متداول ترین فرآیند تشکیل مواد کامپوزیت! مواد اصلی پیوست و آشنایی با مزایا و معایب

انتخاب گسترده ای از مواد اولیه برای کامپوزیت ها ، از جمله رزین ، الیاف و مواد اصلی وجود دارد و هر ماده دارای خواص منحصر به فرد خود از استحکام ، سفتی ، چقرم و پایداری حرارتی با هزینه ها و بازده های مختلف است. با این حال ، عملکرد نهایی یک ماده کامپوزیت به عنوان یک کل نه تنها مربوط به ماتریس رزین و الیاف (و همچنین مواد اصلی در یک ساختار مواد ساندویچ) است ، بلکه از نزدیک با روش طراحی و فرآیند تولید مواد موجود در ساختار مرتبط است. در این مقاله ، ما روشهای تولیدی متداول را برای کامپوزیت ها ، عوامل اصلی تأثیرگذار هر روش و نحوه انتخاب مواد اولیه برای فرآیندهای مختلف معرفی خواهیم کرد.

قالب گیری اسپری
1 ، توضیحات روش: مواد تقویت کننده فیبر کوتاه و سیستم رزین در همان زمان در قالب پاشیده شده و سپس تحت فشار اتمسفر به محصولات کامپوزیت ترموستاسیون یک فرآیند قالب گیری درمان می شود.
2. انتخاب مواد:
رزین: عمدتا پلی استر
فیبر: نخ فیبر شیشه ای درشت
مواد اصلی: هیچکدام ، باید به تنهایی با تخته سه لا ترکیب شوند
3. مزایای اصلی:
1) تاریخ طولانی کاردستی
2) هزینه کم ، سریع فیبر و رزین
3) هزینه قالب کم
4 ، مضرات اصلی:
1) تخته سه لا به راحتی می توان منطقه غنی از رزین ، وزن بالا را تشکیل داد
2) فقط می توان از الیاف کوتاه برش استفاده کرد ، که به طور جدی خصوصیات مکانیکی تخته سه لا را محدود می کند.
3) به منظور تسهیل پاشش ، ویسکوزیته رزین باید به اندازه کافی کم باشد و خصوصیات مکانیکی و حرارتی مواد کامپوزیت را از دست بدهد.
4) محتوای زیاد استایرن رزین اسپری به این معنی است که یک خطر بالقوه بالایی برای اپراتور وجود دارد ، و ویسکوزیته کم به این معنی است که رزین به راحتی می تواند به لباس کار کارمند نفوذ کند و مستقیم با پوست تماس بگیرد.
5) غلظت استایرن فرار در هوا برای پاسخگویی به الزامات قانونی دشوار است.
5. برنامه های معمولی:
شمشیربازی ساده ، پانل های ساختاری با بار کم مانند بدنهای قابل تبدیل ، دستگاه های کامیون ، وان و قایق های کوچک.

قالب گیری چیدمان دست
1 ، توضیحات روش: به صورت دستی رزین را در الیاف نفوذ می کند ، الیاف را می توان بافته ، بافته ، دوخته شده یا پیوند خورده و سایر روشهای تقویت کننده ، قالب بندی دستی به صورت معمولاً با غلتک یا برس انجام می دهد ، و سپس رزین با یک غلتک چسب فشرده می شود تا باعث شود تا در فیبر نفوذ کند. تخته سه لا برای درمان تحت فشار عادی قرار می گیرد.
2. انتخاب مواد:
رزین: بدون نیاز ، اپوکسی ، پلی استر ، استر مبتنی بر پلی اتیلن ، رزین های فنولیک در دسترس هستند
فیبر: بدون نیاز ، اما وزن پایه فیبر آرام بیشتر برای نفوذ در دست کار دشوار است
مواد اصلی: بدون نیاز
3 ، مزایای اصلی:
1) تاریخ طولانی فناوری
2) یادگیری آسان
3) در صورت استفاده از رزین پخت دمای اتاق ، هزینه کم
4) انتخاب گسترده مواد و تأمین کنندگان
5) محتوای فیبر بالا ، الیاف طولانی تر از فرآیند پاشش استفاده می شود
4 ، مضرات اصلی:
1) اختلاط رزین ، محتوای رزین لمینت و کیفیت از نزدیک با مهارت اپراتور مرتبط است ، به دست آوردن محتوای رزین کم و تخلخل کم لمینت دشوار است
2) خطرات بهداشتی و ایمنی رزین ، هرچه وزن مولکولی رزین دراز کشیده شود ، تهدید بالقوه سلامت بیشتر می شود ، ویسکوزیته کمتر به معنای این است که رزین به احتمال زیاد به لباس های کار کارمندان نفوذ می کند و بنابراین با پوست تماس می گیرد.
3) اگر تهویه خوب نصب نشده باشد ، غلظت استایرن تبخیر شده از استرهای پلی استر و پلی اتیلن در هوا برای تأمین نیازهای قانونی دشوار است
4) ویسکوزیته رزین چسبانده شده باید بسیار کم باشد ، بنابراین محتوای استایرن یا سایر حلالها باید زیاد باشد ، بنابراین خواص مکانیکی/حرارتی مواد کامپوزیت را از دست می دهد.
5) برنامه های کاربردی معمولی: تیغه های توربین بادی استاندارد ، قایق های تولید شده انبوه ، مدل های معماری.

فرآیند کیسه خلاء
1. توضیحات روش: فرآیند کیسه های خلاء ، گسترش فرایند لایه فوقانی است ، یعنی آب بندی یک لایه از فیلم پلاستیکی روی قالب ، خلاء تخته سه لا به صورت دستی خواهد بود و فشار جوی را به تخته سه لا برای دستیابی به اثر فرسودگی و سفت شدن ، به منظور بهبود کیفیت مواد کامپوزیت به دست می آورد.
2. انتخاب مواد:
رزین: به طور عمده رزین های اپوکسی و فنولیک ، استر مبتنی بر پلی استر و پلی اتیلن کاربردی نیست ، زیرا آنها حاوی استایرن ، فرار از درون پمپ خلاء هستند
فیبر: هیچ الزامی وجود ندارد ، حتی اگر وزن پایه الیاف بزرگتر تحت فشار نفوذ شود
مواد اصلی: بدون نیاز
3. مزایای اصلی:
1) محتوای فیبر بالاتر از فرآیند استاندارد خوابیدن دست می توان به دست آورد
2) نسبت درجه اعتبار ساقط پایین تر از فرآیند استاندارد دراز کشیدن است.
3) تحت فشار منفی ، رزین به اندازه کافی برای بهبود درجه نفوذ فیبر جریان می یابد ، البته بخشی از رزین توسط مواد مصرفی خلاء جذب می شود
4) سلامت و ایمنی: فرایند کیسه های خلاء می تواند در طی فرآیند پخت ، آزاد شدن فرار را کاهش دهد
4 ، مضرات اصلی:
1) فرآیند اضافی باعث افزایش هزینه زایمان و مواد کیسه خلاء یکبار مصرف می شود
2) الزامات مهارت بالاتر برای اپراتورها
3) اختلاط رزین و کنترل محتوای رزین تا حد زیادی به مهارت اپراتور بستگی دارد
4) گرچه کیسه های خلاء باعث کاهش آزاد شدن فراتر می شوند ، اما خطر سلامتی برای اپراتور هنوز بیشتر از روند تزریق یا فرایند قبل از پیش است
5 ، برنامه های کاربردی معمولی: اندازه بزرگ ، قایق بادبانی نسخه محدود ، قطعات اتومبیل مسابقه ، فرآیند کشتی سازی پیوند مواد اصلی.

قالب گیری سیم پیچ
1. توضیحات روش: فرآیند سیم پیچ در اصل برای تولید قطعات ساختاری توخالی ، گرد یا بیضی شکل مانند لوله ها و فرورفتگی استفاده می شود. بسته های فیبر از نظر رزین به منزله می شوند و سپس در جهات مختلف بر روی یک ماندرل زخمی می شوند. این فرآیند توسط دستگاه سیم پیچ و سرعت ماندرل کنترل می شود.
2. انتخاب مواد:
رزین: بدون نیاز ، مانند اپوکسی ، پلی استر ، استر مبتنی بر پلی اتیلن و رزین فنولیک و غیره.
فیبر: بدون نیاز ، استفاده مستقیم از بسته های فیبر قاب قرقره ، نیازی به بافتن یا دوختن بافته شده در پارچه فیبر ندارد
مواد اصلی: نیازی نیست ، اما پوست معمولاً یک ماده کامپوزیت تک لایه است
3. مزایای اصلی:
(1) سرعت تولید سریع ، یک روش اقتصادی و معقول برای طرح بندی است
(2) محتوای رزین را می توان با اندازه گیری میزان رزین حمل شده توسط بسته های فیبر که از طریق شیار رزین عبور می کند ، کنترل کرد.
(3) هزینه فیبر به حداقل رسیده ، بدون فرآیند بافندگی میانی
(4) عملکرد ساختاری عالی ، زیرا بسته های فیبر خطی را می توان در جهت های مختلف تحمل بار قرار داد
4. معایب اصلی:
(1) این فرایند محدود به ساختارهای توخالی گرد است.
(2) الیاف به راحتی و به طور دقیق در امتداد جهت محوری مؤلفه قرار نمی گیرند
(3) هزینه بالاتر قالب مثبت ماندل برای قطعات بزرگ ساختاری
(4) سطح بیرونی سازه یک سطح قالب نیست ، بنابراین زیبایی شناسی بدتر است
(5) استفاده از رزین کم ویسکوزیته ، باید به خصوصیات مکانیکی و عملکرد بهداشت و ایمنی توجه کند
برنامه های کاربردی معمولی: مخازن و لوله های ذخیره سازی شیمیایی ، سیلندرها ، مخازن تنفس آتش نشانی.

قالب پالر
1. توضیحات روش: از نگهدارنده بابی که بسته الیاف فیبر کشیده شده با چسب از طریق صفحه گرمایش ، در صفحه گرمایشی برای تکمیل رزین روی فیبر نفوذ کرده و محتوای رزین را کنترل می کند و در نهایت مواد به شکل مورد نیاز درمان می شوند. این شکل از محصول ثابت شده به صورت مکانیکی به طول های مختلف بریده می شود. الیاف همچنین می توانند در جهت های دیگری غیر از 0 درجه وارد صفحه داغ شوند. اکستروژن و قالب کشش یک فرآیند تولید مداوم است و مقطع محصول معمولاً دارای شکل ثابت است و باعث تغییر جزئی می شود. از صفحه داغ مواد از پیش خیس شده ثابت شده و بلافاصله در قالب پخش می شود ، اگرچه چنین فرآیندی مداوم کمتری است ، اما می تواند به تغییر شکل مقطع برسد.
2. انتخاب مواد:
رزین: معمولاً اپوکسی ، پلی استر ، استر مبتنی بر پلی اتیلن و رزین فنولیک و غیره.
فیبر: بدون نیاز
مواد اصلی: معمولاً مورد استفاده قرار نمی گیرد
3. مزایای اصلی:
(1) سرعت تولید سریع ، یک روش اقتصادی و معقول از مواد قبل از خیس کردن و پخت مواد است
(2) کنترل دقیق محتوای رزین
(3) به حداقل رساندن هزینه فیبر ، هیچ فرآیند بافندگی متوسط
(4) خواص ساختاری عالی ، زیرا بسته های فیبر در خطوط مستقیم چیده شده اند ، کسر حجم فیبر زیاد است
(5) منطقه نفوذ فیبر را می توان به طور کامل آب بندی کرد تا باعث کاهش آزاد شدن فرار شود
4. معایب اصلی:
(1) فرآیند شکل مقطع را محدود می کند
(2) هزینه بالاتر صفحه گرمایش
5. برنامه های کاربردی معمولی: تیرها و خرپا سازه های مسکن ، پل ها ، نردبان ها و نرده ها.

فرآیند قالب گیری انتقال رزین (RTM)
1. توضیحات روش: الیاف خشک در قالب پایین قرار می گیرند ، که می تواند از قبل تحت فشار قرار گیرد تا الیاف تا حد ممکن شکل قالب را متناسب کنند و به صورت چسبنده محدود شوند. سپس قالب فوقانی روی قالب پایین ثابت می شود تا یک حفره تشکیل شود و سپس رزین به داخل حفره تزریق می شود. تزریق رزین به کمک خلاء و نفوذ الیاف ، معروف به تزریق رزین به کمک خلاء (VARI) ، معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد. پس از اتمام نفوذ فیبر ، شیر معرفی رزین بسته می شود و کامپوزیت درمان می شود. تزریق رزین و پخت می تواند در دمای اتاق یا در شرایط گرم انجام شود.
2. انتخاب مواد:
رزین: معمولاً اپوکسی ، پلی استر ، پلی وینیل استر و رزین فنولیک ، از رزین بیسمالیمید در دمای بالا استفاده می شود
فیبر: بدون نیاز. فیبر دوخته شده برای این فرآیند مناسب تر است ، زیرا شکاف بین بسته فیبر منجر به انتقال رزین می شود. الیاف مخصوص توسعه یافته می توانند جریان رزین را ارتقا دهند
مواد اصلی: کف سلولی مناسب نیست ، زیرا سلولهای لانه زنبوری پر از رزین می شوند و فشار نیز باعث فروپاشی کف می شود.
3. مزایای اصلی:
(1) کسر حجم فیبر بالاتر ، تخلخل کم
(2) محیط عملیات بهداشتی و ایمنی ، تمیز و مرتب از آنجا که رزین کاملاً مهر و موم شده است.
(3) استفاده از زایمان را کاهش دهید
(4) قسمتهای فوقانی و تحتانی قطعات ساختاری سطوح قالب دار هستند که برای درمان سطح بعدی آسان است.
4. معایب اصلی:
(1) قالب های مورد استفاده در کنار هم گران ، سنگین و نسبتاً حجیم هستند تا در برابر فشار بیشتر مقاومت کنند.
(2) محدود به ساخت قطعات کوچک
(3) مناطق ناخواسته به راحتی می توانند رخ دهند ، در نتیجه تعداد زیادی ضایعات
5. برنامه های کاربردی معمولی: شاتل فضایی کوچک و پیچیده و قطعات اتومبیل ، صندلی های قطار.