Suurte mehaaniliste omadustega survevalu vormide jaoks kasutatakse pikki fiiberresti termoplaste (LFRT). Kuigi LFRT-tehnoloogia võib pakkuda head tugevust, jäikust ja löögikindlusi, on selle materjali töötlemisel oluline roll lõpliku osa täitmisel.
LFRT edukaks kujundamiseks on vaja mõista mõningaid nende unikaalseid funktsioone. LFRT ja tavapäraselt tugevdatud termoplastide vaheliste erinevuste mõistmine on andnud LFRT väärtuse ja potentsiaali maksimeerimiseks seadmete, disaini ja töötlemistehnoloogiate arendamise.
Erinevus LFRT ja traditsiooniliste tükeldatud lühikeste klaaskiust tugevdatud komposiitide vahel on kiudude pikkus. LFRT-s on kiudude pikkus sama, mis pelleti pikkus. Selle põhjuseks on asjaolu, et enamik LFRT-sid toodetakse pigem pultrusioonist kui nihkejõuga segust.
LFRT-i valmistamisel tõmbatakse esimest korda klaasi kiudude roostevabad kiud vaigu katmiseks ja immutamiseks. Pärast die eemaldamist katkestatakse või granuleeritakse pidevad ribad, tavaliselt lõigatakse pikkusega 10-12 mm. Seevastu sisaldavad traditsioonilised lühikesed klaaskiudkomposiidid ainult 3 kuni 4 mm pikkuseid hakitud kiude ja nende pikkust vähendatakse veel harilikult vähem kui 2 mm nihutatavates ekstruuderis.
LFRT-graanulite kiu pikkus aitab parandada LFRT-i mehaanilisi omadusi - suurenenud löögikindlus või sitkus, säilitades samas jäikuse. Niikaua kui kiud on vormitamise ajal pikkuses, moodustavad nad "sisemise luustiku", mis tagab suurepärased mehaanilised omadused. Kuid halb vormimisprotsess võib pikendada kiu produkte lühikesteks kiudmaterjaliks. Kui vormimisprotsessi käigus kiudude pikkus on ohus, ei ole võimalik saavutada vajaliku jõudluse taset.
Kiu pikkuse säilitamiseks LFRT vormimisprotsessi ajal on kaalumisel kolm olulist aspekti: survevaluseadmed, osade ja valuvormide projekteerimine ning töötlemistingimused.
Esiteks, seadmete ettevaatusabinõud
Üks küsimus, mida sageli küsitakse LFRT-i töötlemise kohta, on see, kas me suudame olemasolevaid injektsioonvormimisseadmeid kasutada nende materjalide kujundamiseks. Valdav enamus juhtudel saab LFRT-de saamiseks kasutada ka staapelkiudude komposiitide moodustamiseks mõeldud seadmeid. Kuigi enamikes LFRT osades ja toodetes on tüüpilised lühikesed kiled eeltöötlusseadmete jaoks rahuldavad, võivad mõned seadme modifikatsioonid paremini säilitada kiu pikkust.
Selle protsessi jaoks on väga sobiv tüüpiline "feed-kompressioonimõõtmise" sektsiooniga universaalne kruvi, mis võimaldab vähendada kiudude destruktiivset nihke, vähendades doseerimissektsiooni survet. 2: 1-meetrise segmendi kokkusurumise suhe on LFRT-toodete puhul optimaalne. Spetsiifiliste metallisulamite kasutamine kruvide, tünnide ja muude osade valmistamiseks ei ole vajalik, sest LFRT kulumine ei ole sama suur kui traditsiooniline hakitud klaaskiust tugevdatud termoplastid.
Teine seade, mis võib projekteerimise ülevaatusest kasu saada, on otsak. Mõningaid termoplastilisi materjale on hõlpsamini töödelda pööratava koonusava otsakuga, mis tekitab suurel määral nihket materjali süstimisega vormiõõnde. Kuid niisugused pihustiotsad vähendavad oluliselt pikkade kiudude komposiitide kiu pikkust. Seepärast on soovitatav kasutada 100% "vaba voolu" disainilahendust, mis võimaldab pika kiudude hõlpsat läbistamist düüsist komponendi külge.
Lisaks peab düüsi ja värava ava läbimõõt olema 5,5 mm (0,250 tolli) või rohkem ja terav serva pole. Oluline on mõista, kuidas materjal voolab läbi survevaluseadmete ja määrab kindlaks, kus kihid murtakse.
Teiseks, osad ja hallitusseened
Hea osade ja hallituse kujundus aitab ka LFRT-i kiu pikkuses säilitada. Terade nurkade (sh ribide, ülemuste ja muude omaduste) eemaldamine terasest nurgadest väldib liigset osa mittevajalikku pinget ja vähendab kiu kulumist.
Osad peavad olema ühtse seina paksusega seina-kujulise kujundusega. Suuremad seina paksuse muutused võivad põhjustada ebakorrapärast pakkimist ja soovimatut kiudu orientatsiooni selles osas. Kui paksus peab olema paksem või väiksem, tuleb vältida seina paksuse äkilisi muutusi, et vältida kõrge nihkega alade moodustumist, mis võivad kiudu kahjustada ja saada stressi kontsentratsiooni allikaks. Tavaliselt püüti avada värav paksemas seinas ja voolata õhukesele poolele, hoides täite otsa õhukeses osas.
Hea plastkonstruktsiooni üldpõhimõte näitab, et seina paksus alla 4 mm (0,160 tolli) hoiab edukat ja ühtlast voolu ning vähendab valamute ja tühimike tekkimist. LFRT ühendite puhul on optimaalne seina paksus tavaliselt 3 mm (0,120 tolli) ja minimaalne paksus on 2 mm (0,080 tolli). Kui seina paksus on väiksem kui 2 mm, suureneb pärast valuvormi sisenemist purustatavate kiudude tõenäosus.
Osad on disaini üks aspekt, samuti on oluline mõelda, kuidas materjal siseneb hallitusseeni. Kui jooksjad ja väravad suunavad materjali õõnsusse, võib nendes piirkondades tekkida palju kiudaineid, kui need pole nõuetekohaselt kujundatud.
LFRT-ühendi moodustamiseks hallituse vormis on optimaalne täisraadiused, mille diameeter on vähemalt 5,5 mm (0,250 tolli). Lisaks täisringi kanalile on mõnel muul kujul voolukanalis teravad nurkad, mis suurendavad stressi vormimise käigus ja hävitavad klaaskiudude tugevdava mõju. Hea jooksu süsteemid, millel on avatud jooksjad, on aktsepteeritavad.
Värava minimaalne paksus peaks olema 2mm (0,080in). Võimaluse korral asetage värav mööda serva, mis ei takista materjali voolamist õõnsuses. Selle osa pinnal olevat väravat tuleb pöörata 90 °, et vältida kiudude purunemist ja laguneda mehaanilised omadused.
Lõpuks pöörake tähelepanu liitliinide asukohale ja sellele, kuidas need mõjutavad piirkonda, kus osad koormatakse (või pinge all), kui neid kasutatakse. Fusiooniliin tuleks viia alasse, kus värava ratsionaalne paigutus eeldab, et stressi tase on madalam.
Arvutite täitmise analüüs aitab kindlaks määrata, kus need termotuumasinad asuvad. Struktuuriliste lõplike elementide analüüsi (FEA) abil saab võrrelda kõrge stressi asukohta ja kokkulangevuse liini asukohta, nagu on kindlaks määratud täitmisanalüüsis.
Tuleb märkida, et need osad ja hallitusseened on ainult soovitused. Seal on palju näiteid komponentidest, millel on õhukesed seinad, seina paksuse variatsioonid ja trahvi või peened omadused, mis kasutavad LFRT-ühendeid hea toimivuse saavutamiseks. Siiski on nende soovituste edaspidine, seda rohkem aega ja jõupingutusi, et tagada pikkade kiudtehnoloogiate täieliku kasu saamine.
Kolmandaks, töötlemistingimused
Töötlemistingimused on LFRT edu võti. Niikaua kui on kasutatud õigeid töötlemistingimusi, on LFRT-osade valmistamiseks võimalik kasutada üldotstarbelist injektsioonvormimismasinat ja korralikult ettevalmistatud vormi. Teisisõnu, isegi nõuetekohase varustuse ja valuvormi korral võib kehvade töötlustingimuste korral kiusa pikk kiu pikkus. Selleks on vaja mõista, milline on kiudude vormimisprotsessi käigus tekkimine ja piirkondade kindlakstegemine, mis põhjustavad ülemäärast kiudude nihke.
Esmalt jälgige vasturõhku. Suur rõhk rõhk paneb materjalile suure nihkejõu, mis vähendab kiudude pikkust. Arvestades alates nullist tagasisurvest ja suurendades seda ainult siis, kui kruvi on sisselaskeprotsessi vältel ühtlaselt sisse tõmmatud, on tagatud rõhk vahemikus 1,5 kuni 2,5 bar (20 kuni 50 psi) tavaliselt piisav, et saavutada ühtlane söötmine.
Kõrge kruvikiirusega on ka kahjulik mõju. Mida kiiremini kruvi pöörleb, seda tõenäolisemalt saab tahket ja mittemõõdetavat materjali sisestada kruvikompressiooniosasse ja põhjustada kiudainet. Sarnaselt soovitava vasturõhuga peab seda hoidma võimalikult kiiresti, et stabiliseerida kruvi täitmiseks vajalik miinimum. LFRT ühendite vormimisel on harilikud pöörlemiskiirused 30 kuni 70 r / min.
Injektsioonvormimisprotsessis toimub sulamine läbi kahe teguri, mis toimivad koos: nihke ja kuumus. Kuna eesmärk on kaitsta kiu pikkust LFRT-s, vähendades nihkeid, on vaja rohkem soojust. Vaigusüsteemi kohaselt on töödeldud LFRT-ühendi temperatuur tavaliselt 10-30 ° C kõrgem kui tavapärase vormitud ühendi temperatuur.
Kuid enne, kui lihtsalt tõmba temperatuuri tõsta kogu aeg, pöörake tähelepanu pöördenurga temperatuuri jaotumise pööramisele. Tavaliselt tõuseb barreli temperatuur pärast seda, kui materjal liigub punkrist düüsini, kuid LFRT puhul on soovitatav, et temperatuur oleks punkris kõrgem. Temperatuuri jaotuse tagasipööramine võimaldab LFRT-i graanulid pehmendada ja sulatada enne suure lõikumisega kruvi pressimise sektsiooni sisenemist, hõlbustades seeläbi kiudude pikkuse säilimist.
