Uzun lif takviyeli termoplastik (LFRT), yüksek performanslı püskürtme kalıplama uygulamaları için kullanılmaktadır. LFRT teknolojisi iyi mukavemet, sağlamlık ve darbe özellikleri sağlarken, bu maddenin işlenmesi son bölümün hangi performansı başarabildiğini belirlemede önemli bir rol oynamaktadır.
LFRT'yi başarıyla şekillendirmek için, eşsiz özelliklerinden bazılarını anlamak gerekir. LFRT ve geleneksel takviyeli termoplastik arasındaki farkları anlamak, LFRT'nin değerini ve potansiyelini en üst düzeye çıkarmak için ekipman, tasarım ve işleme teknolojilerinin geliştirilmesini sağlamıştır.
LFRT ile geleneksel kıyılmış, kısa cam elyaf takviyeli kompozit arasındaki fark, elyafın uzunluğundadır. LFRT'de lif uzunluğu pelet uzunluğu ile aynıdır. Bunun nedeni, çoğu LFRT'nin saf karışımdan ziyade pultrüzyonla üretilmesidir. LFRT imalatında, cam elyaf fitilinin sürekli bir çekimi, kaplanacak ve reçine ile emprenye edilen bir kalıba çekilir. Kalıptan çıktıktan sonra, takviye edici plastikten oluşan sürekli şerit doğranır veya peletlenir, genellikle 10-12 mm uzunluğunda kesilir. Buna karşılık, konvansiyonel kısa cam elyaf kompozitler 3 ila 4 mm uzunluğunda yalnızca kıyılmış şeritler içerir ve kesme tipi ekstruderlerde uzunluğu 2 mm'den daha azdır.
LFRT genellikle pultrüzyon işlemi ile hazırlanır, sürekli cam elyaf demetlerine reçine emdirilir ve daha sonra uzun peletlere kesilir. Cam elyaf uzunluğu pelletin uzunluğuna eşittir.
LFRT peletlerindeki lif uzunluğu, sertliği muhafaza ederken LFRT'nin mekanik özelliklerini iyileştirmeye yardımcı olur - darbeye karşı direnç veya tokluk artar. Lifler şekillendirme işlemi sırasında uzunluğunu korudukları sürece mükemmel mekanik özellikler sağlayan bir "iç iskelet" oluştururlar. Bununla birlikte, kötü kalıplama işlemi uzun elyaf ürünlerini kısa lifli malzemelere dönüştürebilir. Şekillendirme işlemi sırasında elyafın uzunluğu tehlikeye girerse, gereken performans seviyesinin elde edilmesi mümkün değildir.
Enjeksiyonla kalıplanmış parçaların ısıl ayrışması öncesi ve sonrası şekil. Işık rengi, uzun elyaflar tarafından oluşturulan iç iskelettir ve reçine yanar ve iskelet parçanın şeklini korur. LFRT kalıplama esnasında lif uzunluğunu korumak için dikkate alınması gereken üç önemli husus vardır: enjeksiyon kalıplama makinesi, parça ve kalıp tasarımı ve işleme koşulları.
01 Ekipman önlemleri
LFRT işleme hakkında sıkça sorulan bir soru, bu malzemeleri mevcut enjeksiyon kalıplama ekipmanlarıyla şekillendirmenin mümkün olup olmadığıdır. Olguların büyük çoğunluğunda, ştapel elyaf kompozitlerinin oluşturulması için ekipman LFRT'lerin şekillendirilmesi için de kullanılabilir. Tipik ştapel elyafa kalıplama donanımı çoğu LFRT parça ve ürünü için tatmin edici olmakla birlikte, elyaf uzunluğunu korumaya yardımcı olması için ekipmanda yapılan bazı değişiklikler daha iyi olabilir.
Tipik bir "besleme-sıkıştırma-ölçme" bölümüne sahip bir evrensel vida, bu işlem için ideal bir şekilde uygundur ve ölçüm bölümünün sıkıştırma oranını azaltarak elyaf tahrip edici kesme kuvveti azaltılabilir. Ölçüm bölümü sıkıştırma oranı yaklaşık 2: 1 LFRT ürünleri için en iyisidir. LFRT aşınması geleneksel doğranmış cam elyaf takviyeli termoplastikler kadar büyük olmadığından, vidaları, fıçıları ve diğer özel metal alaşımlarından imal etmek gerekli değildir.
Tasarım incelemesinin yararlanabileceği başka bir ekipman da meme ucudur. Bazı termoplastikler, malzeme kalıp boşluğuna enjekte edildiğinde yüksek derecede kesiliş oluşturan ters çevrilmiş konik meme ile daha kolay uçlar. Bununla birlikte, bu meme ucu uzun lifli kompozitin elyaf uzunluğunu önemli ölçüde azaltabilir. Bu nedenle, uzun liflerin memeden kolaylıkla erişilebilmesini sağlayan% 100 "serbest akış" yarıklı meme uç / valf düzeneği kullanılması önerilir. Buna ek olarak, memenin ve kapı deliklerinin çapı, gevşek boyutta 5.5 mm (0.250 inç) veya daha fazla olmalı ve keskin kenarlı olmamalıdır. Malzemenin enjeksiyonla kalıplama ekipmanı içinden nasıl aktığını ve makaslamanın lifi koparacağının belirlendiği yerlerde anlamak önemlidir.
02 Parça ve kalıp tasarımı
İyi parça ve kalıp tasarımı da LFRT'nin elyaf uzunluğunu korumaya yardımcı olur. Kenarın etrafında, kaburgalar, patronlar ve diğer özellikler de dahil olmak üzere keskin köşeler ortadan kaldırıldığında, kalıplanmış kısımda gereksiz gerilimler önlenmiş ve elyaf aşınması azaltılmıştır. Parçalar, düz duvar kalınlığı nominal duvar tasarımı olmalıdır. Duvar kalınlığında daha büyük değişiklikler, parçada tutarsız dolum ve istenmeyen elyaf yönlendirmesine neden olur. Daha kalın veya daha inceltilmiş olması durumunda, liflere zarar verebilecek ve gerilme konsantrasyonu kaynağı haline gelebilecek yüksek kesilme alanlarının oluşmasını önlemek için duvar kalınlığında ani değişiklikler yapılmamalıdır. Genellikle kapıyı daha kalın duvarda açmayı deneyin ve ince parçaya akın, dolum ucu ince kısımda tutulur. Genel iyi plastik tasarım yönergeleri, duvar kalınlığını 4 mm'nin (0.160 inç) altına düşürdüğünüzde, iyi, düzgün akışı sağlayacağını ve çöküntü ve boşlukları azaltacağını önermektedir. LFRT kompleksleri için optimum duvar kalınlığı tipik olarak yaklaşık 3 mm (0.120 in) ve minimum kalınlık 2 mm (0.080 inç) 'dir. Duvar kalınlığı 2 mm'den az olduğunda, kalıba girdikten sonra malzemenin lifinin kopma ihtimali artar.
Parçalar, tasarımın sadece bir yönüdür ve maddenin kalıba nasıl girdiğini göz önüne almak da önemlidir. Koşucular ve kapılar malzemeyi boşluğa götürdüklerinde, uygun tasarım olmadan bu alanlarda önemli miktarda fiber arızası meydana gelebilir.
LFRT bileşiklerini kalıplamak için kullanılan bir kalıp tasarlarken, en azından 5.5 mm (0.250 inç) çapa sahip tam bir fileto koşucusu. Tam teşekküllü koşucunun yanı sıra, diğer koşucuların keskin köşeleri olacak, cam elyaf takviyesini zayıflatmak için kalıplama işlemi sırasında stres artacaktır. Açık raylı sıcak raylı sistemler kabul edilebilir. Kapının minimum kalınlığı 2 mm (0.080 inç) olmalıdır. Mümkünse kapıyı, boşluğa malzeme akışını engellemeyen bir kenar boyunca konumlandırın. Parça yüzeyindeki makaranın, elyafın rüptürünü önlemek ve mekanik özellikleri azaltmak için 90 ° döndürmesi gerekecektir. Son olarak, kaynak hatlarının yerini ve parça kullanılırken yük altındaki alanı (veya gerilimi) nasıl etkilediğine dikkat edin. Füzyon hattı, kapının mantıklı bir düzenlenişiyle stres seviyesinin daha düşük olacağı alana taşınmalıdır.
Bilgisayar Dolum Analizi, bu eriyebilir bağlantıların nerede bulunacağını belirlemenize yardımcı olabilir. Yapısal sonlu elemanlar analizi (FEA), yüksek gerilimin konumunu, dolum analizi sırasında belirlendiği üzere, konfluans hattının konumu ile karşılaştırmak için kullanılabilir. Bu bileşenlerin ve kalıp tasarımlarının sadece öneri olduğuna dikkat edilmelidir. İnce duvarlara, çeşitli duvar kalınlıklarına ve LFRT kompozitleri ile iyi performans sağlayan narin veya ince özelliklere sahip birçok örnek bileşeni var. Bununla birlikte, bu tekliflerden uzaklaştıkça, uzun lifli teknolojinin tüm avantajlarından yararlanma konusunda daha fazla zaman ve çaba harcanmaktadır.
03 İşleme tasarımı
İşleme koşulları LFRT başarısının anahtarıdır. Doğru işleme koşulları kullanıldığı sürece, hazırlanan LFRT bileşenleri için geleneksel enjeksiyon döküm makineleri ve uygun şekilde hazırlanmış kalıplar kullanmak mümkündür. Başka bir deyişle, uygun ekipman ve kalıp tasarımıyla bile, kötü işleme koşulları kullanıldığında elyaf uzunluğu zayıflayabilir. Bu, şekillendirme işlemi sırasında lifin karşılaşacağı koşulların anlaşılmasını ve lifin aşırı kesilmesine neden olan alanı tanımlamasını gerektirir.
İlk önce arka basıncı izleyin. Yüksek geri basınç, materyal üzerinde önemli kesme kuvvetleri getirir, bu da lif uzunluğunu azaltır. Sıfır geri tepkisinden başlayıp sadece besleme esnasında vidanın eşit şekilde geri çekilmesini sağlamak için arttırmayı göz önüne alındığında, tutarlı bir besleme elde etmek için 1.5-2.5 bar'lık (20-50 psi) bir arka basınç yeterlidir.
Yüksek vidalı hız da olumsuz etkilere sahiptir. Vidanın dönüş hızı ne kadar hızlı olursa, katı ve erimiş malzemenin vidanın sıkıştırma bölümüne girmesi ihtimali o kadar yüksek olur ki lif hasarına neden olur. Geri tepki için önerilen tavsiyelerde olduğu gibi, vidayı düzgün bir şekilde doldurmak için gerekli olan en düşük seviyedeki dönüş hızını korumaya çalışın. LFRT kompleksleri oluşturulurken vida hızları 30-70 r / dak arasında sık görülür.
Enjeksiyon döküm sırasında ergime, etkileşen iki faktörle oluşur: kayma ve ısı. Çünkü amaç kaymayı azaltarak LFRT'deki elyafın uzunluğunu korumaktır, daha fazla ısı gerekecektir. Reçine sistemine bağlı olarak, LFRT kompozitinin işlendiği sıcaklık tipik olarak geleneksel kalıplama bileşiklerine göre 10 ila 30 ° C daha yüksektir.
Bununla birlikte, sadece silindir sıcaklığını tamamen arttırmadan önce, namlu sıcaklık dağılımının tersine çevrilmesine dikkat edin. Tipik olarak, hazne sıcaklığı, malzeme hazneden başlığa doğru ilerledikçe yükselir, ancak LFRT için haznede daha yüksek bir sıcaklığa sahip olması önerilir. Tersinir sıcaklık dağılımı, LFRT topaklarını yüksek kesme vidalı sıkıştırma bölümüne girmeden önce yumuşatır ve eriterek elyaf uzunluğunun tutulmasını kolaylaştırır.
İşleme ile ilgili son not, yedek malzeme kullanımını içerir. Kalıplanmış bir parça veya nozulun öğütülmesi genellikle daha düşük bir lif uzunluğuna neden olur, bu nedenle yedek malzeme ilavesi toplam lif uzunluğunu etkileyebilir. Mekanik özellikleri önemli ölçüde azaltmamak için maksimum miktarda malzeme% 5 oranında geri getirilmesi önerilir. Daha yüksek miktarda geri dönüştürülmüş malzeme, darbe mukavemeti gibi mekanik özellikler üzerinde olumsuz bir etkisi olacaktır.
