As materias primas dos materiais compostos inclúen resina, fibra e material de núcleo, etc.Hai moitas opcións, e cada material ten a súa única resistencia, rixidez, dureza e estabilidade térmica, e o seu custo e produción tamén son diferentes.
Non obstante, o material composto no seu conxunto, o seu rendemento final non só está relacionado coa matriz de resina e as fibras (e o material do núcleo na estrutura do bocadillo), senón que tamén está estreitamente relacionado co método de deseño e proceso de fabricación dos materiais na estrutura. .
Este artigo presentará os métodos de fabricación de compostos de uso común, os principais factores que inflúen en cada método e como elixir materias primas para diferentes procesos.
Descrición do método:Proceso de moldeo no que o material reforzado con fibra cortada e o sistema de resina son pulverizados no molde ao mesmo tempo e, a continuación, se curan a presión normal para formar un produto composto termoendurecible.
selección de material:
Resina: principalmente poliéster
Fibra: fío de fibra de vidro grosa
Material do núcleo: ningún, debe combinarse con laminados por separado
A principal vantaxe:
1) A artesanía ten unha longa historia
2) Baixo custo, colocación rápida de fibra e resina
3) Baixo custo do molde
Principais inconvenientes:
1) O taboleiro laminado é fácil de formar unha zona enriquecida con resina e o peso é relativamente alto
2) Só se poden usar fibras picadas, o que limita severamente as propiedades mecánicas dos laminados
3) Para facilitar a pulverización, a viscosidade da resina debe ser o suficientemente baixa como para perder as propiedades mecánicas e térmicas do material composto.
4) O alto contido de estireno na resina de pulverización significa riscos potenciais máis altos para os operadores e a baixa viscosidade significa que a resina é fácil de penetrar na roupa de traballo dos empregados e contactar directamente coa pel.
5) A concentración de estireno volatilizado no aire é difícil de cumprir cos requisitos legais
aplicación típica:
Cercas simples, paneis estruturais de baixa carga como carrocerías de coches convertibles, carenados de camións, bañeiras e pequenas embarcacións
Descrición do método:Impregnar manualmente as fibras con resina.As fibras pódense reforzar tecendo, trenzando, cosendo ou pegando.A man adoita facerse con rolos ou cepillos, e despois a resina espreme cun rolo de goma para penetrar nas fibras.Os laminados foron curados a presión normal.
selección de material:
Resina: sen requisitos, epoxi, poliéster, polivinil éster, resina fenólica son aceptables
Fibra: non é necesario, pero a fibra de aramida con maior peso base é difícil de infiltrar coa man.
Material principal: sen requisitos
A principal vantaxe:
1) A artesanía ten unha longa historia
2) Fácil de aprender
3) Se se usa resina de curado a temperatura ambiente, o custo do molde é baixo
4) Gran selección de materiais e provedores
5) Alto contido de fibra, as fibras utilizadas son máis longas que o proceso de pulverización
Principais inconvenientes:
1) A mestura de resina, o contido de resina e a calidade dos laminados están intimamente relacionados coa competencia dos operadores, é difícil obter laminados con baixo contido de resina e baixa porosidade.
2) Os riscos para a saúde e a seguridade da resina.Canto menor sexa o peso molecular da resina de colocación manual, maior será a ameaza potencial para a saúde.Canto menor sexa a viscosidade, máis fácil é que a resina penetre na roupa de traballo dos empregados e entre directamente en contacto coa pel.
3) Se non se instala un bo equipo de ventilación, a concentración de estireno volatilizado de poliéster e polivinil éster no aire é difícil de cumprir cos requisitos legais.
4) A viscosidade da resina de colocación manual debe ser moi baixa, polo que o contido de estireno ou outros disolventes debe ser alto, perdendo así as propiedades mecánicas/térmicas do material composto.
Aplicacións típicas:palas de aeroxeradores estándar, barcos producidos en serie, modelos arquitectónicos
3. Proceso de bolsa de baleiro
Descrición do método:O proceso de bolsa de baleiro é unha extensión do proceso de colocación manual anteriormente mencionado, é dicir, selase unha capa de película plástica no molde para aspirar o laminado colocado a man e aplícase unha presión atmosférica ao laminado para conseguir o efecto do escape e da compactación.Mellorar a calidade dos materiais compostos.
selección de material:
Resina: principalmente resina epoxi e fenólica, poliéster e polivinil éster non son axeitados porque conteñen estireno, que se volatiliza na bomba de baleiro
Fibra: Non é necesario, incluso as fibras cun gran peso base poden ser molladas a presión
Material principal: sen requisitos
A principal vantaxe:
1) Pode acadar un maior contido de fibra que o proceso estándar de colocación manual
2) A porosidade é menor que o proceso estándar de colocación manual
3) Baixo a condición de presión negativa, o fluxo total da resina mellora o grao de humectación das fibras.Por suposto, parte da resina será absorbida polos consumibles ao baleiro
4) Saúde e seguridade: o proceso de bolsa de baleiro pode reducir a liberación de volátiles durante o curado
Principais inconvenientes:
1) Os procesos adicionais aumentan o custo da man de obra e dos materiais de bolsas de baleiro desbotables
2) Requisitos técnicos superiores para os operadores
3) O control da mestura de resina e do contido de resina depende en gran medida da competencia do operador
4) Aínda que a bolsa de baleiro reduce a liberación de volátiles, a ameaza para a saúde do operador aínda é maior que a do proceso de infusión ou preimpregnado
Aplicacións típicas:iates de edición limitada única e a gran escala, pezas de coches de carreiras, unión de materiais básicos na construción naval
Deyang Yaosheng Composite Material Co., Ltd.é unha empresa profesional que produce diversos produtos de fibra de vidro.A empresa produce principalmente fibra de vidro, alfombras de fibra de vidro cortadas, tecidos de fibra de vidro/tecidos/tecidos mariños, etc. Non dubide en contactar connosco.
Teléfono: +86 15283895376
Whatsapp: +86 15283895376
Email: yaoshengfiberglass@gmail.com
Descrición do método:O proceso de enrolamento utilízase basicamente para fabricar pezas estruturais ocas, redondas ou ovaladas como tubos e depósitos.Despois de que o feixe de fibras estea impregnado con resina, enróllase no mandril en varias direccións e o proceso é controlado pola máquina de enrolamento e a velocidade do mandril.
selección de material:
Resina: sen requisitos, como epoxi, poliéster, éster polivinílico e resina fenólica, etc.
Fibra: sen requisitos, use directamente o feixe de fibras da canleta, sen necesidade de tecer ou coser en pano de fibra
Material do núcleo: non se require, pero a pel adoita ser un material composto dunha soa capa
A principal vantaxe:
1) A velocidade de produción é rápida e é un método de estratificación económico e razoable
2) O contido de resina pódese controlar medindo a cantidade de resina transportada polo feixe de fibras que atravesa o tanque de resina
3) Minimizar o custo da fibra, sen proceso de tecido intermedio
4) O rendemento estrutural é excelente, porque os feixes de fibras lineais pódense colocar en varias direccións de carga.
As principais desvantaxes:
1) Este proceso está limitado a estruturas ocas circulares
2) As fibras non son fáciles de organizar con precisión ao longo da dirección axial do compoñente
3) O custo do molde macho de mandril para pezas estruturais grandes é relativamente alto
4) A superficie exterior da estrutura non é a superficie do molde, polo que a estética é pobre
5) Cando se usa resina de baixa viscosidade, hai que prestar atención ao rendemento químico e ao rendemento de seguridade e saúde.
Aplicacións típicas:tanques de almacenamento de produtos químicos e tubos de entrega, cilindros, tanques de respiración de bombeiros
Descrición do método:O feixe de fibras extraídos da canle é mergullado e pásase a través da placa de calefacción, e a resina infiltrase na fibra da placa de calefacción, e o contido de resina contrólase e, finalmente, o material cúrase coa forma necesaria;este produto curado de forma fixa córtase mecánicamente a varias lonxitudes.As fibras tamén poden entrar na placa quente en direccións distintas de 0 graos.
A pultrusión é un proceso de produción continuo, e a sección transversal do produto adoita ter unha forma fixa, permitindo lixeiros cambios.Fixe o material pre-húmido que pasa pola placa quente e estendeo no molde para o curado inmediato.Aínda que este proceso ten unha escasa continuidade, pode cambiar a forma da sección transversal.
selección de material:
Resina: xeralmente epoxi, poliéster, polivinil éster e resina fenólica, etc.
Fibra: sen necesidade
Material do núcleo: non de uso habitual
A principal vantaxe:
1) A velocidade de produción é rápida e é unha forma económica e razoable de mollar previamente e curar materiais
2) Control preciso do contido de resina
3) Minimizar o custo da fibra, sen proceso de tecido intermedio
4) Excelente rendemento estrutural, porque os feixes de fibras están dispostos en liña recta e a fracción do volume da fibra é alta
5) A área de infiltración de fibra pódese selar completamente para reducir a liberación de volátiles
Principais inconvenientes:
1) Este proceso limita a forma da sección transversal
2) O custo da placa de calefacción é relativamente alto
Aplicacións típicas:Vigas e cerchas para estruturas de vivendas, pontes, escaleiras e valados
6. Moldeo por transferencia de resina (RTM)
Descrición do método:Coloque as fibras secas no molde inferior, aplique presión con antelación para que as fibras se axusten o máximo posible á forma do molde e pégueas;despois, fixa o molde superior no molde inferior para formar unha cavidade e, a continuación, inxecta a resina na cavidade do molde.
Adoitan utilizarse a inxección de resina asistida ao baleiro e a infiltración de fibras, é dicir, o proceso de infusión de resina asistida ao baleiro (VARI).Unha vez completada a infiltración da fibra, péchase a válvula de introdución de resina e o composto curase.A inxección e o curado de resina pódense facer a temperatura ambiente ou en condicións de quecemento.
selección de material:
Resina: xeralmente epoxi, poliéster, éster polivinílico e resina fenólica, a resina de bismaleimida pódese usar a alta temperatura
Fibra: sen requisitos.As fibras cosidas son máis adecuadas para este proceso porque os espazos do feixe de fibras facilitan a transferencia de resina;hai fibras especialmente desenvolvidas para facilitar o fluxo de resina
Material do núcleo: a escuma de panal de mel non é adecuada, porque as células de panal de mel estarán cheas de resina e a presión fará que a escuma colapse
A principal vantaxe:
1) Fracción de volume de fibra alta e baixa porosidade
2) Dado que a resina está completamente selada, é saudable e segura e o ambiente operativo está limpo e ordenado
3) Reducir o uso de traballo
4) Os lados superior e inferior da parte estrutural son superficies do molde, o que é fácil para o tratamento superficial posterior
As principais desvantaxes:
1) O molde usado en conxunto é caro e, para soportar unha maior presión, é pesado e relativamente engorroso
2) Limitado á fabricación de pezas pequenas
3) As áreas non molladas son propensas a aparecer, o que produce unha gran cantidade de chatarra
Aplicacións típicas:pequeno e complexo transbordador espacial e pezas de automóbiles, asentos de tren
7. Outros procesos de perfusión – SCRIMP, RIFT, VARTM, etc.
Descrición do método:Coloque as fibras secas dun xeito similar ao proceso RTM, despois coloque o pano de liberación e a rede de drenaxe.Despois de completar o layup, está completamente selado cunha bolsa de baleiro e, cando o baleiro alcanza un determinado requisito, a resina introdúcese en toda a estrutura de layup.A distribución da resina no laminado conséguese guiando o fluxo de resina a través da rede de guía e, finalmente, as fibras secas infiltranse completamente de arriba a abaixo.
selección de material:
Resina: xeralmente resina epoxi, poliéster, polivinil éster
Fibra: Calquera fibra común.As fibras cosidas son máis adecuadas para este proceso xa que as fendas de feixe de fibras aceleran a transferencia de resina
Material do núcleo: escuma de panal non aplicable
A principal vantaxe:
1) O mesmo que o proceso RTM, pero só un lado é a superficie do molde
2) Un lado do molde é unha bolsa de baleiro, o que aforra moito o custo do molde e reduce a necesidade de que o molde resista a presión.
3) As pezas estruturais grandes tamén poden ter unha fracción de volume de fibra elevada e baixa porosidade
4) O molde estándar do proceso de colocación manual pódese utilizar para este proceso despois da modificación
5) A estrutura do bocadillo pódese moldear á vez
Principais inconvenientes:
1) Para estruturas grandes, o proceso é relativamente complicado e non se poden evitar as reparacións
2) A viscosidade da resina debe ser moi baixa, o que tamén reduce as propiedades mecánicas
3) As áreas non molladas son propensas a aparecer, o que produce unha gran cantidade de chatarra
Aplicacións típicas:Produción de proba de pequenas embarcacións, paneis de carrocería para trens e camións, palas de aeroxeradores
8. Proceso de prepreg – autoclave
Descrición do método:O fabricante do material preimpregna a fibra ou o pano de fibra cunha resina que contén un catalizador, e o método de fabricación é un método de alta temperatura e alta presión ou un método de disolución do disolvente.O catalizador está latente a temperatura ambiente, dándolle ao material unha vida útil de semanas ou meses a temperatura ambiente;a refrixeración pode prolongar a súa vida útil.
O preimpregnado pode ser colocado a man ou a máquina sobre a superficie do molde, despois cuberto nunha bolsa de baleiro e quentado a 120-180 °C.Despois de quentar a resina pode fluír de novo e eventualmente curarse.Pódese usar un autoclave para aplicar presión adicional ao material, normalmente ata 5 atmosferas.
selección de material:
Resina: xeralmente tamén se pode usar epoxi, poliéster, resina fenólica, resina resistente a altas temperaturas como poliimida, éster de cianato e bismaleimida.
Fibra: sen requisitos.Pódese usar feixe de fibras ou pano de fibras
Material do núcleo: non se require, pero a escuma debe ser resistente ás altas temperaturas e á alta presión
A principal vantaxe:
1) O provedor establece con precisión a relación entre resina e axente de curado e contido de resina, é moi doado obter laminados con alto contido de fibra e baixa porosidade.
2) O material ten excelentes características de saúde e seguridade, e o ambiente de traballo é limpo, o que pode aforrar custos de automatización e traballo.
3) O custo das fibras de materiais unidireccionais redúcese ao mínimo e non se require ningún proceso intermedio para tecer as fibras en tecidos.
4) O proceso de fabricación require resina de alta viscosidade e boa moxabilidade, así como propiedades mecánicas e térmicas optimizadas.
5) A extensión do tempo de traballo a temperatura ambiente significa que a optimización estrutural e a disposición de formas complexas tamén son fáciles de conseguir
6) Aforro potencial en automatización e custos laborais
Principais inconvenientes:
1) O custo dos materiais aumenta, pero é inevitable para cumprir os requisitos da solicitude
2) Requírese un autoclave para completar o curado, que ten un alto custo, un longo tempo de operación e restricións de tamaño
3) O molde debe soportar altas temperaturas de proceso e o material do núcleo ten os mesmos requisitos
4) Para pezas máis grosas, é necesario o baleiro previo ao colocar preimpregnados para eliminar as burbullas de aire entre capas
Aplicacións típicas:pezas estruturais do transbordador espacial (como ás e colas), coches de carreiras de F1
9. Prepreg – proceso non autoclave
Descrición do método:O proceso de fabricación de preimpregnados de curado a baixa temperatura é exactamente o mesmo que o preimpregnado en autoclave, a diferenza é que as propiedades químicas da resina permiten que se cura a 60-120 °C.
Para o curado a baixa temperatura de 60 °C, o tempo de traballo do material é de só unha semana;para catalizadores de alta temperatura (>80 °C), o tempo de traballo pode chegar a varios meses.A fluidez do sistema de resina permite o curado utilizando só bolsas ao baleiro, evitando o uso de autoclaves.
selección de material:
Resina: Normalmente só resina epoxi
Fibra: sen necesidade, igual que o prepreg tradicional
Material do núcleo: non se require ningún requisito, pero debe prestarse especial atención ao usar escuma de PVC estándar
A principal vantaxe:
1) Ten todas as vantaxes do preimpregnado en autoclave tradicional ((i.))-((vi.))
2) O material do molde é barato, como a madeira, porque a temperatura de curado é baixa
3) Simplifícase o proceso de fabricación de pezas estruturais grandes, só é necesario presurizar a bolsa de baleiro, facer circular o aire quente do forno ou o sistema de calefacción de aire quente do propio molde para cumprir os requisitos de curado.
4) Tamén se poden usar materiais de escuma comúns e o proceso é máis maduro
5) En comparación co autoclave, o consumo de enerxía é menor
6) A tecnoloxía avanzada garante unha boa precisión dimensional e repetibilidade
Principais inconvenientes:
1) O custo do material aínda é superior ao da fibra seca, aínda que o custo da resina é inferior ao do prepreg aeroespacial
2) O molde debe soportar unha temperatura superior á do proceso de infusión (80-140 °C)
Aplicacións típicas:palas de aeroxeradores de alto rendemento, grandes barcos e iates de carreiras, avións de rescate, compoñentes do tren
10. Proceso non autoclave de SPRINT semipreg/preimpregnado de viga SparPreg
Descrición do método:É difícil descargar as burbullas de aire entre capas ou capas superpostas durante o proceso de curado cando se usa preimpregnado en estruturas máis grosas (> 3 mm).Para superar esta dificultade, introduciuse a pre-aspiración no proceso de estratificación, pero o tempo de proceso aumentou significativamente.
Nos últimos anos, Gurit introduciu unha serie de produtos preimpregnados mellorados con tecnoloxía patentada, que permiten completar a fabricación de laminados máis grosos de alta calidade (baixa porosidade) nun só proceso.O semi-preg SPRINT está composto por dúas capas de fibra seca que encaixan unha capa de estrutura de sándwich de película de resina.Despois de colocar o material no molde, a bomba de baleiro pode drenar completamente o aire nel antes de que a resina quente e suavice e empape a fibra.solidificada.
Preimpregnado de vigas SparPreg é un preimpregnado mellorado que, cando se cura ao baleiro, pode eliminar facilmente as burbullas de aire do material de dúas capas unido.
selección de material:
Resina: principalmente resina epoxi, outras resinas tamén están dispoñibles
Fibra: sen necesidade
Material do núcleo: a maioría, pero debe prestarse especial atención ás altas temperaturas cando se usa escuma de PVC estándar
A principal vantaxe:
1) Para pezas máis grosas (100 mm), aínda se poden obter con precisión unha fracción de volume de fibra elevada e unha baixa porosidade
2) O estado inicial do sistema de resina é sólido e o rendemento é excelente despois do curado a alta temperatura
3) Permitir o uso de panos de fibra de baixo custo (como 1600 g/m2), aumentar a velocidade de colocación e aforrar custos de fabricación.
4) O proceso é moi avanzado, o funcionamento é sinxelo e o contido de resina está controlado con precisión
Principais inconvenientes:
1) O custo do material aínda é superior ao da fibra seca, aínda que o custo da resina é inferior ao do prepreg aeroespacial
2) O molde debe soportar unha temperatura superior á do proceso de infusión (80-140 °C)
Aplicacións típicas:palas de aeroxeradores de alto rendemento, grandes barcos e iates de carreiras, avións de rescate
Hora de publicación: 13-12-2022
