دنیای پلیمر

دنیای پلیمر

دنیای پلیمر

دنیای پلیمر

روش های شکل دهی نیمه خودکار کامپوزیت ها

در این بخش روش های شکل دهی نیمه خودکار کامپوزیت ها را به صورت کامل شرح می دهیم.
(الف) قالب گیری به روش فشردن سرد: اساس این روش اعمال فشار به دو نیمه قالب سرد به منظورتوزیع رزین در سراسر توده الیاف و پارچه است. مراحل عملیات عبارت است از : مواد ضد چسبندگی و پوشش ژل روی سطوح قالب مالیده می شود ؛ توده الیاف و پارچه روی قسمت پایینی قالب باز قرارداده می شود ؛ رزین فعال شده ای روی توده الیاف و پارچه (نمدگونه) ریخته می شود که با بسته شدن قالب رزین در تمام نقاط نمدگونه پخش می شود. در این روش فشار زیادی مورد نیاز نیست؛ زیرا در واقع به جای شکل دهی ماده مرکب تحت فشار در این حالت رزین در تمام نقاط استحکام دهنده توزیع می شود.   
زمان گردش عملیات ۱۰-۱۵ دقیقه است در حالیکه روش خواباندن دستی چندین ساعت به طول می انجامد. این روش در (شکل ۱) نشان داده شده است.

شکل 1- اصول قالب گیری به روش فشردن سرد

شکل ۱- اصول قالب گیری به روش فشردن سرد

(ب)قالب گیری به روش فشردن داغ: در این روش قالب گیری عمل پخت پلاستیک استحکام یافته با استفاده از حرارت (۱۸۰ درجه سانتیگراد) و فشار (۱۵ MN/m2) تسریع می شود. این روش دو زیر مجموعه دارد:

شکل 2- قالب گیری پیش قطعه از جنس GFRP

شکل ۲- قالب گیری پیش قطعه از جنس GFRP

(1) قالب گیری پیش قطعه: این روش برای تولید انبوه و یا ساخت قطعاتی با اشکال پیچیده به کار می رود و دو مرحله دارد. در آغاز پیش قطعه ای ساخته می شود ؛ مثلاً از طریق افشاندن الیاف بریده شده روی صفحه فلزی سوراخداری که معمولاً به شکل قطعه تهیه شده است . الیاف با اعمال مکش (خلأ) روی صفحه باقی می ماند، (شکل ۲) . آنگاه رزین برای ایجاد پیوند روی نمدگونه افشانده می شود. پیش قطعه تهیه شده از روی سینی برداشته شده در داخل تنوری در دمای ۱۵۰ درجه سانتیگراد برای چند دقیقه پخت می شود. روش دیگر تهیه شده ، تهیه الیاف بلندی به شکل قطعه با استفاده از نوار چسب است. سپس در مرجله دوم پیش قطعه تهیه شده به نیمه پایینی قالب گرم منتقل سپس رزین واکنش کننده روی آن ریخته می شود. نیمه بالایی قالب پایین آمده قالب بسته (جفت) شده ماده مرکب را شکل می دهد. زمان پخت در قالب بستگی به درجه حرارت داشته از یک دقیقه در دمای ۱۵۰ درجه سانتیگراد تا ۱۰ دقیقه در دمای ۸۰ درجه سانتیگراد متفاوت است. اگر قالب به صورت مناسبی با مواد ضد چسبندگی پوشیده شده باشد قطعه پس از قالب گیری بسادگی از قالب جدا می شود. از این روش معمولاً برای ساخت تعداد اندکی از قطعات استفاده نمی شود زیرا قیمت و هزینه قالب زیاد است.
(۲) قالب گیری فشاری : ساخت ورقه های آماده برای قالب گیری SMC ورقه ای خمشو و انعطاف پذیر است که از نمد مشتمل بر دسته های بریده شده الیاف (به نسبت وزنی ۲۵%) آغشته شده با رزین ، مواد پرکننده، کمک کار و رنگدانه ها تشکیل شده است. ورقه مذکور آماده قالب گیری است و لذا بسادگی بین دو نیمه قالب گرم ، قرار گرفته با اعمال فشار به شکل قالب در می آید. زیبایی این روش در اجرای قالبگیری به صورت خشک است؛ یعنی بدون نیاز به ریختن رزین روی الیاف . (شکل۳) مثالی از نحوه ساخت مواد SMC را نشان می دهد.

شکل 3- روش ساخت ماده SMC

شکل ۳- روش ساخت ماده SMC

آمیزه های خمیر گونه آماده برای قالب گیری : DMC( BMC توده آمیخته آماده قالب گیری) به صورت خمیر گونه یا طناب تهیه می شود و مشتمل بر نمدگونه متشکل از دسه های بریده شده الیاف (با نسبت وزنی ۲۰%) ، رزین ،کمک کار و رنگدانه ها است. بسادگی روان می شود در نتجه به روش قالب گیری انتقالی یا فشاری نیز قابل شکل دادن است. در قالب گیری فشاری خمیر گونه روی نیمه پایینی قالب گرم قرار داده می شود (شکل ب-۱) ولی معمولاً سعی می شود آن را به صور تقریبی به کشل حفره قالب درآورند. هنگامی که قالب تحت فشار بسته می شود DMC در تمامی نقاط و قسمت های قالب توزیع می شود. پخت اغلب در عرض چند دقیقه در دمای (۱۶۰-۱۲۰ درجه سانتیگراد) صورت می گیرد؛ اگر چه ضخامت قطعه نیز در زمان پخت مؤثر است.
بطورکلی قالب گیری SMC در مقایسه با DMC که قابلیت تولید قطعاتی با اشکال پیچیده را دارد اهمیت کمتری دارد؛ ولی بویژه در قالب گیری قطعات میان تهی بزرگی مثل قطعات خودرو نظیر بدنه و داشبورد مطلوب و مناسب است. اخیراًدر انگلیس قسمت ورودی موتور با لوله چند راهگاهه از SMC ساخته شده است. کاربردهای DMC به ساخت قطعات با اشکال پیچیده ای مثل ماشین های خانگی تجاری، بدنه سوراخ کن (مته) برقی و نظایر آن تعمیم یافته است. در فرانسه روش مخصوصی از قالب گیری بر اساس DMC به نام ZMC ابداع شده که کاربرد امروزی مشهور آن در ساخت در عقب سیتروئن است. روی این روش مطالعاتی هم برای استفاده از آن در ساخت در عقب فولکس واگن در جریان است. اخیراً قالب گیری تزریقی DMC برای تولید قطعاتی با اشکال پیچیده رواج یافته است.انواع دیگر قالب گیری فشاری و شکل گیری کوبشی مورد استفاده برای مواد مرکب استحکام یافته با الیاف بلند در (شکل ۴) نشان داده شده است.

شکل 4- نمونه های دیگر قالب گیری فشاری و شکل دهی کوبشی

شکل ۴- نمونه های دیگر قالب گیری فشاری و شکل دهی کوبشی

(ج) تزریق رزین: نوعی از روش قالب گیری سرد است که تحت فشاری نسبتاً کم (۴۵۰ kN/m2) اجرا می شود. در آغاز سطوح قالب با ماده ضد چسبندگی و پوشش ژل پوشانده می شود. سپس نمدگونه مشتمل بر الیاف استحکام دهنده در نیمه پایینی قالب قرار داده می شود. آنگاه قسمت بالایی قالب به نیمه پایینی جفت شده رزین واکنش کننده و فعال با فشار به داخل حفره قالب تزریق می شود. مزیت این روش نیاز نداشتن به مهارت کارگر قالب است ؛ زیرا در واقع چگونگی و کیفیت قالب است که توزیع و یکنواختی ضخامت قطعه را تعیین می کند (شکل ۵) . اخیراً به کمک تزریق رزین تهیه مخازن میان تهی ساخته شده از نمدگونه رواج یافته است. مخزن اولیه را به کمک یکی از روش هایی که قبلاً گفته شد آماده می کنند آنگاه آن را در داخل قالب قرار می دهند. این عمل کیفیت و استحکام مخزن را بهبود می بخشد. الیاف استحکام دهنده مورد استفاده از حالت نمدگونه مشتمل بر دسته الیاف بریده شده تا حالت پارچه ریز بافت از الیاف شیشه ، آروماید ، کربن یا تلفیقی از آن ها متفاوت است. استفاده از استحکام دهنده ها رابا کی دقت می توان به ۶۵% وزنی افزایش داد.

شکل 5- فرآیند تزریق رزین

شکل ۵- فرآیند تزریق رزین

(د) تزریق به کمک خلأ: در واقع ابداع و ابتکاری در نحوه تزریق رزین به داخل قالب است که با اعمال خلأ صورت گرفته رزین در تمام الیاف استحکام دهنده توزیع می شود. در این روش مشکل فضای خالی و هوای محبوس در بین لایه های رزین و الیاف وجود نداشته زمان گردش عملیات کوتاهتر و یکنواختی کیفی محصول بیشتر است.

نظرات 0 + ارسال نظر
برای نمایش آواتار خود در این وبلاگ در سایت Gravatar.com ثبت نام کنید. (راهنما)
ایمیل شما بعد از ثبت نمایش داده نخواهد شد