смолы
[ редактировать ]
- Справляться
- Тащить
- Зажим
- Смесительная камера
- Волокнистая преформа
- Нагреваемая форма
- Смола
- Лечебный
При трансферном формовании смолы (RTM) используется жидкая термореактивная смола для пропитки волокнистой заготовки, помещенной в закрытую форму. Этот процесс универсален и позволяет производить изделия со встроенными объектами, такими как пенопластовые сердцевины или другие компоненты, в дополнение к волокнистой заготовке. [3]
Вакуумное трансферное формование смолы
[ редактировать ]Формование с вакуумным переносом (VARTM) использует частичный вакуум на одной стороне волокнистого мата для втягивания смолы до полного насыщения. В VARTM используется меньшая сила плунжера, что позволяет осуществлять формование с использованием более дешевого оборудования . Использование вакуума может позволить смоле адекватно растекаться и/или отверждаться без нагревания. [4] Такая независимость от температуры позволяет экономично использовать более толстые волокнистые преформы и продукты большей геометрии . VARTM может производить детали с меньшей пористостью, чем при обычном трансферном формовании, с пропорциональным увеличением прочности отливки. [1]
Микротрансферное формование
[ редактировать ]Микротрансферное формование, также называемое трансферным микроформованием, представляет собой процесс, в котором используется форма для формирования и последующего переноса структур размером всего 30 нм на тонкие пленки и микросхемы. [5] В отличие от обычного трансферного формования, микроформа может использоваться и использоваться как с металлами, так и с неметаллами. [6]
Дефекты
[ редактировать ]Ограничение дефектов является ключевым моментом при коммерческом производстве любого материала. Трансферное формование не является исключением. Например, пустоты в деталях, отлитых методом трансфера, значительно снижают прочность и модуль упругости. [7] Также могут возникнуть дефекты, когда волокна используются вокруг острых углов. Поток смолы может создавать зоны, богатые смолой, на внешней стороне этих углов. [8]
Распределение давления
Существует несколько факторов, способствующих образованию пустот в конечном продукте трансферного формования. Одним из них является неравномерное распределение давления среди материала, прессуемого в форму. В этом случае материал складывается сам по себе и образует пустоты. Другой вариант — пустоты в смоле, предварительно залитые в форму. Это может быть очевидно, но это основной фактор. Меры, которые необходимо сделать, чтобы ограничить использование этих форм, включают прессование смолы под высоким давлением, поддержание равномерного распределения волокон и использование высококачественной, правильно дегазированной базовой смолы.
Острые углы
Острые углы — это проблема любого производства, основанного на пресс-формах, включая литье. В частности, при трансферном формовании углы могут сломать волокна, помещенные в форму, и создать пустоты внутри углов. Этот эффект продемонстрирован на рисунке 3 справа. Ограничивающим фактором в этих конструкциях является радиус внутреннего угла. [8] Этот предел внутреннего радиуса варьируется в зависимости от выбора смолы и волокна, но практическое правило заключается в том, что радиус должен быть в 3–5 раз больше толщины ламината. [8]
Материалы
[ редактировать ]Материалом, наиболее часто используемым для трансферного формования, является термореактивный полимер. Этот тип полимера легко формовать и манипулировать им, но после отверждения он затвердевает и принимает постоянную форму. [9] Для простых однородных деталей, отлитых методом трансфера, деталь просто изготавливается из этой пластиковой подложки. С другой стороны, трансферное формование смолы позволяет изготавливать композитный материал путем помещения волокна в форму и последующего впрыскивания термореактивного полимера. [10]
Дефекты, известные как пустоты и сухая смола (в случае трансферного формования смолы), возможны при трансферном формовании и часто усугубляются материалами с высокой вязкостью. Это связано с тем, что пластик с высокой вязкостью, протекающий через тонкую форму, может пропустить целые освободившиеся участки, оставив воздушные карманы. Когда в присутствии волокна остаются воздушные карманы, это создает «сухую» зону, которая предотвращает передачу нагрузки через волокна в сухой зоне.
Материалами, используемыми для изготовления пластика, часто являются полиуретаны или эпоксидные смолы. Оба они мягкие и податливые до отверждения, а после отверждения становятся намного тверже. Материалы, используемые для изготовления волокон, сильно различаются, хотя обычно выбирают углеродные или кевларовые волокна, а также органические волокна, такие как конопля. [11]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Хейворд, Дж. С.; Харрис, Б. (1 сентября 1990 г.). «Эффект вакуумной помощи при трансферном формовании смолы». Производство композитов . 1 (3): 161–166. дои : 10.1016/0956-7143(90)90163-Q .
- ^ Перейти обратно: а б с д Орнаги, Эйтор Луис; Болнер, Александр Сонаглио; Фиорио, Рудиней; Заттера, Адемир Хосе; Амико, Сандро Кампос (15 октября 2010 г.). «Механический и динамический механический анализ гибридных композитов, полученных методом трансферного формования смолы». Журнал прикладной науки о полимерах . 118 (2): 887–896. дои : 10.1002/app.32388 . ISSN 1097-4628 .
- ^ Кендалл, КНДР; Радд, CD; Оуэн, MJ; Миддлтон, В. (1 января 1992 г.). «Характеристика процесса трансферного формования смолы». Производство композитов . 3 (4): 235–249. дои : 10.1016/0956-7143(92)90111-7 .
- ^ Хайдер, Дирк; Граф, А.; Финк, Брюс К.; Гиллеспи-младший, Джон В. (1 января 1999 г.). «Управление с обратной связью процессом вакуумного трансферного формования смолы (VARTM)». Управление процессами и датчики для производства II. 3589 : 133–141. Бибкод : 1999SPIE.3589..133H . дои : 10.1117/12.339956 . S2CID 110793448 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Каваллини, Массимилиано; Мурджа, Мауро; Бискарини, Фабио (2 января 2002 г.). «Прямое формирование рисунка тонкой пленки трис-(8-гидроксихинолин)-алюминия (III) в субмикронном масштабе путем модифицированного микротрансферного формования». Материаловедение и инженерия: C . Текущие тенденции в нанотехнологиях: от материалов к системам, материалы симпозиума S, весеннее собрание EMRS 2001, Страсбург, Франция. 19 (1–2): 275–278. дои : 10.1016/S0928-4931(01)00398-8 .
- ^ Чхве, Сон-О; Раджараман, Сваминатан; Юн, Ён-Гю; Ву, Сяосун; Аллен, Марк Г. (2006). «Микроструктуры с трехмерным рисунком с использованием наклонного УФ-облучения и микроформования с переносом металла» (PDF) . Учеб. Семинар по твердотельным датчикам, исполнительным механизмам и микросистемам (Хилтон-Хед, Южная Каролина) . Проверено 8 марта 2016 г.
- ^ Канг, Мун Ку; Ли, Ву Иль; Хан, Х. Томас (1 сентября 2000 г.). «Образование микропустот в процессе формования смолой». Композитные науки и технологии . 60 (12–13): 2427–2434. дои : 10.1016/S0266-3538(00)00036-1 .
- ^ Перейти обратно: а б с Холмберг, Дж.А.; Берглунд, Луизиана (1 января 1997 г.). «Изготовление и изготовление швеллеров РТМ». Композиты. Часть A: Прикладная наука и производство . 28 (6): 513–521. дои : 10.1016/S1359-835X(97)00001-8 .
- ^ Паско, Жан-Пьер; Сотеро, Генри; Верду, Жак; Уильямс, Роберто Джей-Джей (20 февраля 2002 г.). Термореактивные полимеры . ЦРК Пресс. ISBN 9780824744052 .
- ^ III, Уильям Х. Зееманн (20 февраля 1990 г.), Техники трансферного формования пластмасс для производства конструкций из армированного волокном пластика , получено 8 марта 2016 г.
- ^ Руисон, Дэвид; Сайн, Мохини; Кутюрье, М. (1 июня 2006 г.). «Трансферное формование композитов из конопляного волокна: оптимизация процесса и механических свойств материалов». Композитные науки и технологии . 66 (7–8): 895–906. doi : 10.1016/j.compscitech.2005.07.040 .
