Τα θερμοπλαστικά ενισχυμένα με μεγάλες ίνες (LFRT) χρησιμοποιούνται για εφαρμογές χύτευσης με έγχυση με υψηλές μηχανικές ιδιότητες. Παρόλο που η τεχνολογία LFRT μπορεί να προσφέρει καλές αντοχές, ακαμψία και ιδιότητες πρόσκρουσης, η επεξεργασία αυτού του υλικού παίζει σημαντικό ρόλο στον προσδιορισμό του τρόπου με τον οποίο μπορεί να εκτελέσει το τελικό μέρος.
Προκειμένου να διαμορφωθεί με επιτυχία το LFRT, είναι απαραίτητο να κατανοηθούν μερικά από τα μοναδικά χαρακτηριστικά τους. Η κατανόηση των διαφορών μεταξύ LFRT και συμβατικά ενισχυμένων θερμοπλαστικών οδήγησε στην ανάπτυξη τεχνολογιών εξοπλισμού, σχεδίασης και επεξεργασίας για τη μεγιστοποίηση της αξίας και του δυναμικού του LFRT.
Η διαφορά μεταξύ LFRT και παραδοσιακών ψιλοκομμένων, σύνθετων υλικών που έχουν ενισχυθεί με ίνες γυαλιού βρίσκεται στο μήκος των ινών. Στο LFRT, το μήκος της ίνας είναι το ίδιο με το μήκος του σφαιριδίου. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι περισσότεροι LFRT παράγονται με πολτοποίηση αντί για διάτμηση.
Στην κατασκευή LFRT, οι συνεχείς κλώνοι από ίνες γυάλινων ινών έλκονται πρώτα σε μήτρα για επικάλυψη και εμποτισμό της ρητίνης. Μετά την έξοδο από τη μήτρα, οι συνεχείς λωρίδες τεμαχίζονται ή σφαιροποιούνται, συνήθως Κόβονται σε μήκος 10-12 mm. Αντίθετα, τα παραδοσιακά σύνθετα σύνθετα σύνθετα υαλονήματα περιέχουν μόνο τεμαχισμένες ίνες μήκους 3 έως 4 mm και το μήκος τους μειώνεται περαιτέρω σε τυπικά μικρότερα από 2 mm σε εκτοξευτήρες τύπου διάτμησης.
Το μήκος των ινών στα σφαιρίδια LFRT συμβάλλει στη βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων του LFRT - αυξημένη αντοχή στην κρούση ή αντοχή, διατηρώντας παράλληλα τη δυσκαμψία. Όσο οι ίνες διατηρούνται κατά μήκος κατά τη διάρκεια της διαδικασίας χύτευσης, θα σχηματίσουν έναν "εσωτερικό σκελετό" που θα παρέχει εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες. Ωστόσο, μια κακή διαδικασία χύτευσης μπορεί να μετατρέψει τα προϊόντα μακριών ινών σε σύντομα υλικά από ίνες. Εάν το μήκος της ίνας υποβαθμιστεί κατά τη διάρκεια της διαδικασίας χύτευσης, δεν είναι δυνατόν να επιτευχθεί το απαιτούμενο επίπεδο απόδοσης.
Προκειμένου να διατηρηθεί το μήκος της ίνας κατά τη διάρκεια της διαδικασίας χύτευσης LFRT, υπάρχουν τρεις σημαντικές πτυχές που πρέπει να εξεταστούν: μηχανή χύτευσης με έγχυση, σχεδιασμός τμήματος και καλουπιού και συνθήκες επεξεργασίας.
Πρώτον, προφυλάξεις εξοπλισμού
Μια ερώτηση που συχνά τίθεται σχετικά με την επεξεργασία LFRT είναι αν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον υπάρχοντα εξοπλισμό χύτευσης με έγχυση για να διαμορφώσουμε αυτά τα υλικά. Στη συντριπτική πλειονότητα των περιπτώσεων, μπορεί να χρησιμοποιηθεί εξοπλισμός για τη διαμόρφωση σύνθετων ινών συνθετικών ινών για τον σχηματισμό LFRTs. Παρόλο που ο τυπικός εξοπλισμός χύτευσης βραχέων ινών είναι ικανοποιητικός για τα περισσότερα εξαρτήματα και προϊόντα LFRT, μερικές τροποποιήσεις στον εξοπλισμό μπορούν να συμβάλλουν καλύτερα στη διατήρηση του μήκους των ινών.
Μια καθολική βίδα με τυπικό τμήμα "μέτρησης τροφοδοσίας-συμπίεσης" είναι πολύ κατάλληλη για αυτή τη διαδικασία και μπορεί να μειωθεί η κοπτική καταστροφή των ινών με τη μείωση του λόγου συμπίεσης του τμήματος μέτρησης. Ο λόγος συμπίεσης 2: 1 μερών είναι ο βέλτιστος για τα προϊόντα LFRT. Η χρήση ειδικών μεταλλικών κραμάτων για την κατασκευή βιδών, βαρελιών και άλλων εξαρτημάτων δεν είναι απαραίτητη επειδή η φθορά LFRT δεν είναι τόσο μεγάλη όσο τα παραδοσιακά τεμαχισμένα θερμοπλαστικά ενισχυμένα με ίνες υάλου.
Μια άλλη συσκευή που μπορεί να ωφεληθεί από την ανασκόπηση του σχεδιασμού είναι η άκρη του ακροφυσίου. Ορισμένα θερμοπλαστικά υλικά είναι ευκολότερα μηχανοκίνητα με μία ανάποδη άκρη ακροφυσίου, η οποία δημιουργεί υψηλό βαθμό διάτμησης καθώς το υλικό εισάγεται στην κοιλότητα του καλουπιού. Ωστόσο, τέτοιες κορυφές ακροφυσίων μειώνουν σημαντικά το μήκος των ινών των σύνθετων ινών μεγάλου μήκους. Συνεπώς, συνιστάται να χρησιμοποιείτε ένα συγκρότημα άκρου / βαλβίδας ακροφυσίου με σχεδιασμό 100% "ελεύθερης ροής" που επιτρέπει μακρές ίνες να περνούν εύκολα μέσα από το ακροφύσιο στο στοιχείο.
Επιπλέον, η διάμετρος του ακροφυσίου και της οπής της πύλης θα πρέπει να έχει ελεύθερο μέγεθος 5,5 mm (0,250 in) ή περισσότερο και δεν υπάρχει αιχμηρή άκρη. Είναι σημαντικό να κατανοήσετε τον τρόπο με τον οποίο το υλικό ρέει μέσω του εξοπλισμού χύτευσης με έγχυση και για να προσδιορίσετε πού η διάτμηση θα σπάσει τις ίνες.
Δεύτερον, σχεδιασμός εξαρτημάτων και καλουπιών
Τα καλά μέρη και ο σχεδιασμός της μήτρας είναι επίσης χρήσιμα για τη διατήρηση του μήκους των ινών του LFRT. Η εξάλειψη των αιχμηρών γωνιών γύρω από ένα τμήμα της άκρης (συμπεριλαμβανομένων των νευρώσεων, των προεξοχών και άλλων χαρακτηριστικών) αποφεύγει περιττές καταπονήσεις στο χυτευμένο τμήμα και μειώνει τη φθορά των ινών.
Τα μέρη πρέπει να έχουν ονομαστικό σχέδιο τοίχου με ομοιόμορφο πάχος τοιχώματος. Μεγαλύτερες αλλαγές στο πάχος τοιχώματος μπορούν να οδηγήσουν σε ασυνεπή συσκευασία και ανεπιθύμητο προσανατολισμό των ινών στο τμήμα. Όπου το πάχος πρέπει να είναι παχύτερο ή λεπτότερο, πρέπει να αποφεύγονται αιφνίδιες μεταβολές στο πάχος τοιχώματος για να αποφευχθεί ο σχηματισμός περιοχών υψηλής διάτμησης που μπορούν να βλάψουν τις ίνες και να καταστούν η πηγή συγκέντρωσης τάσεων. Προσπαθεί συνήθως να ανοίξει την πύλη στον παχύτερο τοίχο και να ρέει στο λεπτό τμήμα, κρατώντας το άκρο πλήρωσης στο λεπτό τμήμα.
Η γενική αρχή καλής πλαστικής σχεδίασης υποδεικνύει ότι η διατήρηση ενός πάχους τοιχώματος μικρότερου από 4 mm (0.160 in) θα προάγει την καλή και ομοιόμορφη ροή και θα μειώσει την πιθανότητα των νεροχύτη και των κενών. Για τις ενώσεις LFRT, το βέλτιστο πάχος τοιχώματος είναι συνήθως περίπου 3 mm (0.120 in) και το ελάχιστο πάχος είναι 2 mm (0.080 in). Όταν το πάχος τοιχώματος είναι μικρότερο από 2 mm, αυξάνεται η πιθανότητα θραύσης των ινών μετά την είσοδο στο καλούπι.
Τα εξαρτήματα αποτελούν μόνο μία πτυχή του σχεδιασμού και είναι επίσης σημαντικό να εξεταστεί πώς εισέρχεται το υλικό στο καλούπι. Όταν οι δρομείς και οι πύλες οδηγούν το υλικό μέσα στην κοιλότητα, μπορεί να προκύψει μεγάλη ζημία σε ίνες σε αυτές τις περιοχές εάν δεν έχει σχεδιαστεί σωστά.
Όταν σχεδιάζεται ένα καλούπι για το σχηματισμό μιας ένωσης LFRT, ο δρομέας πλήρους ακτίνας είναι βέλτιστος με ελάχιστη διάμετρο 5,5 mm (0,250 in). Εκτός από τον πλήρη στρογγυλό δίαυλο, οποιαδήποτε άλλη μορφή διαύλου ροής θα έχει αιχμηρές γωνίες, οι οποίες θα αυξήσουν την τάση κατά τη διάρκεια της διαδικασίας διαμόρφωσης και θα καταστρέψουν το ενισχυτικό αποτέλεσμα των ινών γυαλιού. Τα συστήματα θερμού δρομέα με ανοιχτούς δρομείς είναι αποδεκτά.
Το ελάχιστο πάχος της θύρας πρέπει να είναι 2mm (0.080in). Εάν είναι δυνατόν, τοποθετήστε την πύλη σε μια άκρη που δεν εμποδίζει τη ροή υλικού μέσα στην κοιλότητα. Η πύλη στην επιφάνεια του εξαρτήματος θα πρέπει να περιστρέφεται κατά 90 ° για να εμποδίσει την έναρξη της θραύσης των ινών και να υποβαθμίσει τις μηχανικές ιδιότητες.
Τέλος, δώστε προσοχή στη θέση των γραμμών σύντηξης και πώς επηρεάζουν την περιοχή όπου τα μέρη υποβάλλονται σε φορτίο (ή στρες) όταν χρησιμοποιούνται. Η γραμμή σύντηξης πρέπει να μετακινηθεί σε μια περιοχή όπου το επίπεδο πίεσης αναμένεται να είναι χαμηλότερο με μια ορθολογική διάταξη της πύλης.
Η ανάλυση πλήρωσης υπολογιστή μπορεί να βοηθήσει να προσδιοριστεί πού βρίσκονται αυτές οι γραμμές σύντηξης. Η ανάλυση δομικού πεπερασμένου στοιχείου (FEA) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύγκριση της θέσης της υψηλής τάσης και της θέσης της γραμμής συρροής όπως προσδιορίζεται στην ανάλυση πλήρωσης.
Θα πρέπει να σημειωθεί ότι αυτά τα μέρη και τα σχέδια καλουπιών αποτελούν μόνο συστάσεις. Υπάρχουν πολλά παραδείγματα εξαρτημάτων που έχουν λεπτούς τοίχους, παραλλαγές πάχους τοιχώματος και πρόστιμα ή λεπτά χαρακτηριστικά που χρησιμοποιούν ενώσεις LFRT για να επιτύχουν καλές επιδόσεις. Ωστόσο, όσο πιο πολύ από αυτές τις συστάσεις, τόσο περισσότερο χρόνο και προσπάθεια χρειάζεται για να εξασφαλιστεί ότι θα αξιοποιηθούν πλήρως τα οφέλη της τεχνολογίας μακριών ινών.
Τρίτον, συνθήκες επεξεργασίας
Οι συνθήκες επεξεργασίας είναι το κλειδί για την επιτυχία του LFRT. Όσο χρησιμοποιούνται οι σωστές συνθήκες επεξεργασίας, είναι δυνατή η χρήση μιας γενικής χρήσης μηχανής χύτευσης με έγχυση και ενός σωστά σχεδιασμένου καλουπιού για την προετοιμασία τμημάτων LFRT. Με άλλα λόγια, ακόμη και με τον κατάλληλο εξοπλισμό και το σχεδιασμό της μήτρας, το μήκος των ινών μπορεί να υποφέρει εάν χρησιμοποιούνται κακές συνθήκες επεξεργασίας. Αυτό απαιτεί κατανόηση του τι θα συναντήσει η ίνα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας χύτευσης και τον εντοπισμό περιοχών που θα προκαλέσουν υπερβολική διάτμηση των ινών.
Αρχικά, παρακολουθήστε την αντίθλιψη. Η υψηλή αντίθλιψη εισάγει μια μεγάλη δύναμη διάτμησης στο υλικό που θα μειώσει το μήκος της ίνας. Λαμβάνοντας υπόψη την εκκίνηση από την μηδενική αντίθλιψη και την αύξηση της μόνο μέχρις ότου η βίδα αποσυρθεί ομοιόμορφα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας τροφοδοσίας, είναι συνήθως επαρκής για την απόκτηση συνεπούς τροφοδοσίας με αντίθλιψη από 1,5 έως 2,5 bar (20 έως 50 psi).
Η υψηλή ταχύτητα του κοχλία έχει επίσης δυσμενή επίδραση. Όσο ταχύτερα περιστρέφεται ο κοχλίας, τόσο πιο πιθανό είναι να εισέλθει το συμπαγές και μη αλεσμένο υλικό στο τμήμα συμπίεσης κοχλία και να προκαλέσει βλάβη στην ίνα. Παρόμοια με τις συστάσεις για την αντίθλιψη, πρέπει να διατηρείται όσο το δυνατόν γρηγορότερα για να σταθεροποιηθεί το ελάχιστο που απαιτείται για να γεμίσει η βίδα. Όταν χυτεύονται ενώσεις LFRT, οι ταχύτητες των κοχλιών είναι 30 έως 70 r / min.
Στη διαδικασία χύτευσης με έγχυση, η τήξη γίνεται μέσω δύο παραγόντων που δρουν μαζί: διάτμηση και θερμότητα. Επειδή ο στόχος είναι να προστατευθεί το μήκος της ίνας στο LFRT μειώνοντας τη διάτμηση, θα χρειαστεί περισσότερη θερμότητα. Σύμφωνα με το σύστημα ρητίνης, η θερμοκρασία της επεξεργασμένης ένωσης LFRT είναι συνήθως 10-30 ° C υψηλότερη από αυτή της συμβατικής χυτευμένης ένωσης.
Ωστόσο, πριν αυξήσετε απλά τη θερμοκρασία του βαρελιού, δώστε προσοχή στην αντιστροφή της κατανομής θερμοκρασίας του κυλίνδρου. Κανονικά, η θερμοκρασία του βαρελιού αυξάνεται καθώς το υλικό μετακινείται από τη χοάνη στο ακροφύσιο, αλλά για το LFRT συνιστάται η θερμοκρασία να είναι υψηλότερη στη χοάνη. Η αναστροφή της διανομής θερμοκρασίας επιτρέπει στα σφαιρίδια LFRT να μαλακώσουν και να λιώσουν πριν εισέλθουν στο τμήμα συμπίεσης κοχλία υψηλής διάτμησης, διευκολύνοντας έτσι τη συγκράτηση του μήκους της ίνας.
