Довгі волокно-посилені термопласти (LFRT) використовуються для високопродуктивних формних матеріалів. Хоча технологія LFRT забезпечує хорошу міцність, жорсткість і вплив на властивості, обробка цього матеріалу відіграє важливу роль у визначенні того, якою може бути досягнута остання частина.
Для того, щоб успішно формувати LFRT, необхідно зрозуміти деякі з їх унікальних характеристик. Розуміння відмінностей між LFRT та традиційними посиленими термопластами призвело до розробки технологій обладнання, дизайну та обробки для максимального збільшення вартості та потенціалу LFRT.
Різниця між LFRT та традиційними подрібненими, стиснутими коротким скловолокном композитами, полягає в довжині волокна. У LFRT довжина волокна така ж, як довжина гранула. Це пов'язано з тим, що більшість LFRT виробляються пултрузією, а не просто комбінацією. У виробництві LFRT безперервний жорст скрутиної зі склопластиком спочатку втягується в плівку, що покривається та просочується смолою. Після виходу з умивальника безперервна стрічка армуючого пластику подрібнюється або гранульована, зазвичай нарізана довжиною 10 ~ 12мм. На відміну від звичайних коротких скловолокнистих композитів містять лише нарізані нитки довжиною від 3 до 4 мм, які додатково зменшуються довжиною до 2 мм у екструдери з поперечним тиском.
LFRT зазвичай готують шляхом пултрузії, просочуючи безперервні скляні волокнисті пучки з смолою, а потім розрізаючи їх у довгі гранули. Довжина скловолокна дорівнює довжині гранул.
Довжина волокна в гранулах LFRT допомагає поліпшити механічні властивості LFRT - підвищену ударну стійкість або в'язкість при збереженні жорсткості. Поки волокна зберігають свою довжину протягом процесу формування, вони утворюють "внутрішній скелет", що забезпечує чудові механічні властивості. Проте, поганий процес формування може перетворити довгі волокна на короткі волокнисті матеріали. Якщо довжина волокна знаходиться під час процесу формування, то неможливо отримати необхідний рівень продуктивності.
Рисунок до і після термічного розкладання деталей з лиття під тиском. Світлий колір є внутрішнім скелетом, утвореною довгими волокнами після того, як смола згорів, і скелет зберігає форму частини. Для того, щоб підтримувати довжину волокон під час формування ЛФРТ, треба розглянути три важливі аспекти: машина для лиття під тиском, конструкція та обробка деталей і форм.
01 Заходи безпеки обладнання
Питання, яке часто задають про обробку LFRT, полягає в тому, чи можна нам сформувати ці матеріали за допомогою існуючого обладнання для лиття під тиском. У переважній більшості випадків обладнання для формування композитів зі скла основного волокна також може використовуватися для формування LFRT. Незважаючи на те, що стандартне обладнання для формування штапельного волокна є задовільним для більшості деталей та виробів LFRT, деякі модифікації обладнання можуть бути кращими для підтримки довжини волокон.
У цьому варіанті ідеально підходить універсальний гвинт із типовим розділом "подача-компресія-дозування", і зменшується коефіцієнт стиснення дозуючого розділу. Коефіцієнт стиснення розділу вимірювання приблизно 2: 1 є найкращим для продуктів LFRT. Виготовлення шурупів, бочок та інших компонентів з спеціальних металевих сплавів не є необхідним, тому що зношування LFRT не настільки велике, як у традиційних подрібнених термопластах зі скловолокна.
Ще одне обладнання, яке може скористатися під час огляду проекту, - наконечник насадки. Деякі термопласти простіше підібрати з перевернутою конічною форсункою, що створює високий ступінь зсуву, оскільки матеріал вводять у формувальну порожнину. Однак цей наконечник наконечника може значно зменшити довжину волокон довгого волокнистого композиту. Тому рекомендується використовувати 100% "вільнопоточний" щілинний наконечник для насадок / клапан, що дозволяє легко діставати довгі волокна через сопло. Крім того, діаметр форсунки та отворів для воріт повинен бути 5,5 мм (0,250 дюймів) або більше в вільному розмірі і не мати гострих країв. Важливо зрозуміти, як матеріал протікає через обладнання для лиття під тиском, і де визначено, що зрізування розірве волокно.
02 Дизайн деталей та форм
Хороший дизайн деталей і форми також допомагає зберегти довжину волокон LFRT. Усунення гострих кутів навколо частини краю, включаючи ребра, боси та інші особливості, дозволяє уникнути непотрібного стресу у формованій частині та зменшує знос волокна. Частина повинна бути рівномірною товщиною стінної номінальної конструкції. Більші зміни товщини стінки призводять до непослідовного наповнення і небажаної орієнтації волокна в частині. Там, де потрібні товщі або тонші, слід уникати різких змін товщини стінок, щоб уникнути утворення областей з високою зсувною здатністю, які можуть пошкодити волокна і стати джерелом концентрації напруги. Зазвичай спробуйте відкрити ворота в товщі стінки, і протікайте до тонкої частини, наповнення кінця зберігається у тонкій частині. Загальні правильні рекомендації щодо пластмасового дизайну дозволяють стверджувати, що товщина стінки нижче 4 мм (0,160 дюймів) сприятиме хорошому рівномірному потоку та зменшить можливість депресій та порожнеч. Для комплексів LFRT оптимальна товщина стінки, як правило, складає близько 3 мм (0.120 дюймів), а мінімальна товщина - 2 мм (0.080 дюймів). Коли товщина стінки менше 2 мм, збільшується ймовірність розриву волокна матеріалу після введення в форму.
Частини є лише одним аспектом дизайну, і важливо також розглянути, як матеріал надходить у форму. Коли бігуни та ворота приводять матеріал до порожнини, в цих ділянках може виникнути значна кількість волокна, без належного дизайну.
При проектуванні прес-форми, яка використовується для формування сполук LFRT, найкращим є повноцінний фігурний бінок, мінімальний діаметр - 5,5 мм (0,250 дюймів). На додаток до повноцінного бігуна, у будь-якої іншої форми бігуна будуть гострі кути, вони збільшать навантаження під час процесу формування, щоб підірвати армовані скловолокно. Гарячі бігові системи з відкритими бігунами є прийнятними. Мінімальна товщина ворота повинна бути 2мм (0,080in). Якщо можливо, знайдіть ворота вздовж ребра, що не перешкоджає потоку матеріалу в порожнину. Спрей на поверхні деталі вимагатиме 90 ° обертання, щоб запобігти розриву волокна і зменшити механічні властивості. Нарешті, зверніть увагу на розташування ліній зварного шва та про те, як вони впливають на ділянку під навантаженням (або стресом), коли використовується деталь. Лінія злиття повинна бути перенесена в область, де очікується, що рівень напруги буде нижчим завдяки розумному розташуванню ворота.
Аналіз наповнення комп'ютера може допомогти визначити, де будуть розміщені ці плавкі посилання. Структурний аналіз кінцевих елементів (FEA) може бути використаний для порівняння місця високого напруження з розташуванням лінії злиття, як визначено під час аналізу наповнення. Слід зазначити, що ці компоненти та форми цвілі - це лише пропозиції. Є безліч прикладів компонентів, які мають тонкі стінки, різну товщину стінки та делікатні або дрібні характеристики, які забезпечують хорошу продуктивність з композитами LFRT. Проте, чим далі від цих пропозицій, тим більше часу та зусиль приділено забезпеченню повної користі технологій довгої технології волокна.
03 Обробка дизайну
Обробка умов є ключем до успіху LFRT. Поки використовуються правильні умови обробки, можна використовувати звичайні машини для лиття під тиском і правильно підготовлені форми для готових компонентів LFRT. Іншими словами, навіть при належному обладнанні та дизайні форми, довжина волокон може постраждати, якщо будуть використовуватися погані умови обробки. Це вимагає розуміння умов, які волокно буде стикатися під час процесу формування та визначення області, яка спричинить надмірне зсув волокна.
Спочатку слід контролювати зворотний тиск. Високий зворотний тиск вносить значні зсувні сили на матеріал, що зменшує довжину волокон. Враховуючи, що починаючи від нульового протитиску і збільшуючи його лише для того, щоб гніздо рівномірно відкинулося під час годування, заднім тиском 1,5-2,5 бар (20-50 фунтів на квадратний дюйм) зазвичай достатньо, щоб досягти стійкого харчування.
Висока гвинтова швидкість також має несприятливі наслідки. Чим швидше обертається гвинт, тим більша ймовірність того, що твердий матеріал, що не розмотується, входить до секції стиснення гвинта, що спричиняє пошкодження волокна. Подібно до рекомендацій щодо зворотного тиску, спробуйте зберегти швидкість обертання на найнижчому рівні, необхідному для стабільного заповнення гвинта. При утворенні комплексів ЛФРТ частота гвинтів 30-70 об / хв.
Під час лиття під тиском, танення відбувається за рахунок двох взаємодіючих факторів: зсуву і тепла. Оскільки метою є захист довжини волокна в LFRT шляхом зменшення зсуву, буде потрібно більше тепла. Залежно від системи смоли, температура, на якій обробляється композит LFRT, зазвичай на 10-30 ° С вище, ніж звичайні формувальні сполуки.
Проте, перш ніж просто повністю збільшити температуру циліндра, зверніть увагу на зміну розподілу температури ствола. Як правило, температура стовбура зростає, коли матеріал рухається з бункера до сопла, але для LFRT рекомендується мати більш високу температуру в бункері. Перевернене розподіл температур пом'якшує і розплавить гранули LFRT перед входом у секцію стиснення шнека з високим ступенем зсуву, тим самим полегшуючи стримування довжини волокон.
Остання примітка про обробку передбачає використання резервного матеріалу. Шліфування формованої частини або сопла зазвичай призводить до зменшення довжини волокон, тому додавання резервного матеріалу може впливати на загальну довжину волокон. Для того, щоб не суттєво знизити механічні властивості, рекомендується повернути максимальну кількість матеріалу на 5%. Більша кількість переробленого матеріалу матиме негативний вплив на механічні властивості, такі як ударна сила.
