Համակցված նյութերի արագ նախատիպավորման տեխնոլոգիայի ակնարկ

Ներկայումս կան կոմպոզիտային նյութերի կառուցվածքների բազմաթիվ արտադրական գործընթացներ, որոնք կարող են կիրառվել տարբեր կառուցվածքների արտադրության և արտադրության համար:Այնուամենայնիվ, հաշվի առնելով արդյունաբերական արտադրության արդյունավետությունը և ավիացիոն արդյունաբերության, հատկապես քաղաքացիական ինքնաթիռների արտադրության ծախսերը, հրատապ է բարելավել բուժիչ գործընթացը՝ նվազեցնելու ժամանակը և ծախսերը:Rapid Prototyping-ը արտադրության նոր մեթոդ է, որը հիմնված է դիսկրետ և կուտակված ձևավորման սկզբունքների վրա, որը ցածր գնով արագ նախատիպի տեխնոլոգիա է:Ընդհանուր տեխնոլոգիաները ներառում են սեղմման ձևավորում, հեղուկ ձևավորում և ջերմապլաստիկ կոմպոզիտային նյութերի ձևավորում:

1. Կաղապարի սեղմման արագ նախատիպավորման տեխնոլոգիա
Կաղապարման արագ նախատիպային տեխնոլոգիան մի գործընթաց է, որը նախապես դրված նախապատման բլանկները տեղադրում է ձուլման կաղապարի մեջ, և կաղապարը փակելուց հետո բլանկները սեղմվում և ամրացվում են տաքացման և ճնշման միջոցով:Ձուլման արագությունը արագ է, արտադրանքի չափը ճշգրիտ է, և ձուլման որակը կայուն է և միատեսակ:Համակցված ավտոմատացման տեխնոլոգիայի հետ՝ այն կարող է հասնել քաղաքացիական ավիացիայի ոլորտում ածխածնի մանրաթելից կոմպոզիտային բաղադրամասերի զանգվածային արտադրության, ավտոմատացման և ցածր գնով արտադրության:

Ձուլման քայլեր.
① Ձեռք բերեք բարձր ամրության մետաղական կաղապար, որը համապատասխանում է արտադրության համար անհրաժեշտ մասերի չափսերին, այնուհետև տեղադրեք կաղապարը մամուլում և տաքացրեք այն:
② Պատրաստեք անհրաժեշտ կոմպոզիտային նյութերը կաղապարի տեսքով:Preforming-ը կարևոր քայլ է, որն օգնում է բարելավել պատրաստի մասերի աշխատանքը:
③ Նախապես ձևավորված մասերը մտցրեք տաքացված կաղապարի մեջ:Այնուհետև սեղմեք կաղապարը շատ բարձր ճնշման տակ, որը սովորաբար տատանվում է 800psi-ից մինչև 2000psi (կախված մասի հաստությունից և օգտագործվող նյութի տեսակից):
④ Ճնշումն ազատելուց հետո հատվածը հանեք կաղապարից և հեռացրեք բոլոր փորվածքները:

Ձուլման առավելությունները.
Տարբեր պատճառներով ձուլումը հանրաճանաչ տեխնոլոգիա է:Հանրաճանաչության պատճառի մի մասն այն է, որ այն օգտագործում է առաջադեմ կոմպոզիտային նյութեր:Մետաղական մասերի համեմատ՝ այս նյութերը հաճախ ավելի ամուր են, թեթև և ավելի դիմացկուն են կոռոզիայից, ինչը հանգեցնում է ավելի լավ մեխանիկական հատկություններով առարկաների:
Կաղապարման մեկ այլ առավելությունն այն է, որ այն կարող է արտադրել շատ բարդ մասեր:Թեև այս տեխնոլոգիան չի կարող լիովին հասնել պլաստիկ ներարկման համաձուլվածքների արտադրության արագությանը, այն ապահովում է ավելի շատ երկրաչափական ձևեր՝ համեմատած տիպիկ լամինացված կոմպոզիտային նյութերի հետ:Պլաստիկ ներարկման համաձուլվածքների համեմատ՝ այն նաև թույլ է տալիս ավելի երկար մանրաթելեր՝ դարձնելով նյութը ավելի ամուր:Հետևաբար, ձուլումը կարող է դիտվել որպես միջին հիմք պլաստիկ ներարկման համաձուլվածքների և լամինացված կոմպոզիտային նյութերի արտադրության միջև:

1.1 SMC ձևավորման գործընթաց
SMC-ը թիթեղներ ձևավորող կոմպոզիտային նյութերի, այսինքն՝ թիթեղներ ձևավորող կոմպոզիտային նյութերի հապավումն է։Հիմնական հումքը կազմված է SMC հատուկ մանվածքից, չհագեցած խեժից, ցածր կծկվող հավելումներից, լցանյութերից և տարբեր հավելումներից:1960-ականների սկզբին այն առաջին անգամ հայտնվեց Եվրոպայում։Մոտ 1965 թվականին Միացյալ Նահանգները և Ճապոնիան հաջորդաբար մշակեցին այս տեխնոլոգիան:1980-ականների վերջին Չինաստանը ներմուծեց առաջադեմ SMC արտադրության գծեր և գործընթացներ արտերկրից:SMC-ն ունի առավելություններ, ինչպիսիք են բարձրորակ էլեկտրական կատարումը, կոռոզիոն դիմադրությունը, թեթև քաշը և պարզ և ճկուն ինժեներական դիզայնը:Դրա մեխանիկական հատկությունները կարող են համեմատելի լինել որոշակի մետաղական նյութերի հետ, ուստի այն լայնորեն օգտագործվում է այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են տրանսպորտը, շինարարությունը, էլեկտրոնիկան և էլեկտրատեխնիկան:

1.2 BMC ձևավորման գործընթաց
1961 թվականին գործարկվեց Գերմանիայում Bayer AG-ի կողմից մշակված չհագեցած խեժի թիթեղների համաձուլվածքները (SMC):1960-ականներին սկսեց առաջ մղվել Bulk Molding Compound-ը (BMC), որը նաև հայտնի էր որպես DMC (Dough Molding Compound) Եվրոպայում, որն իր վաղ փուլերում (1950-ականներ) չէր թանձրացել;Ամերիկյան սահմանման համաձայն՝ BMC-ն թանձրացած BMC է։Եվրոպական տեխնոլոգիան ընդունելուց հետո Ճապոնիան զգալի ձեռքբերումներ ունեցավ BMC-ի կիրառման և զարգացման գործում, և 1980-ականներին տեխնոլոգիան շատ հասունացել էր:Մինչ այժմ BMC-ում օգտագործված մատրիցը չհագեցած պոլիեսթեր խեժ է:

BMC-ն պատկանում է ջերմակայուն պլաստմասսայից։Ելնելով նյութի բնութագրերից՝ ներարկման ձուլման մեքենայի նյութի տակառի ջերմաստիճանը չպետք է չափազանց բարձր լինի՝ նյութի հոսքը հեշտացնելու համար:Հետևաբար, BMC-ի ներարկման կաղապարման գործընթացում նյութի տակառի ջերմաստիճանը վերահսկելը շատ կարևոր է, և պետք է լինի վերահսկման համակարգ՝ ապահովելու ջերմաստիճանի համապատասխանությունը՝ սնուցման հատվածից մինչև օպտիմալ ջերմաստիճան հասնելու համար: վարդակ.

1.3 Պոլիցիկլոպենտադիենի (PDCPD) ձուլվածք
Polycyclopentadiene (PDCPD) ձուլումը հիմնականում մաքուր մատրիցա է, այլ ոչ թե ամրացված պլաստիկ:PDCPD ձուլման գործընթացի սկզբունքը, որն առաջացել է 1984 թվականին, պատկանում է նույն կատեգորիայի, ինչ պոլիուրեթանային (PU) ձուլումը և առաջին անգամ մշակվել է Միացյալ Նահանգների և Ճապոնիայի կողմից:
Telene-ը, որը ճապոնական Zeon Corporation ընկերության դուստր ձեռնարկությունն է (գտնվում է Բոնդյուում, Ֆրանսիա), մեծ հաջողությունների է հասել PDCPD-ի և նրա առևտրային գործունեության հետազոտման և զարգացման գործում:
RIM ձուլման գործընթացը ինքնին ավելի հեշտ է ավտոմատացնել և ունի ավելի ցածր աշխատանքային ծախսեր՝ համեմատած այնպիսի գործընթացների հետ, ինչպիսիք են FRP ցողումը, RTM-ը կամ SMC-ը:PDCPD RIM-ի կողմից օգտագործվող կաղապարի արժեքը շատ ավելի ցածր է, քան SMC-ինը:Օրինակ, Kenworth W900L-ի շարժիչի գլխարկի կաղապարն օգտագործում է նիկելային պատյան և ձուլածո ալյումինե միջուկ՝ ցածր խտության խեժով՝ ընդամենը 1,03 տեսակարար կշռով, ինչը ոչ միայն նվազեցնում է ծախսերը, այլև նվազեցնում է քաշը:

1.4 Օպտիկամանրաթելային ամրացված ջերմապլաստիկ կոմպոզիտային նյութերի ուղղակի առցանց ձևավորում (LFT-D)
Մոտ 1990 թվականին LFT-ը (Long Fiber Reinforced Thermoplastics Direct) հայտնվեց Եվրոպայում և Ամերիկայում:CPI ընկերությունը Միացյալ Նահանգներում աշխարհում առաջին ընկերությունն է, որը մշակել է ուղիղ գծով կոմպոզիտային երկար մանրաթելերով ամրացված ջերմապլաստիկ ձուլման սարքավորումներ և համապատասխան տեխնոլոգիա (LFT-D, Direct In Line Mixing):Այն առևտրային գործունեության մեջ է մտել 1991 թվականին և այս ոլորտում համաշխարհային առաջատար է:Diffenbarcher, գերմանական ընկերությունը, ուսումնասիրում է LFT-D տեխնոլոգիան 1989 թվականից: Ներկայումս կան հիմնականում LFT D, Tailored LFT (որը կարող է հասնել տեղական ամրացման՝ հիմնված կառուցվածքային սթրեսի վրա) և Advanced Surface LFT-D (տեսանելի մակերես, բարձր մակերես): որակ) տեխնոլոգիաներ։Արտադրական գծի տեսանկյունից Diffenbarcher-ի մամուլի մակարդակը շատ բարձր է։Գերմանական Coperation ընկերության D-LFT extrusion համակարգը միջազգային առաջատար դիրքերում է:

1.5 Առանց ձուլման արտադրության տեխնոլոգիա (PCM)
PCM (Pattern less Casting Manufacturing) մշակվել է Ցինհուա համալսարանի լազերային արագ նախատիպավորման կենտրոնի կողմից:Արագ նախատիպավորման տեխնոլոգիան պետք է կիրառվի ավանդական խեժի ավազի ձուլման գործընթացներում:Նախ, ստացեք ձուլման CAD մոդելը մասի CAD մոդելից:Ձուլման CAD մոդելի STL ֆայլը շերտավորվում է խաչաձեւ պրոֆիլի տեղեկատվությունը ստանալու համար, որն այնուհետև օգտագործվում է հսկիչ տեղեկատվություն ստեղծելու համար:Ձուլման գործընթացի ընթացքում առաջին վարդակը ճշգրիտ կերպով ցողում է սոսինձը ավազի յուրաքանչյուր շերտի վրա համակարգչային հսկողության միջոցով, մինչդեռ երկրորդ վարդակը ցողում է կատալիզատորը նույն ճանապարհով:Երկուսն անցնում են միացման ռեակցիա՝ շերտ առ շերտ ամրացնելով ավազը և առաջացնելով կույտ։Այն հատվածի ավազը, որտեղ սոսինձը և կատալիզատորը աշխատում են միասին, ամրացվում են միասին, մինչդեռ մյուս հատվածներում ավազը մնում է հատիկավոր վիճակում:Մի շերտը ամրացնելուց հետո կպչում է հաջորդ շերտը, իսկ բոլոր շերտերը կապելուց հետո ստացվում է տարածական կազմավորում։Բնօրինակ ավազը դեռ չոր ավազ է այն վայրերում, որտեղ սոսինձը չի ցողվում, ինչը հեշտացնում է այն հեռացնելը:Մեջտեղում չմշակված չոր ավազը մաքրելով՝ կարելի է ձեռք բերել որոշակի պատի հաստությամբ ձուլման կաղապար:Ավազի կաղապարի ներքին մակերեսին ներկ քսելուց կամ ներծծելուց հետո այն կարելի է օգտագործել մետաղը լցնելու համար։

PCM պրոցեսի ամրացման ջերմաստիճանը սովորաբար մոտ 170 ℃ է:PCM գործընթացում օգտագործվող իրական սառը երեսարկման և սառը շերտավորումը տարբերվում է ձուլումից:Սառը երեսարկումը և սառը շերտավորումը ներառում է նախածանցը կաղապարի վրա աստիճանաբար դնելը` համաձայն արտադրանքի կառուցվածքի պահանջների, երբ կաղապարը գտնվում է սառը ծայրում, և այնուհետև փակումը ձևավորող մամլիչով երեսարկման ավարտից հետո` որոշակի ճնշում ապահովելու համար:Այս պահին բորբոսը ջեռուցվում է կաղապարի ջերմաստիճանի մեքենայի միջոցով: Սովորական գործընթացը ջերմաստիճանը սենյակային ջերմաստիճանից մինչև 170 ℃ բարձրացնելն է, և ջեռուցման արագությունը պետք է կարգավորվի ըստ տարբեր ապրանքների:Դրանց մեծ մասը պատրաստված է այս պլաստիկից։Երբ կաղապարի ջերմաստիճանը հասնում է սահմանված ջերմաստիճանին, մեկուսացումը և ճնշումը պահպանվում են՝ արտադրանքը բարձր ջերմաստիճանում բուժելու համար:Բուժման ավարտից հետո անհրաժեշտ է նաև օգտագործել կաղապարի ջերմաստիճանի մեքենա՝ կաղապարի ջերմաստիճանը նորմալ ջերմաստիճանի սառեցնելու համար, և ջեռուցման արագությունը նույնպես սահմանվում է 3-5 ℃/րոպե, Այնուհետև շարունակվում է կաղապարի բացումը և մասի արդյունահանումը:

2. Հեղուկի ձևավորման տեխնոլոգիա
Հեղուկ ձևավորման տեխնոլոգիան (LCM) վերաբերում է կոմպոզիտային նյութերի ձևավորման մի շարք տեխնոլոգիաների, որոնք նախ տեղադրում են չոր մանրաթելերի նախածանցերը փակ կաղապարի խոռոչում, այնուհետև հեղուկ խեժը ներարկում են կաղապարի խոռոչում կաղապարի փակումից հետո:Ճնշման տակ խեժը հոսում է և ներծծում մանրաթելերը:Տաք սեղմման տուփի ձևավորման գործընթացի համեմատ՝ LCM-ն ունի բազմաթիվ առավելություններ, օրինակ՝ հարմար է մեծ չափերի ճշգրտությամբ և բարդ արտաքինով մասերի արտադրության համար.Արտադրության ցածր արժեքը և պարզ շահագործումը:
Հատկապես վերջին տարիներին մշակված բարձր ճնշման RTM գործընթացը՝ HP-RTM (High Pressure Resin Transfer Molding), կրճատ՝ HP-RTM ձուլման գործընթաց։Այն վերաբերում է ձուլման գործընթացին՝ օգտագործելով բարձր ճնշման ճնշում՝ խեժը խառնելու և ներարկելու համար վակուումային կնքված կաղապարի մեջ, որը նախապես դրված է մանրաթելային ամրացված նյութերով և նախապես ներկառուցված բաղադրիչներով, և այնուհետև ստացվում է կոմպոզիտային նյութական արտադրանք՝ խեժի հոսքի լցման, ներծծման, պնդացման և ապաձուլման միջոցով: .Նվազեցնելով ներարկման ժամանակը, ակնկալվում է, որ տասնյակ րոպեների ընթացքում կվերահսկվի ավիացիոն կառուցվածքային բաղադրիչների արտադրության ժամանակը, հասնելով մանրաթելերի բարձր պարունակության և բարձր արդյունավետության մասերի արտադրության:
HP-RTM ձևավորման գործընթացը կոմպոզիտային նյութերի ձևավորման գործընթացներից մեկն է, որը լայնորեն օգտագործվում է բազմաթիվ ոլորտներում:Դրա առավելությունները կայանում են ավանդական RTM գործընթացների համեմատ ցածր գնով, կարճ ցիկլով, զանգվածային արտադրության և բարձրորակ արտադրության (մակերեսի լավ որակով) հասնելու հնարավորության մեջ:Այն լայնորեն օգտագործվում է տարբեր ոլորտներում, ինչպիսիք են ավտոմոբիլաշինությունը, նավաշինությունը, ինքնաթիռների արտադրությունը, գյուղատնտեսական մեքենաները, երկաթուղային տրանսպորտը, հողմային էներգիայի արտադրությունը, սպորտային ապրանքները և այլն:

3. Թերմոպլաստիկ կոմպոզիտային նյութերի ձևավորման տեխնոլոգիա
Վերջին տարիներին ջերմապլաստիկ կոմպոզիտային նյութերը դարձել են հետազոտական ​​թեժ կետ կոմպոզիտային նյութերի արտադրության ոլորտում ինչպես ներքին, այնպես էլ միջազգային մակարդակում՝ շնորհիվ իրենց առավելությունների՝ բարձր ազդեցության դիմադրության, բարձր ամրության, բարձր վնասների հանդուրժողականության և լավ ջերմակայունության:Թերմոպլաստիկ կոմպոզիտային նյութերով եռակցումը կարող է զգալիորեն նվազեցնել օդանավերի կառուցվածքներում պտուտակների և պտուտակների միացումների քանակը՝ զգալիորեն բարելավելով արտադրության արդյունավետությունը և նվազեցնելով արտադրության ծախսերը:Ըստ Airframe Collins Aerospace-ի՝ օդանավերի կոնստրուկցիաների առաջին կարգի մատակարարի, ոչ տաք սեղմումով ձևավորված եռակցվող ջերմապլաստիկ կոնստրուկցիաները կարող են կրճատել արտադրական ցիկլը 80%-ով՝ համեմատած մետաղի և ջերմակայուն կոմպոզիտային բաղադրիչների հետ:
Նյութերի ամենահարմար քանակի օգտագործումը, առավել խնայող գործընթացի ընտրությունը, արտադրանքի օգտագործումը համապատասխան մասերում, կանխորոշված ​​նախագծային նպատակների ձեռքբերումը և արտադրանքի կատարողականի կատարման ծախսերի իդեալական հարաբերակցության ձեռքբերումը միշտ եղել են ուղղությունը: ջանքերը կոմպոզիտային նյութերի պրակտիկանտների համար:Կարծում եմ, որ ապագայում կմշակվեն ավելի շատ ձուլման գործընթացներ՝ արտադրության նախագծման կարիքները բավարարելու համար: