Vật liệu composite sợi carbon nhiệt dẻo dùng để chỉ các sản phẩm được hình thành từ sự kết hợp giữa sợi carbon và nhựa nhiệt dẻo. Có sự khác biệt rất lớn về độ khó của phản ứng tổng hợp giữa các dạng sợi carbon khác nhau và các loại nhựa nhiệt dẻo khác nhau, đồng thời cũng có sự khác biệt lớn về khoảng cách hiệu suất sau khi tổng hợp. Hiện nay, hiệu suất của vật liệu composite được hình thành từ sợi carbon liên tục và nhựa polyetheretherketone nhiệt dẻo là tuyệt vời và việc chế tạo vật liệu composite này có khả năng sản xuất hàng loạt.
Trong quá trình chế tạo vật liệu composite sợi carbon nhiệt dẻo từ lý thuyết đến thực hành, việc chuẩn bị vật liệu composite là một mắt xích khó khăn hơn, mắt xích còn lại là làm thế nào để dễ dàng chế tạo vật liệu composite thành các bộ phận có hình dạng khác nhau trong khi vẫn giữ nguyên cấu trúc vật lý. Tính toàn vẹn và lợi thế hiệu suất cơ học. Để giải quyết các vấn đề ở hai mắt xích trên, không chỉ cần nghiên cứu lý thuyết mà không thể thiếu thử nghiệm thực tế. Những giải pháp xử lý và đúc khuôn nào hiện đang được chứng minh là khả thi? Vật liệu mới của Zhishang sẽ đưa bạn vượt qua nó.
Năm quy trình đúc composite bằng sợi carbon nhiệt dẻo hiện đang được áp dụng thực tế
1. Đúc nhúng nóng chảy
Ngâm tẩm nóng chảy là sự lựa chọn tốt nhất để chuẩn bị băng tẩm polyme tinh thể. Các bó sợi đơn hướng, song song, có độ căng cố định được rút ra từ khung cấp dây của thiết bị ngâm tẩm nóng chảy và gửi đến bể ngâm tẩm nóng chảy để được ngâm tẩm bằng nhựa nhiệt dẻo. Sau khi đi qua lò nung nhiệt độ cao và sau khi được ép thành băng prereg bằng con lăn ép nóng, nó được quấn thành cuộn bằng hệ thống cuộn dây. Cốt lõi của quá trình ngâm tẩm là tối đa hóa sự phân tán của các bó sợi và thâm nhập hoàn toàn vào bên trong các bó sợi.
Trong phương pháp này, nhựa ở trạng thái nóng chảy sẽ tẩm các bó sợi phân tán dưới một áp suất nhất định. Lý tưởng nhất là phần bên trong của bó sợi sẽ được thấm hoàn toàn và cuối cùng được làm nguội để thu được dải sợi prereg hoặc prereg. Quá trình ngâm tẩm tan chảy rất đơn giản, về cơ bản không tạo ra khí dễ bay hơi trong quá trình này và có thể kiểm soát chính xác hàm lượng chất xơ của prereg; tuy nhiên, hiệu quả ngâm tẩm không tốt trong các hệ thống nhựa có độ nhớt cao và các sợi khó lan rộng và phân tán.
Thí nghiệm cho thấy sau khi đưa sợi carbon qua đầu ngâm tẩm tự thiết kế lắp trên máy đùn trục vít đơn, nhựa PA66 trộn với chất chống oxy hóa được thêm vào phễu cấp liệu để nấu chảy và hóa dẻo, từ đó phủ lên sợi carbon liên tục. , ngâm tẩm để sản xuất băng một chiều prereg CF/PA66 với hàm lượng sợi carbon khác nhau.
2. Ép đùn-ép phun
Hiện nay, quy trình đúc vật liệu composite sợi carbon cắt nhỏ (SCF) chủ yếu là ép đùn-ép phun. Trong quá trình đúc, các đặc tính lưu biến của hỗn hợp sợi carbon nóng chảy cắt nhỏ chủ yếu bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ xử lý và ứng suất cắt. Khi nhiệt độ xử lý thấp hơn giá trị tới hạn, độ nhớt biểu kiến của chất tan chảy sẽ giảm khi nhiệt độ xử lý tăng; khi vượt quá giá trị tới hạn, độ nhớt biểu kiến không còn thay đổi đáng kể theo nhiệt độ xử lý, thể hiện đặc tính của chất lỏng Newton và phù hợp để trộn vào thời điểm này. Hình thành và xử lý vật liệu. Lực cắt chủ yếu ảnh hưởng đến năng lượng kích hoạt dòng chảy nhớt của tan chảy. Ứng suất cắt càng nhỏ thì năng lượng kích hoạt dòng chảy nhớt càng lớn.
Thêm PA66, sợi carbon cắt nhỏ, chất tương thích, chất phụ gia chống mài mòn, chất chống oxy hóa, v.v. vào máy trộn tốc độ cao và trộn ở nhiệt độ phòng; sau đó làm tan chảy và trộn các nguyên liệu thô đã hỗn hợp thông qua máy đùn trục vít đôi. Đùn, làm mát bằng nước, sấy khô và sau đó tạo hạt; sau khi làm khô các viên đã chuẩn bị, người ta thu được vật liệu composite PA66 được gia cố bằng SCF bằng phương pháp ép phun.
3. Đúc
Đúc là đặt tấm prereg hỗn hợp sợi carbon nhiệt dẻo đã cắt hoặc hỗn hợp trống có chứa sợi carbon vào khuôn, sau đó nung nhựa nhiệt dẻo đến trên điểm nóng chảy hoặc nhiệt độ dòng chảy nhớt để làm tan chảy, chảy, ngâm tẩm và bọc nhựa để gia cố. các sợi được liên kết chặt chẽ với nhau thông qua bề mặt và cuối cùng được làm nguội để tạo hình. Phương pháp này có ưu điểm là vận hành đơn giản, hiệu quả sản xuất cao, tiêu thụ năng lượng thấp và chi phí thấp.
Các thí nghiệm đã phát hiện ra rằng vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo được gia cố bằng sợi carbon liên tục có thể được đúc trực tiếp trực tuyến. Đặc điểm của quá trình này là sự tan chảy chỉ được làm nóng một lần trong toàn bộ quá trình và hình dạng của sợi carbon liên tục được giữ lại để đúc trực tiếp. Chiều dài của sợi carbon trong sản phẩm được giữ lại ở mức lớn nhất và nó có hiệu quả sản xuất cao, đúc sản phẩm dễ dàng và chi phí sản xuất thấp. Trong tương lai, nó có thể sản xuất nắp van động cơ ô tô, bàn đạp, vỏ bánh răng và các bộ phận khác có yêu cầu nghiêm ngặt về kích thước và hiệu suất.
4. Khuôn in 3D
Công nghệ in 3D có ưu điểm là tự do thiết kế và khả năng in trực tiếp và nhanh chóng các thành phần phức tạp khó in bằng phương pháp truyền thống. Mô hình lắng đọng hợp nhất (FDM) là một quy trình in 3D đơn giản làm nóng các sợi nhựa nóng chảy trong đầu ép đùn và tạo thành lớp nóng chảy thành từng lớp trên một nền tảng, với mỗi lớp tương tác với lớp trước đó. Liên kết, và cuối cùng là làm mát và cứng lại để hình thành. Các mô hình được in bằng FDM là chính xác và quy trình đáng tin cậy; tuy nhiên, khi in các mẫu có hình dạng lồi cần có thêm các kết cấu đỡ nếu không sẽ dễ bị xẹp, gãy.
In 3D có tỷ lệ sử dụng vật liệu composite cao, có thể đạt được độ chính xác và độ phức tạp cao, đồng thời có thể in các thành phần phức tạp khó in bằng phương pháp truyền thống. Hơn nữa, từ mô hình dữ liệu đến đúc thành phần mất một thời gian ngắn và phù hợp cho việc phát triển và phát triển sản phẩm mới. Sản xuất các bộ phận nhỏ theo lô.
5. Tự động đặt và tạo hình
Công nghệ dán băng keo tự động là một quy trình sản xuất bồi đắp sử dụng thiết bị dán dây hoặc dán băng keo với các thiết bị gia nhiệt đặc biệt để định vị, xếp chồng và đông đặc tại chỗ, tăng từng lớp theo chiều dày của bộ phận và cuối cùng đạt kích thước thiết kế, Hoàn thành việc sản xuất các bộ phận. Công nghệ này chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và phù hợp để sản xuất các thành phần hyperboloid có hình dạng phức tạp. Quá trình đúc này có ưu điểm là hiệu quả sản xuất cao, mức độ tự động hóa cao và thiết kế kỹ thuật số dễ dàng.
Hệ thống dán băng keo tự động thường bao gồm các khay cấp giấy prereg, đầu dán băng tự động, khuôn linh kiện, hệ thống CNC, phần mềm thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính (CAD), v.v. Khi hệ thống hoạt động, băng prereg composite được đặt vào đầu dán băng. . Vị trí dán băng được điều khiển bởi cánh tay robot đa trục. Một bộ con lăn dẫn băng prereg ra ngoài. Sau khi được gia nhiệt theo quy trình, nó được đặt trên khuôn dưới tác động của con lăn áp lực. Hoặc trên lớp vật liệu đã trải trước đó, và cuối cùng băng prereg được cắt bằng dao cắt, như vậy đã hoàn thành việc dán băng.
So với đúc xếp chồng thủ công, đúc xếp chồng tự động đã cải thiện đáng kể hiệu quả, ít lãng phí hơn, độ chính xác kích thước cao hơn và ứng suất bên trong thấp hơn. Đó là hướng phát triển trong tương lai của ngành sản xuất linh kiện quy mô lớn.
Quá trình cải tiến quy trình đúc vật liệu composite sợi carbon trải qua sự phát triển của toàn bộ ngành công nghiệp sợi carbon. Cho dù đó là sợi carbon nhiệt rắn chủ đạo hiện nay hay sợi carbon nhựa nhiệt dẻo có tiềm năng lớn trong tương lai, năng lực sản xuất và cường độ hiệu suất sẽ được cải thiện nhờ sự cải tiến của quy trình đúc. Với việc nghiên cứu sâu hơn về vật liệu composite sợi carbon, chắc chắn sẽ xuất hiện nhiều quy trình đúc thông minh hơn và sự phát triển của ngành công nghiệp sợi carbon cuối cùng sẽ mở ra một ngày mai tốt đẹp hơn. Zhishang New Materials luôn tin tưởng chắc chắn vào điều này.