Bahan komposit serat karbon termoplastik mengacu pada produk yang dibentuk oleh perpaduan serat karbon dan resin termoplastik. Terdapat perbedaan besar dalam kesulitan fusi antara berbagai bentuk serat karbon dan berbagai jenis resin termoplastik, dan terdapat juga perbedaan besar dalam kesenjangan kinerja setelah fusi. Saat ini, kinerja material komposit yang dibentuk dari serat karbon kontinu dan resin polietereterketon termoplastik sangat baik, dan persiapan material komposit ini memiliki kemungkinan untuk produksi massal.
Dalam proses material komposit serat karbon termoplastik dari teori ke praktik, penyiapan material komposit merupakan mata rantai yang lebih sulit, dan mata rantai lainnya adalah bagaimana dengan mudah membuat material komposit menjadi bagian-bagian dengan berbagai bentuk dengan tetap mempertahankan struktur fisik yang sama. Keunggulan integritas dan kinerja mekanis. Untuk menyelesaikan permasalahan pada kedua mata rantai di atas, tidak hanya diperlukan penelitian teoritis saja, tetapi uji praktik juga sangat diperlukan. Solusi pemrosesan dan pencetakan apa yang saat ini terbukti layak dilakukan? Materi Baru Zhishang akan membawa Anda melewatinya.
Lima proses pencetakan komposit serat karbon termoplastik yang praktis saat ini
1. Lelehkan cetakan celup
Impregnasi lelehan adalah pilihan terbaik untuk menyiapkan pita perekat polimer kristalin. Bundel serat searah, paralel, dan tegangan tetap diambil dari kerangka pengumpan kawat perangkat impregnasi lelehan, dan dikirim ke tangki impregnasi lelehan untuk diresapi dengan resin termoplastik. Setelah melewati tungku suhu tinggi dan Setelah ditekan ke dalam pita prepreg dengan roller tekan panas, pita tersebut digulung menjadi gulungan dengan sistem penggulungan. Inti dari proses impregnasi lelehan adalah untuk memaksimalkan dispersi kumpulan serat dan menyusup sepenuhnya ke bagian dalam kumpulan serat.
Dalam metode ini, resin dalam keadaan cair menghamili kumpulan serat yang terdispersi di bawah tekanan tertentu. Idealnya, bagian dalam bundel serat akan diinfiltrasi sepenuhnya, dan akhirnya didinginkan untuk mendapatkan strip serat prepreg atau prepreg. Proses impregnasi lelehan sederhana, pada dasarnya tidak menghasilkan gas yang mudah menguap selama proses, dan dapat mengontrol kandungan serat prepreg secara akurat; namun, efek impregnasinya tidak baik pada sistem resin dengan viskositas tinggi, dan serat sulit menyebar dan menyebar.
Percobaan menemukan bahwa setelah melewatkan serat karbon melalui kepala impregnasi yang dirancang sendiri yang dipasang pada ekstruder sekrup tunggal, resin PA66 yang dicampur dengan antioksidan ditambahkan ke hopper umpan untuk meleleh dan menjadi plastis, sehingga melapisi serat karbon kontinu. , impregnasi untuk menghasilkan pita searah prepreg CF/PA66 dengan kandungan serat karbon berbeda.
2. Cetakan ekstrusi-injeksi
Saat ini, proses pencetakan material komposit serat karbon cincang (SCF) sebagian besar merupakan pencetakan ekstrusi-injeksi. Selama proses pencetakan, sifat reologi lelehan komposit serat karbon cincang terutama dipengaruhi oleh suhu pemrosesan dan tegangan geser. Ketika suhu pemrosesan lebih rendah dari nilai kritis, viskositas lelehan menurun seiring dengan peningkatan suhu pemrosesan; bila melebihi nilai kritis, viskositas semu tidak lagi berubah secara signifikan seiring dengan suhu pemrosesan, menunjukkan karakteristik fluida Newton, dan cocok untuk peracikan pada saat ini. Pembentukan dan pengolahan bahan. Geser terutama mempengaruhi energi aktivasi aliran kental dari lelehan. Semakin kecil tegangan geser maka energi aktivasi aliran viskos semakin besar.
Tambahkan PA66, serat karbon cincang berkelompok, kompatibilitas, aditif tahan aus, antioksidan, dll. ke dalam mixer berkecepatan tinggi dan aduk pada suhu kamar; kemudian lelehkan dan haluskan bahan baku campuran melalui ekstruder sekrup ganda. Ekstrusi, pendinginan air, pengeringan dan kemudian pembuatan pelet; setelah mengeringkan pelet yang telah disiapkan, material komposit PA66 yang diperkuat SCF berkerumun diperoleh dengan cetakan injeksi.
3. Cetakan
Pencetakan adalah dengan memasukkan lembaran prepreg komposit serat karbon termoplastik yang telah dipotong atau blanko campuran yang mengandung serat karbon ke dalam cetakan, dan kemudian memanaskan resin termoplastik hingga di atas titik leleh atau suhu aliran kental untuk melelehkan, mengalir, menghamili dan membungkus resin untuk penguatan. serat terikat erat satu sama lain melalui antarmuka dan akhirnya didinginkan hingga terbentuk. Metode ini memiliki keunggulan pengoperasian yang sederhana, efisiensi produksi yang tinggi, konsumsi energi yang rendah dan biaya yang rendah.
Eksperimen telah menemukan bahwa komposit termoplastik yang diperkuat serat karbon dapat langsung dicetak secara online. Karakteristik dari proses ini adalah lelehan hanya dipanaskan satu kali selama seluruh proses, dan bentuk serat karbon kontinu dipertahankan untuk pencetakan langsung. Panjang serat karbon dalam produk dipertahankan semaksimal mungkin, dan memiliki efisiensi produksi yang tinggi, pencetakan produk yang mudah, dan biaya produksi yang rendah. Di masa depan, dapat memproduksi penutup katup mesin otomotif, pedal, penutup roda gigi, dan suku cadang lain yang memiliki persyaratan ukuran dan kinerja yang ketat.
4. Cetakan pencetakan 3D
Teknologi pencetakan 3D memiliki keunggulan kebebasan mendesain dan kemampuan mencetak komponen kompleks secara langsung dan cepat yang sulit dicetak menggunakan metode tradisional. Fused Deposition Modeling (FDM) adalah proses pencetakan 3D sederhana yang memanaskan serat plastik cair di kepala ekstrusi dan meletakkan lelehan dalam satu lapisan pada platform, dengan setiap lapisan berinteraksi dengan lapisan sebelumnya. Ikatan, dan akhirnya pendinginan dan pengerasan hingga terbentuk. Model yang dicetak menggunakan FDM akurat dan prosesnya dapat diandalkan; namun, saat mencetak model dengan bentuk cembung, diperlukan struktur pendukung tambahan, jika tidak maka akan mudah roboh atau pecah.
Pencetakan 3D memiliki tingkat pemanfaatan material komposit yang tinggi, dapat mencapai presisi dan kompleksitas tinggi, serta dapat mencetak komponen kompleks yang sulit dicetak dengan metode tradisional. Selain itu, dibutuhkan waktu yang singkat dari model data hingga pencetakan komponen, dan cocok untuk pengembangan dan pengembangan produk baru. Produksi suku cadang dalam jumlah kecil.
5. Peletakan dan pembentukan otomatis
Teknologi peletakan pita otomatis adalah proses pembuatan aditif yang menggunakan peralatan peletakan kawat atau peletakan pita dengan perangkat pemanas khusus untuk memposisikan, meletakkan dan memperkuat di tempat, meningkatkan lapisan demi lapisan sesuai arah ketebalan komponen, dan akhirnya mencapai ukuran yang dirancang. Selesaikan pembuatan suku cadang. Teknologi ini banyak digunakan di bidang dirgantara dan cocok untuk memproduksi komponen hiperboloid berbentuk kompleks. Proses pencetakan ini memiliki keunggulan efisiensi produksi yang tinggi, otomatisasi tingkat tinggi, dan desain digital yang mudah.
Sistem peletakan pita otomatis biasanya terdiri dari baki umpan prepreg, kepala peletakan pita otomatis, cetakan komponen, sistem CNC, perangkat lunak desain berbantuan komputer (CAD), dll. Saat sistem bekerja, pita prepreg komposit ditempatkan ke dalam kepala peletakan pita . Posisi peletakan pita dikendalikan oleh lengan robot multi-sumbu. Satu set rol memandu pita prepreg keluar. Setelah dipanaskan oleh proses, ia diletakkan di atas cetakan di bawah aksi roller tekanan. Atau pada lapisan bahan yang diletakkan sebelumnya, dan terakhir pita prepreg dipotong dengan pisau pemotong, sehingga menyelesaikan peletakan pita.
Dibandingkan dengan pencetakan lay-up manual, pencetakan lay-up otomatis telah meningkatkan efisiensi secara signifikan, lebih sedikit limbah, akurasi dimensi yang lebih tinggi, dan tekanan internal yang lebih rendah. Ini adalah arah pengembangan masa depan manufaktur komponen skala besar.
Proses perbaikan proses pencetakan material komposit serat karbon berjalan melalui pengembangan seluruh industri serat karbon. Baik itu serat karbon termoset arus utama atau serat karbon termoplastik dengan potensi besar di masa depan, kapasitas produksi dan kekuatan kinerja akan ditingkatkan karena peningkatan proses pencetakan. Dengan semakin dalamnya penelitian tentang material komposit serat karbon, proses pencetakan yang lebih cerdas pasti akan muncul, dan perkembangan industri serat karbon pada akhirnya akan mengantarkan masa depan yang lebih baik. Zhishang New Materials selalu meyakini hal ini.
