טכניקות ייצור מתקדמות
הבנת תפקידם של חום ולחץ ב-Compression מול טכניקות
Table of Contents
עובש קומפרספרסוני עומד כאחד שיטות הייצור מבוססות ביותר לעצב מגוון רחב של חומרים כולל פלסטיק, גומי, ומורכבים מתקדמים.התהליך מסתמכ על היישום המדויק של חום ולחץ כדי להפוך מטען חומרי גלם לתוך מגוון רחב של מרכיבים שנוצרו לחלוטין, ליד-net-shape חלק בתוך עובש מחומם. בעוד העיקרון הבסיסי מופיע פשוט, לשלוט על המשחק בין אנרגיה תרמית וכוח מכני הוא מה שמבדיל בין יצרנים חומרים וכיסוי של תפקוד פיזיקל, בעוד שבסיסו של דחיסה, בעוד שהמודלים של דחיסה של תהליך של דחיסה.
יסודות הדיכוי מוליד
במחזור דפוס טיפוסי של דחיסה, כמות מסוימת של חומר - לעתים קרובות בצורת אבקה, גרנולים או preform - ממוקם ישירות לתוך חלל פתוח, מחומם עובש.התבנית סגורה לאחר לחץ הידראולי או מכני, מכריח את החומר לזרום ותואם את הגיאומטריה הכבדה.
עובש קומפרספרסי ניתן לבצע ידנית, חצי-אוטומטי, או באופן אוטומטי מלא.עיתונות ידנית נפוצים לייצור נמוך או prototyping, בעוד שריטות רוטולריות אוטומטיות משמשים עבור ריצות בנפח גבוה של חלקים כמו כרטיסי רכב או רכיבי בידוד חשמליים.לא משנה את ההתקנה, את התפקידים הבסיסיים של חום ולהישאר קבוע: חום שולט חומר, רכך, זרימת חומרים, לחץ כימי, לחץ על פני השטח; לחץ, לחץ חיצוני, לחץ, לחץ דם, לחץ דם, לחץ דם, לחץ דם, לחץ דם, לחץ דם, לחץ דם.
תפקיד מפורט של חום ב Compression מוליד
חום הוא הסוכן העיקרי שהופך מטען מוצק למסה זרם.עבור חומרים thermosetting - כגון פנואיד, melamine, epoxy, ופוליסטר לא רווי - מתחמם ומקיים תגובה חוצה המקשרת כי באופן קבוע מקשים את החומר. עבור thermoplastics, חום פשוט ממיס את הפולימרים כך זה יכול להיות מעוצב, לאחר אשר קירור החלק.
מכניזם של העברת חום
חום מסופק בדרך כלל על ידי תנורי מחסנית חשמליים, זרימת שמן חם, או קיטור עובר דרך ערוצים בתוך בסיס עובש.התנהלות מקירות עובש חם לתוך החומר הוא המנגנון הדומיננטי. כי רוב חומרי עובש יש מוליכות תרמית נמוכה, החום חייב לחדור דרך עובי המטען.זה יכול ליצור ⁇ טמפרטורה מן פני השטח עובש אל הליבה של החלק.אם הטמפרטורה עולה מהר מדי על פני השטח, החומר עשוי לרכך או חלקית, לפני השטח העליון, יש צורך מלא, או מלא, יש צורך מלא לפני כן, יש לרפא את השטח העליון מלא לפני השטח העליון, או מלא לפני כן, או מלא לפני השטח העליון מלא, לפני השטח העליון מלא, יש צורך מלא, לפני כן, יש צורך מלא, או מלא, יש צורך מלא לפני השטח העליון.
בקרת טמפרטורה ומדיעה
דחיסות מודרניות להשתמש במספר רב של thermocouples מוטבעת בשרוולי עובש כדי לשמור על טמפרטורות סט-point בתוך ±1 מעלות C או יותר. בקרים PID להתאים את כוח החימום כדי לפצות על אובדן חום במהלך פתח עובש וטעינה חומרית.זה נפוץ כדי לחמם את המטען - במיוחד עבור חלקים עבים - בתנור אינפרא אדום או על ידי חימום תדר רדיו כדי להפחית את הזמן ולשפר את אחידות הטמפרטורה.
השפעות על התנהגות חומרית
לכל חומר יש חלון עיבוד אופטימלי.עבור תרמוטס, הטמפרטורה חייבת להיות גבוהה מספיק כדי להשיג קצב ריפוי מהיר אבל נמוך מספיק כדי להימנע ג'לציה מוקדמת לפני החומר ממלא את העמידות.עבור תרמופלסטים, הטמפרטורה של ההיתוך חייבת להיות מעל נקודת ההיתוך אבל מתחת לטמפרטורה של ההידרדרות.חום מוגזם יכול לגרום ל-FLT:0thermal Disavalralverse: 1FLT, וכתוצאה מכך אובדן תכונות מכניות, חום, חום מופרז, פגום, פגום, פגום, פגום, או פגום, פגום, או פגום, פגום, פגום, פגום, פגום, פגום, פגום, פגום, פגום, פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום , , פגום פגום פגום , פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום , פגום פגום , פגום פגום , , פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום פגום , ,
משאב חיצוני מועיל על בקרת טמפרטורה בתבנית thermoset זמין מ-FLT:0 (פורום הנדסה אנג-טיפס) 1 (FLT:1), שבו מתרגלים דנים בהתאמות בעולם האמיתי.
תפקיד מפורט של לחץ ב Compression מוליד
הלחץ משרת מספר פונקציות קריטיות: הוא מכריח את החומר המוקצב לכל פרט של חללי עובש, קומפקטי את החומר כדי לחסל חללים ומלכודת אוויר, ושומר על מגע אינטימי בין החומר לבין קירות עובש חמים להעברה יעילה חום.לחץ משפיע גם על צפיפות סופית, דיוק ממדי, ותכונות מכניות של החלק המעוצב.
מקורות לחץ ויישומים
רוב הדחיסות הן הידראוליות, מסוגלות ליישם כוחות מכמה טונות עבור חלקי גומי קטנים ליותר מ-3,000 טון עבור לוחות מורכבים גדולים.הלחץ הוא בדרך כלל מיושם בהדרגה כדי לאפשר אוויר לכוד לברוח באמצעות venting grooves או באמצעות מחזור נשימה - תוך כדי פתיחת עובש לאחר מגע ראשוני לשחרר גזים.הלחץ הנדרש על פני תחזיות חומריות, אורך, גאומטריה, חלק, ומשטח של קומפלקס של שטח משותף של 172 000 ק"מ"ל.
לחץ וזרימת חומריים
ככל שהתבנית נסגרה, החומר זורם באופן לא-ניוטוני.לחץ גבוה מגביר את קצב ההאר, אשר יכול להפחית את הרגישות לעין ולשפר את מילוי החלקים המוערכים על ידי דק.עם זאת, לחץ מופרז עלול לגרום לנטייה המושרה של סיבים בחומרים מורכבים, המוביל לתכונות אנזוטרופיות.זה יכול גם למנוע חומר מהתערים או נזק עדין.
לחץ ושוויון
לחץ בלתי צפוי משאיר חללים ואזורי ⁇ , במיוחד בחלקים עבים של הצלב. הריקים האלה פועלים כמציינים מתח להפחית את הכוח ועלול לגרום לכשל חלק תחת עומס. הפוך, יותר מדי לחץ עלול לגרום דפי מלחמה או מתחים שאריות עקב אי-אפילו קירור תחת עצירות.עבור thermoplastics, לחץ אריזה גבוה עוזר לפצות על התכווצות במהלך ההוויה, תוך ממדי מדויק יותר עבור התרמוקים, עד לרסן, עד כדי לחץ על מנת למנוע את החומרים חייב להיות נשמרים עד לרסן.
עבור יותר על הגדרות לחץ בתבנית דחיסה מורכבת, המאמר:0Compositesworld על דחיסת עובשFLT:1 מספק סקירה מעשית.
אינטראקציה של חום ולחץ: חלון התהליכים
חום ולחץ אינם פועלים באופן עצמאי - הם מתמזגים באמצעות התכונות התרולוגיות והרמימיות של החומר.היחסים הקלאסיים מתוארים על ידי משולש טמפרטורה-לחץ-זמן.עבור חומר נתון, עלייה בטמפרטורות מפחיתה את הרגישות, המאפשר לחץ נמוך יותר להשיג מילוי מלא.עם זאת, החלון מוגבל על ידי תחילת ההידרדרות או הריפוי.
תבניות מנוסים לפתח חלון תהליכים על ידי חיפוי טמפרטורה מול לחץ למשך זמן מחזור קבוע.האזור המקובל מניב חלקים ללא פגמים (שלפוחית, מכנסיים קצרים, סימני כוויות) לאורך זמן, וריאציות ב אצווה חומרית, לחות מחממת, או ללבוש עיתונות יכול לשנות חלון זה, הדורש החלמה תקופתית.
נשימה וטכניקות כוונון
טכניקה נפוצה המנצלת את הממשק של חום ולחץ היא פתוחה בקצרה (0.5-2 שניות) לשחרר אוויר ותנודתיות (במחזור), כאשר החומר עדיין קר יחסית ומולקולוס, התקשורת נפתחת בקצרה (0.5-2 שניות) כדי לשחרר אוויר לכוד ותנודתיות; זה מקטין את הצורך בלחץ גבוה לדחוס גזים.
חומרים בשימוש ב Compression מוליד
עובש קומפרספרסוני מתאים מגוון רחב של חומרים, כל אחד עם דרישות חום ולחץ ספציפיים.הבנת ההבדלים האלה הוא חיוני עבור בחירת תהליכים.
הפולימרים המפחידים
השיעור הנפוץ ביותר כולל פנוליטי (bakelite), melamine-formaldehyde, urea-formaldehyde, epoxy, ופוליסטר תרכובות עובש (BMC) או תרכובות עובש גיליון (SMC) אלה מחזורי מחזורים חודרים במהלך עובש, יצירת צורה קבועה שלא ניתן להחזיר.
Thermoplastics
בעוד שבדרך כלל מעובד על ידי הזרקת עובש, thermoplastics כמו פוליפרופילן, ABS או ניילון ניתן לדחיסה עובש, במיוחד עבור חלקים גדולים עם גיאמטריה פשוטה.חומר מחומם מעל נקודת ההמיסה שלו, ולאחר מכן קריר תחת לחץ.זמני מחזור הם יותר כי את התבנית כולה יש צורך קירור ו reheated. הלחץ הוא רק כדי ליצור את הצורה לפצות על התכווצות; יכול להיות נמוך יותר מאשר thermoets, כי הם כי הם מדגישים, כי לחץ באופן משמעותי, כי יש צורך כי הוא חזק יותר.
אינסוף וגומי
גומי טבעי, סיליקון, ו elastomers סינתטיים שונים הם לעתים קרובות דחיסה. תרכובות גומי מכילות מרפא מופעל על ידי חום.התהליך משתמש בטמפרטורות נמוכות יותר (140-180 מעלות צלזיוס) ולחצים סביב 1,500-2,500 psi. את הזרמים החומריים בקלות אבל יכול לפסל אם הטמפרטורה גבוהה מדי.
המונחים: reinforced Composites
עובש קומפרסוני משמש נרחב פחמן זכוכית או סיבים aramid מורכב עם thermoset matrices. SMC ו BMC הם צורות נפוצות.הסיבים להוסיף כוח אבל גם להגדיל את המהירויות ולהפוך את זרימת יותר מורכב.
מקור סמכותי על חומרים מורכבים של דחיסה, מתייחס לנושא ההנדסה של מדע Direct עמוד FLT:1.
יישומים ותעשיות
עובש קומפרספרספרסוני משמש תעשיות שבהן מורכבות חלק היא מתונה אך כוח, התנגדות חום, או בידוד חשמלי נדרש.
- (ב) ,0) מנוע:0 (Automotive:FLT:1) סוללת סוללות, כיסויי מנוע, כריות בלמים, לוחות פנים (לעתים קרובות באמצעות SMC).
- (ב) ⁇ :0) , ⁇ (ב) , צלעות מבניות, ו- ducting (סיבים פחמן epoxy prepreprepreg).
- (FLT:0) נבחרי / חשמל:FreaLT:1; רכיבי Switchgear, insulator דיור, חלקי שבר מעגלים (phenolic and melamine).
- (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- (ב) ,0) ,UVal: (ב) , אספקת ציוד להורדת כלי רכב כירורגי (תרמופלסטs)
התהליך מוערך במיוחד לייצור של חלקים עם צפיפות אחידה והשלמת משטח טוב.בניגוד לתבניות הזריקה, עובש דחיסה יכול לייצר חלקים גדולים מאוד (למשל, לוחות גוף משאית) כי הכוח המכאני מוחל על האזור כולו ללא צורך כוחות עתק גבוה כי בקנה מידה עם שטח מתוכנן - למרות כי היתרון הוא ננו.
יתרונות ומגבלות
יתרונות
- (ב) ,0) ל-Lower Tooling CostFLT:1 בהשוואה לתבניות הזריקה, במיוחד עבור חלקים גדולים.
- (ב) ,0) ,המשכה החומרית (הראשונה) היא משום שהטעינה היא בדיוק; ניתן לעתים קרובות להזיז את הבזק ההתעלות.
- (ב) ,0) אצולה להשתמש בתוכן סיבים גבוהים יותר:1 ו סיבים ארוכים לנכסים מכניים מעולים.
- (ב) ניתן למצוא את הגאומטריה של ה- 1:1 עם וריאציות עובי.
- (ב) ,0) ניתן להזיז חומרים עמידים מבחינה כימית וחומרים עמידים כימית 1 שקשה להזריק עובש.
הגבלות
- (ב) ,0) פעמים מחזוריות ארוכות יותר (FLT:1) ביחס לתבניות הזריקה, כי עובש חייב להיות מחומם ומתקרר (עבור תרמופלסטים) או כי ריפוי הוא איטי עבור חלקים מורכבים עבים.
- (ב) ,0) עיצוב גמישות (FLT) 1 עבור קירות מורכבים או קירות דקים מאוד.
- (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- (ב) אם המיקום של המטען אינו מדויק או אם התנהגות זרימה חומרית משתנה.
- (ב) ,0) ,ב"מ, "התב" (ב)"ב" (ב"ב)" (ב)"ב"ה)" (ב"ב)"ב"ה', "התב"ב" (ב"ב)"ב"ה'.
בקרת איכות והגנת Common Defects
גם עם בקרת חום ולחץ זה, פגמים יכולים להתעורר.זיהוי שורש גורם לעתים קרובות כרוך בניתוח הטמפרטורה, הלחץ, ופרמטרי זמן.
| Defect | Likely Cause | Remedies |
|---|---|---|
| Short fill | Low temperature, low pressure, insufficient charge weight, or premature cure | Increase temperature/pressure; increase charge; preheat material; speed up mold closing |
| Blisters or surface pops | Trapped volatiles or moisture; temperature too high at surface | Pre-dry material; reduce temperature; introduce breathing cycle |
| Warpage | Uneven mold temperature; excessive pressure causing orientation; asymmetric geometry | Balance heating zones; reduce holding pressure; redesign part for uniform thickness |
| Flash | Excessive pressure or insufficient material viscosity; worn mold | Reduce pressure; check mold clamping; increase temperature if material is too viscous |
| Porosity | Low pressure; entrapped air; insufficient degassing | Increase pressure; improve venting; add breathing step |
ריצוף קבוע של חיישנים ומערכות הידראוליות הוא חיוני.שליטה בתהליך סטטיסטי (SPC) ⁇ מעקב אחר לחץ וטמפרטורה יכול לזהות סחף לפני שהם מייצרים גרד. עבור יישומים קריטיים, בדיקות לא הרסניות כגון סריקת קול יכול לשמש כדי לאמת צפיפות פנימית.
ניתן למצוא משאב נוסף על פתרון בעיות פגומות ב-FLT:0Plastics Technology Magazine של מגזין האינטרנט של מגזין "הבעיות המקוונות" של מגזין "המדריך ל-FLT:1".
מגמות עתידיות ב Compression מול
התעשייה נעה לכיוון אוטומציה ודיגיטליזציה.FLT:0Robotic טעינה ו unloadingFLT:1 להפחית את זמן מחזור וטעייה אנושית.In-mold sensing מערכי לספק נתונים בזמן אמת על לחץ ובטיחות טמפרטורה, המאפשר התאמות סגורות-פרקטיות.עבור ביצועים גבוהים מורכבים, הפחתה של התבנית מופחתת ברטיה ומאפשרת מהירה יותר של מחזורים-אוקסוסטיקים כגון פשטות-אוקסורדות-חומרים-אוקסומטמים.
דחפים של קיימות משפיעים גם על אסטרטגיות חום ולחץ: טמפרטורות עיבוד נמוכות להפחית את צריכת האנרגיה, ורכיבים תרמופלסטיים הניתנים למחזור מפותחים לדחיסה.FLT:0Hybrid תהליכים מחוסנים FLT:1 המשלבים דחיסה עם הזריקה או העברה עובש מתעוררים כדי למנף את נקודות החוזק של כל אחד.
מסקנה
חום ולחץ הם עמודי התווך התאומים שעליהם מנוחה מוצלחת של דחיסה.היט שולט ביכולתו של החומר לזרום ולהגיב; הלחץ מבטיח כי הזרם משיג את הצורה הרצויה ואת הצפיפות שלהם. הם עובדים בקונצרט, והאינטראקציה שלהם מגדירה את התהליך הניב פרמטרים עקביים, באיכות גבוהה. יצרנים אשר משקיעים בשליטה טמפרטורה מדויקת, מערכות לחץ חזק, והבנה מעמיקה של התנהגות ייצור עם תכונות מתקדמות, כמו גם חומרים מתקדמים, כמו גם לחץ על פני השטח.