מבוא להעברת Resin מוליד ותפקיד קריטי של טמפרטורה

העברה של Resintransfer מוליד (RTM) הוא תהליך סגור המשמש לייצור חלקים מורכבים ביצועים גבוהים.התהליך כרוך הזרקת רזין נוזלי לתוך חלל עובש המכיל פרפור סיבים יבשים. ברגע שהחזיר לחלוטין לאגור את הסיבים, החלק הוא ריפא תחת חום מבוקר ולחץ.איכות של כוח מורכב סופי - כוח, קשיחות, דיוק, ממדי, ותלוי על פני השטח - גם על פני השטח המשתנה היטב על פני השטח.

במגזרי אוויר ורכב, חלקים שבוצעו באמצעות RTM חייבים לעמוד בסטנדרטים מדויקים. סטיית טמפרטורה של רק כמה מעלות יכול להוביל לאורציה לא שלמה, ריקות, לא אפילו תרופה, או לחצים חיים כי פשרה יושרה מבנית. הבנת הפיזיקה שמאחורי השפעת הטמפרטורה על זרימה מחדש וריפוי, וליישם אסטרטגיות שליטה חזקות, חיוני עבור יצרנים במטרה לייצר פגום, ללא פגע, ביעילות מורכב.

הפיזיקה של הטמפרטורה ו- Resin Flow ב-RTM

טמפרטורות כתפקוד של טמפרטורה

סטיות ריבוניות יורדת באופן אקספוננציאלי ככל שהטמפרטורה עולה, לאחר מערכת היחסים Arrhenius.עבור epoxy טיפוסי ופוליסטר resins המשמש RTM, עלייה של 10 מעלות צלזיוס יכול ללטף את הסטיות.

לעומת זאת, טמפרטורות גבוהות מדי יכולות להפחית את הרגישות לנקודה שבה השרף הופך רזה מדי ולא יכול למלא כראוי את התבנית לפני ג'ללינג. החלון בין קצב ההזרקה המינימלי לבין ג'ליזציה מוקדמת הוא צר, מה שהופך את בקרת הטמפרטורה המדויקת חיונית.

אסטרטגיות ל Resin ו- Mold

כדי להשיג את הטמפרטורה האופטימלית של הזריקה, הן את השרף ואת התבנית הם בדרך כלל preheated. Resin preheating להפחית את המהירויות לפני הזריקה, בעוד עובש preheating למנוע את השרף מקירור מהר מדי כפי שהוא נוגע קירות עובש.

  • (ב) ⁇ :0) אמבטיות או טנקים עם מעילים מבוקרים בטמפרטורה 1:1 אשר שומרים על השרף בנקודת מבט יציבה לפני הזריקה.
  • (ב) ,0) ,הצית ראשים וזריקת ראשים של LT:1 אשר שומרים על הטמפרטורה במהלך העברה מן המאגר לתבנית.
  • (ב) התחממות של ווטרס (FLT:0) באמצעות חימום חשמלי, זרימת שמן חמה, או קיטור 1:1 כדי להביא את פני השטח עובש לטמפרטורה הרצויה.

חימום אחיד הוא קריטי - ⁇ בזמן השרף או עובש יכול לגרום uneven זרימה, המוביל מסלול גזע או מילוי לא שלם. מערכות מתקדמות רבות להשתמש התחממות מבוקרת של שטח:0zone מבוקר חימום FLT:1 כדי להבטיח כי כל אזור של עובש הוא באותה טמפרטורה לפני הזריקה מתחילה.

זרם חזק וטמפרטורות

במהלך הזריקה, חזית הזרימה של שרף מתקדמת דרך preform.אם עובש יש כתמים חמים וקרים, השרף יזרום מהר יותר דרך אזורי חם (המהירויות הנמוכות יותר) עלול לגרום לחזית זרימה להיות לא יציבה.זה יכול להוביל למלכודת אוויר וריקים מטבוליים. חוקרים הראו כי שמירה על עובש כמעט אחר במהלך הזריקה היא אחת הדרכים היעילות ביותר להבטיח ניטור אחיד של מצלמות בזמן אימון או מטבוליטמים.

השפעות טמפרטורה על Resin Cure Kinetics

תגובות על Cure Reaction and Heat Generation

התגובה הרפסה ברפיסט רידמה היא exthermic - זה משחרר חום.קצב התגובה עולה עם טמפרטורה. ב RTM, לאחר עובש מלא, החלק מוחזק בטמפרטורה מבוקרת (מחזור המטען) כדי להשלים את המעבר.אם הטמפרטורה נמוכה מדי, התרופה עשויה להיות לא שלמה, וכתוצאה מכך הטמפרטורה נמוכה של מעבר זכוכית (Tg) ונכסים מכניים עניים.

אתגר מרכזי הוא כי התגובה הריפוי עצמה מייצרת חום, העלאת הטמפרטורה בתוך החלק.חום פנימי זה יכול לעלות על נקודת התבניות עובש, במיוחד עבור חלקים עבים.ללא שליטה זהירה, מרכז החלק עשוי לרפא בטמפרטורה גבוהה הרבה יותר מאשר פני השטח, גרימת צפיפות לא חד-מינית חוצה קישור לחץ בנוי.

Cure Cycles: Heat-Up, Hold, and Cool-Down

מחזורי ריפוי RTM טיפוסיים מורכבים משלושה שלבים:

  1. (FLT:0) Heat-upmia: 1FLT: The עובש מחומם לטמפרטורת הריפוי של המטרה בקצב מבוקר של התרופתיה מהירה של סיכונים חימום מהיר overshoot and non-uniform Healingduction; חימום איטי מגביר את זמן מחזור.
  2. (ב) [ה]הולד: [ה] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]], [הטבע] הוא ה[[ה[[המאה ה-20]], ו[[1924]], [[המאה ה-20]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]
  3. (ב) ⁇ :0) ⁇ : 1 (ב) חלק הוא קריר בקצב מבוקר לטמפרטורת החדר.קירור לא מבוקר יכול להציג מתחים תרמיים ועמוד מלחמה.

מחזורי ריפוי מתקדמים משתמשים ב- 0 (FLT:0)multi-step טמפרטורה פרופילsFLT ( 1:1 מותאמים לתרופה הספציפית של רזין.לדוגמה, תחזוקה ראשונית דלת-זמנית יכולה לאפשר ל- resin לג' לאט, צמצום של גרגרים, ואחריו לאחר זמן גבוה יותר כדי למקסם את הטיפול בזמן אמתי באמצעות חיישנים דיאלקטרי (DEA) או לספק משוב על מנת להתאים את החיישנים אופטיים.

הפחתת הדרגה והמגבלות החומריות

לכל מערכת רזין יש טמפרטורת עיבוד בטוחה מקסימלית.הפחתת הגבולות, אפילו בקצרה, עלולה לגרום להשפלה תרמית - שרשרת פולימרים פורצת, פירוק כוח מכני, ודור של גזים תנודתיים שיוצרים ריקות. עבור epoxies, השפלה טיפוסית מתחילה מעל 200-250 מעלות צלזיוס, אבל התקרה המדויקת תלויה בבקרי הטמפרטורה חייב להיות מעוקלים ואמינים, עם מגבלות סגורות.

טכניקות להורדת טמפרטורה מוקדמת ב-RTM

טכנולוגיות Heating

  • (FLT:0) תנורי התנגדות חשמליים (FLT:1 מוטבעת בתבנית (מממממים הקרטרידג', תנורי להקה, או תנורי חום גמישים) מציעים בקרת טמפרטורה מדויקת, מקומית.
  • (FLT:0)Oil- או מים-circulated חימוםpherFLT ( 1:1) משתמש יחידת בקרת טמפרטורה (TCU) כדי לשאוב נוזל דרך ערוצים בתבנית. שיטה זו מספקת אחידות תרמית מעולה על פני משטחים גדולים ומשמשת באופן נרחב ב- Auto RTM.
  • (FLT:0) מינוף חימום חימום (FLT:1) הוא טכנולוגיה מתפתחת שמחממת את פני השטח של עובש באופן ישיר ובמהירות.זה יכול להפחית באופן משמעותי את זמני מחזור אבל דורש כלי מיוחד וציוד חשמל.

מערכות ניטור ו- Feedback

מדידה טמפרטורה גבוהה היא הבסיס של שליטה.כלים מרכזיים כוללים:

  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) גלאי טמפרטורה (RTDsib)FLT:1 עבור דיוק גבוה יותר באזורים קריטיים.
  • (ב) [ה]הבאה:0] מצלמות תרמיות מופרכות (ב"ב) 1 (לא מגע של משטחים גדולים של עובש, במיוחד שימושי במהלך חימום ראשוני או לגילוי כתמים חמים.
  • (FLT:0) חיישנים חשמליים חיישנים ציטראטים 1:1 אשר מודדים את מוליכות האנטונית של שרף ואת קיבול, מתן תובנה למצב הריפוי ומאפשר התאמות טמפרטורה בהתבסס על התקדמות תגובה בזמן אמת.

חיישנים אלה ניזונים לבקר לוגיקה (PLC) 1FLT או בקר תהליכים ייעודי המתאים אזורי חימום באמצעות אלגוריתמים מתקדמים לשימוש במערכות מתקדמות:2 בקרת חיזוי מבוססת מודל 3 (FLT 3) כדי לצפות שינויים טמפרטורה עקב תגובות אקסותרמיות והתאמה אקטיבית.

אסטרטגיות קירור לניהול מתחים ריבודי

לאחר הריפוי, הקירור מבוקר חשוב כמו חימום.הקירה מהירה יוצרת תנודות טמפרטורה תלולות בין פני השטח ליבת החלק, יצירת מתחים ברייליים על פני השטח ולחצים דחוסים בתוך.הלחצים השוליים האלה יכולים לגרום דפי מלחמה, מיקרו-מצר, ולהפחית את החיים. A Slow, אחיד-down-down- לעתים קרובות באמצעות מערכת מחזור זהה המספק חום - מאפשר מתחים להירגע מתקנים מסוימים: FLTs; במיוחד לדקה אחת (R) לצמצום (R.

השפעת הטמפרטורה על נכסים של Composite

ביצועים מכניים

בקרת טמפרטורה נכונה מתורגמת ישירות לנכסים מכניים מעולים. Composites שנרפאו בטמפרטורה אופטימלית יותר של Tenile ו-flexural כוח, שיפור כוח ה-aar, והתנגדות השפעה טובה יותר. לדוגמה, מחקר המשווה חלקי epoxy RTM שנרפאים ב 80 מעלות צלזיוס לעומת 100 מעלות צלזיוס מצא עלייה של 15% ב- Tg ועלייה של 12% בחוזק דחוס עבור ריפוי בזמן גבוה יותר, ללא פגעה.

תוכן Void ו-Sefi Wet-out

הטמפרטורה משפיעה הן על המספר והן על גודל של ריקות. וידים טופס כאשר האוויר לכוד במהלך הזריקה או כאשר תנודתיים משוחררים במהלך הריפוי.טמפרטורות הזריקה התחתונה (התראות גבוהה יותר) לעתים קרובות להוביל ללכידת אוויר מכני יותר.טמפרטורות גבוהות יותר יכולות לגרום בועות תנודתיות משולבות עם פיקוח ופוליפה (pimal טמפרטורה פרופילים להפחית את התוכן מתחת ל-1% על ידי נפח, אשר נדרש עבור ביצועים גבוהים יותר) עם רמות ריקות (RV ריקות יותר) עם רמות (RV ריקות יותר).

יציבות מימדית ואיכות פני השטח

טיפול אחיד עם קירור מבוקר מקטין דף מלחמה ושומר על סובלנות הדוקה.חלקים כי מגניב ללא אחיד עלול לעוות לאחר ההדגמה, המוביל לעבודה חוזרת יקרה. Surface להשלים גם יתרונות: כאשר טמפרטורת עובש היא אחידה, זרמי השרף ומרפאות אפילו, לייצר משטח חלק, מבריק ללא סימני כיור או סיבים להראות דרך.

אתגרים בטמפרטורת בקרת RTM

חלקים וקידום ניהול

עבור חלקים עבה יותר מ 5-10 מ"מ, החום הקדם-יתר מהתגובה המרפאה יכול לגרום לפנים להיות חם יותר באופן משמעותי מאשר פני השטח עובש.זה ידוע בשם "שיא העודף" אם השיא עולה על טמפרטורת ההידרדרות של רזסין, החלק יהיה מוטבע.אסטרטגיות כוללות שימוש בטמפרטורות נמוכות יותר של זמן מרפא ראשוני, חימום (משטח חם, פנים קריר יותר), או בפנים;

מידות גדולות וטמפרטורות

עד לחלק גדול (למשל, להבים טורבינות רוח, לוחות גוף רכב) עושה השגת טמפרטורה אחידה על פני כל עובש קשה.תבנית עצמה יש מסה תרמית, אולי יש כתמים חמים ליד אלמנטים תנורי חום ונקודות קרות ליד הקצוות או יציאות הזריקה. Multi-zone עם לולאות PID עצמאי הוא הפתרון הסטנדרטי, אבל כוונון אזורים אלה דורש ניתוח זהיר של פרופיל תרמי באמצעות כלי ניתוח סופיים כמו ניתוח סופי (F).

זמן מחזור לעומת איכות מסחר-off

עם זאת, יש לחץ לקצר את מחזורי התהליך ליעילות עלויות.עם זאת, הטמפרטורה הגוברת להאיץ את זרימת האוויר והתרופה יכולה להוביל לבעיות איכות.תהליך אופטימלי הוא אחד שמאזן את הפרודוקטיביות עם ביצועים חומריים.

מקרה: בקרת טמפרטורה בפעולה

המונחים: space Structural Component

יצרנית חלל מייצרת חומר פחמן / epoxy עבור כנף מטוסים השתמש RTM עם עובש מחומם דו-אזורי. על ידי חימום עובש ל 80 מעלות צלזיוס וזריקת רזין ב 70 מעלות צלזיוס, הם השיגו מלא רטוב בתוך פחות 12 דקות. מחזור הריפוי מורכב מ- 30 דקות להחזיק 120 מעלות צלזיוס, ואחריו ירידה איטית ב 1.5C / C.

קו ייצור הרכב

ב-High-volume Auto RTM (למשל, עבור מגש סוללות מבני), זמן מחזורי הוא קריטי.יצרן אומץ חימום ניכוי להביא את התבנית מ 30 מעלות C ל-140 מעלות צלזיוס ב-90 שניות, אפשר להחזיק 4 דקות ריפוי, ולאחר מכן קירור מהיר דרך מים מצמררים.FLT:0 אלגוריתמים מתקדמים של בקרת טמפרטורה 1 תגמול עבור שיא exm השני, שמירה על החלק בתוך 5 ° C של 8 דקות על פני מחזור היה עקבי של 8 דקות.

טכנולוגיות מתפתחות ומגמות עתידיות

למידה ממוחשבת עבור אופטימיזציה של תהליכים

נתונים מחיישנים טמפרטורה, חיישני זרימה, ומדפי מרפא יכולים להיות להאכיל לתוך מודלים למידת מכונה כדי לחזות פרופילים טמפרטורה אופטימלי עבור חלק חדש גיאוגרפית או ערכות שרף.מודלים אלה יכולים להמליץ על התאמות בזמן אמת במהלך הזריקה וריפוי שלבים, צמצום ניסוי וטרור ושיעורי גרוטאות.

המונחים: Integrated RTM

החוקרים חוקרים את השימוש בתבנית (FLT:0) מודפסת של דגם ה- 3D, מוסיף את התבניות ל- 1FLT:1 עם ערוצי חימום תואמים מוטבעים.

In-Situ Cure Sensing

חיישני סיבים Bragg (FBG) משובצים ב preform יכולים למדוד את הטמפרטורה והזן במהלך הריפוי. זה נותן קריאה ישירה של שיא extherm ואת הפיתוח של מתחים שאריות.מערכות העתיד סגורות ישתמשו בנתונים FBG כדי להתאים באופן אוטומטי אזורי חימום ושיעורי קירור, השגת ליד-אופטימיים כל מחזור.

מסקנה

בקרת טמפרטורה אינה רק פרמטר תהליך ב RTM; היא אבן הפינה של איכות, יעילות, וחזרות.משימוש בנסחורנית השולטת בדחיסות במהלך ההזרקה כדי לגוון את צפיפות החצו קישורים ואת מצב הלחץ השוני לאחר הריפוי, כל ענייני תואר. יצרנים משקיעים בטכנולוגיות חימום מדויקות, עוקבים רב-אזוריים, אופטימיזציה המונעת נתונים ייצור מורכב עם פחות פגמים, תכונות מכניות יותר, וזמני מחזור קצרים יותר.

לקריאה נוספת על יסודות בקרת תהליכים של RTM, מתייחס למדריך ה-FLT:0Compositesworld על RTM Process controlveFLT:1 ; מודלים מפורטים של תרופות זמינים מ-FLT:2 ScienceDirect's המשאב של תרופות קינטיקהFLT 3: עבור אסטרטגיות בקרה טמפרטורה מעשית, אתר האינטרנט של FLT:4Heatcon FLT5 מציע מחקרים מתוחמים על כלי מורכב.