Hoe het vormproces van mallen van koolstofvezelcomposietmateriaal optimaliseren?

Koolstofvezelcomposietmatrijzen, met voordelen zoals lichtgewicht en hoge specifieke sterkte, worden veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, de automobielsector en in de- hoogwaardige apparatuur. De kern van het optimaliseren van hun gietproces is het verminderen van defecten, het verbeteren van de precisie, het verlagen van de kosten en het verhogen van de efficiëntie. Dit vereist een multi-gecoördineerde vooruitgang van grondstoffen, processen, matrijsapparatuur, na- behandeling en intelligente technologieën, gecombineerd met gerichte optimalisatie op basis van proceskenmerken.

 

I. Optimalisatie van de voorbehandeling van grondstoffen: een solide basis leggen voor defectbeheersing

De kwaliteit van de grondstoffen bepaalt het vormeffect. De kern van de optimalisatie ligt in het verbeteren van de compatibiliteit tussen vezels en harsen, het verbeteren van de uniformiteit van de grondstoffen en het verminderen van defecten zoals porositeit en vezelagglomeratie.

1. Kwaliteitscontrole van voor-geïmpregneerde materialen

De afwijking van het harsgehalte in voor-geïmpregneerde materialen moet binnen ±2% worden gehouden, en het gehalte aan vluchtige stoffen moet minder dan 0,5% zijn. Voor-voorgeïmpregneerde materialen moeten voor-gebakken worden op 80-120 graden gedurende 1-2 uur om vluchtige stoffen te verwijderen. Tijdens het snijden moeten de voorgeïmpregneerde materialen overeenkomen met de holte, en tijdens het aanbrengen van lagen zorgen voor een consistente vezeloriëntatie, "verspringende gelaagdheid" aannemen, uniforme spanning controleren en vezelagglomeratie en delaminatie tussen lagen vermijden.

2. Optimalisatie van droge vezelvoorvormen

Bij drogevezelprocessen moet de porositeit van voorvormen worden gecontroleerd op 30%-40% door geoptimaliseerd weven en voorpersen om een ​​uniforme harspenetratie te garanderen. Selecteer geschikte koolstofvezels (zoals T700-, T800-kwaliteiten) en harssystemen op basis van de vormvereisten om de compatibiliteit te verbeteren.

 

 

II. Optimalisatie van kernvormprocesparameters: nauwkeurige regeling om de vormkwaliteit te verbeteren

 

Verschillende parameters van het gietproces hebben verschillende controlefocussen, waarbij de kern de gecoördineerde afstemming van temperatuur, druk en tijd is om interne spanningen en defecten te verminderen.

 

(1) Optimalisatie van compressievormprocesparameters

Compressiegieten is een kernmethode voor batchproductie, en parameteroptimalisatie volgt het principe van "gesegmenteerde regeling en gecoördineerde matching".

1. Temperatuurregeling:Het wordt beheerd in vier fasen. De voorverwarmingssnelheid is 5-10 graden/min, de verwarmingssnelheid van thermohardende hars is 2-5 graden/min, de houdtemperatuur komt overeen met de uithardingstemperatuur van de hars (met een fout van ±5 graden) en de afkoelsnelheid is 3-8 graden/min. Voor dikwandige mallen moet de koeltijd worden verlengd.

 

2. Drukregeling:Pas de druk stapsgewijs toe, met een vuldruk van 5-15 MPa en een uithardingsdruk van 20-50 MPa (aangepast aan de hars), met drukschommelingen tijdens het vasthouden van minder dan of gelijk aan ±1 MPa, en laat de druk los wanneer de temperatuur onder de glasovergangstemperatuur daalt.

 

3. Tijdcontrole:De vultijd moet worden afgestemd op de vloeibaarheid van de hars en de complexiteit van de mal. De uithardingstijd wordt bepaald door middel van kinetische tests. De houd- en afkoeltijd moeten voldoende zijn om de dimensionele stabiliteit te verbeteren.

 

(2) Optimalisatie van procesparameters voor vacuümvormen

Vacuümvormen is geschikt voor complexe mallen. De optimalisatie richt zich op de vacuümgraad, harsviscositeit en afdichtingscontrole.

 

Vacuümgraadcontrole:Stabiel gehandhaafd boven -0,09 MPa gedurende het hele proces, met een leksnelheid van niet meer dan 0,01 m³/u. Voor veeleisende toepassingen kan het worden uitgebreid tot -0,095 tot -0,1 MPa.

 

Hars- en temperatuurregeling:De viscositeit van de hars vóór uitharding is 0,3-0,8 Pa·s (bij 25 graden). Voor uitharding op middelmatige temperatuur bedraagt ​​de verwarmingssnelheid 5-10 graden/min, en wordt deze gedurende 2-4 uur op 80-120 graden gehouden. Om de gladheid van het oppervlak te verbeteren, kan een siliconenvacuümzak worden gebruikt.

 

Optimalisatie van infusieparameters:De infusiesnelheid wordt afgestemd op de vezelimpregnatiesnelheid, en synchrone infusie op meerdere- punten wordt toegepast voor grote en complexe mallen.

 

(3) Optimalisatie van procesparameters voor autoclaafgieten

Autoclaafgieten is geschikt voor hoogwaardige precisiematrijzen-, met de nadruk op het regelen van druk, temperatuur en gaszuiverheid.

Drukregeling:De drukverhogingssnelheid is 0.05 - 0.1 MPa/min, de maximale druk is 0.4 - 0.6 MPa en de druk is uniform gedurende het hele proces, waardoor maatafwijkingen worden verminderd.

 

Temperatuurregeling:Verwarmingssnelheid 3-5 graden/min, vasthouden op 120-180 graden (aangepast aan de hars) gedurende 3-6 uur, koelsnelheid minder dan of gelijk aan 5 graden/min. Voor grote mallen wordt gefaseerde verwarming toegepast.

 

Hulpparametercontrole:Het watergehalte van het gas in de tank is minder dan of gelijk aan 50 ppm, en het hele proces vindt plaats onder hoog vacuüm, waardoor wordt gegarandeerd dat de porositeit van de schimmel binnen 0,1% - 0.5% wordt gecontroleerd.

 

 

III. Optimalisatie van de compatibiliteit van matrijzen en apparatuur: verbetering van de capaciteit voor het garanderen van vormen

 

Het ontwerp van de mal, de materiaalkeuze en de nauwkeurigheid van de apparatuur hebben rechtstreeks invloed op de vormkwaliteit. De kern van optimalisatie ligt in het verbeteren van de compatibiliteit en stabiliteit.

 

(1) Ontwerp voor matrijsoptimalisatie

Materiaalkeuze: hoogwaardige precisiematrijzen zijn gemaakt van matrijsstaal, terwijl aluminiumlegeringen (6061-T6, 7075-T6) worden gebruikt voor massaproductie. Voor proefproductiematrijzen wordt gewoon koolstofstaal gekozen, waarbij precisie en kosten in evenwicht worden gebracht.

Structurele optimalisatie: De oppervlakteruwheid van de holte Ra is niet meer dan 0,8 μm en er is een redelijk uitlaatsysteem ontworpen (0.2 - 0.5 mm breed en 0.1 - 0.2 mm diep). Voor complexe mallen wordt een gespleten of kerntrekstructuur gebruikt, en wordt 0,1% - 0.3% van de uithardingskrimpcompensatie gereserveerd op het maloppervlak. Daarnaast worden er rasterversterkingsribben (met een tussenruimte van 300 - 500 mm) toegevoegd.

Optimalisatie van warmtegeleiding: Selecteer materialen met uitstekende thermische geleidbaarheid, met een malwanddikte van 10-20 mm. Grote mallen zijn geïntegreerd met verwarmings-/koelingspijpleidingen en de temperatuurregeling in twee zones zorgt ervoor dat het verschil in oppervlaktetemperatuur kleiner dan of gelijk is aan ± 5 graden.

 

(2) Verbetering van de nauwkeurigheid van apparatuur

Er wordt apparatuur met hoge- nauwkeurigheid geselecteerd, met een nauwkeurigheid van de drukregeling van minder dan of gelijk aan ±1% en een nauwkeurigheid van de temperatuurregeling van minder dan of gelijk aan ±2 graden. Er zijn automatische lay-up- en ontvormsystemen uitgerust, en voor grote mallen wordt gebruik gemaakt van multi-synchrone druktoepassing. Er worden regelmatig kalibratie- en afdichtingscontroles van de apparatuur uitgevoerd om een ​​stabiele werking te garanderen.

 

IV. Optimalisatie van post-verwerkingstechnieken: het elimineren van interne stress en het verbeteren van de matrijsprestaties

Na{0}}nabewerking is cruciaal voor het corrigeren van defecten en het verbeteren van de prestaties, en moet worden geoptimaliseerd in overeenstemming met het type hars en de vereisten van de mal.

 

Basisnabewerking-:Na het vormen worden trimmen en slijpen uitgevoerd om bramen en bramen te verwijderen; hoogwaardige-matrijzen kunnen worden gepolijst en gecoat om de slijtvastheid en-kleefeigenschappen te verbeteren.

 

Uithardings- en ontlatingsbehandeling:Voor thermohardende mallen wordt na-uitharding (bij een temperatuur die 10-20 graden hoger is dan de uithardingstemperatuur gedurende 2-4 uur) uitgevoerd om de mate van uitharding te verbeteren; voor thermoplastische mallen wordt een gloeibehandeling uitgevoerd om spanning te elimineren en de maatvastheid te verbeteren.

 

Defecte reparatie:Kleine defecten worden gevuld met hars en versterkt met vezels voor reparatie, terwijl ernstige defecten optimalisatie van het front{0}}proces vereisen om herhaling te voorkomen.

 

V. Integratie van intelligente technologieën: het bereiken van nauwkeurige controle gedurende het hele proces

Integreer intelligente technologieën om volledige-procesbewaking en -controle mogelijk te maken, defecten te voorspellen en de processtabiliteit en herhaalbaarheid te verbeteren.

 

Simulatie en optimalisatie:Via CAE-software om het vormproces te simuleren, defecten te voorspellen en parameters en matrijsstructuur te optimaliseren; een responsoppervlakmodel opstellen door middel van orthogonale experimenten om het optimale procesvenster te bepalen.

 

Volledige-procesbewaking:Integreer sensoren om parameters in realtime te bewaken en automatisch aan te passen via een gesloten-loopcontrolesysteem; Optimaliseer parameters nauwkeurig door middel van vergelijkingen voor het in kaart brengen van defect-prestaties.

 

Nieuwe procesintegratie:Ontdek nieuwe processen zoals vacuüm-geassisteerd compressiegieten en combineer deze met AFP-technologie; gebruik voor grote mallen een gecombineerd proces van "vacuüm + autoclaaf" om de kosten en prestaties in evenwicht te brengen.

 

VI. Kernprincipes en voorzorgsmaatregelen voor optimalisatie

Principe van collaboratieve optimalisatie:Samenwerkingsoptimalisatie via meerdere-links, waarbij het doel en de vereisten van de matrijs worden gecombineerd en kwaliteit en kosten in evenwicht worden gebracht.

 

Het voorkomen van defecten heeft prioriteit:Vertrekkend van de controle van grondstoffen, parameters en matrijzen, streven we ernaar om defecten te verminderen en het slagingspercentage te verhogen.

 

Standaardisatie combineren met personalisatie:Het opzetten van gestandaardiseerde processen om batchstabiliteit te garanderen en het uitvoeren van gepersonaliseerde optimalisatie voor hoogwaardige- matrijzen.