Kuidas parandada süsinikkiudvormide jõudlust?

I. Toorainesüsteemi optimeerimine: põhi jõudluse parandamine "allikast"

Süsinikkiust vormide tuuma tooraine hulka kuuluvad süsinikkiu tugevdusmaterjalid, vaigumaatriksid ja lisandid. Nende materjalide valimine määrab otseselt vormide põhi jõudluse ja kohandused tuleb teha vastavalt vormide rakenduse stsenaariumidele (näiteks temperatuuri, rõhu ja toote täpsuse nõuded).

 

 

Süsinikkiu tugevdusmaterjalid

Tugevuse/jäikuse parandamine ja optimeerimine Lay - UP tõhusus: valige kõrge - modulus -süsinikkiud (nt T800 ja T1100 klassi kiud). Võrreldes tavapärase T700-ga võivad need suurendada hallituse jäikust 20–30% ja vähendada deformatsiooni vormimise ajal.

Hübriidkiudude tugevdus: lisage väike kogus klaaskiudu või aramiidkiudu lokaalsesse kõrge - pingealadesse (nt hallituse servad, lahutuspinnad), et tasakaalustada kulusid ja löögikindlust.

Kiudvormi optimeerimine: kasutage ühesuunaliste (UD) kangaid, et parandada tugevust konkreetsetes suundades, või multi - aksiaalkangad (nt ± 45 kraadi, 90 kraadi) isotroopia saavutamiseks ja kohaliku stressi kontsentratsiooni vältimiseks.

Funktsionaalsete lisandite lisamine: lisage nano - suurusega ränidioksiid (SiO₂) või boori nitriidi (BN) osakesed, et parandada vaigu soojusjuhtivust (kiirendavat hallituse kuumutamise/jahutuse efektiivsust) ja kulumiskindlust.

 

Põhimaterjalid/aksessuaarid (hallituse kaalu vähendamine ja kohaliku tugi jõudluse suurendamine)

Suurte - skaalavormide (nt tuuleturbiini teravormid, autotööstusvormid), kergete vahtsüdamike (nt PMI vaht) või kärgstruktuuri südamikud võivad kinnistada. See vähendab hallituse kaalu 30–50%, vähendamata jäikust, parandades samal ajal paindumiskindlust. Metallist sisetükke (nt alumiiniumsulamit, roostevabast terasest) saab manustada pindadesse, et suurendada kulumiskindlust ja tihendus täpsust.

 

Ii. Vormimisprotsesside parandamine: hallituse täpsuse ja sisemise kvaliteedi suurendamine

1. Prepreg vormimisprotsessi optimeerimine (tavaprotsess)

Prepreg -vormimine (sealhulgas autoklaavvormimine ja vaakumkoti vormimine) on kõrge - lõpp -süsinikkiust vormide peamine tootmismeetod. Põhi optimeerimispunktid on järgmised:

(1) Lase - üles kujunda ja täitmine

Kujundage Lay - UP jada, mis põhineb hallituse stressi simulatsioonil (nt lõplike elementide analüüs, FEA). Näiteks suurendage UD -kangakihtide arvu kõrgetes - pingealadel ja kasutage nurkades "astmeline lamamine - üles", et vältida vahemängude kortsusid.

Kontrollige keskkonnaniiskust (vähem või võrdne 50% RH) ja temperatuuriga (20- 25 kraadi) koostamise ajal, et vältida niiskuse imendumist ja sisemist mulli moodustumist. Kasutage abistamiseks "kaabitsaid + rullid" ja toimige poorsuse vähendamiseks iga 2-3 kihi iga 2-3 kihi iga 2-3 kihi (siht poorsuse vähendamiseks või võrdsusega 1%).

 

(2) Parameetrite täpne juhtimine

Võtke kasutusele "segmenteeritud kuumutamiskõvera kõver", nt: madal temperatuur (60 - 80 kraadi), mis hoiab 1-2 tundi (lenduvate komponentide eemaldamiseks) → Kuumutamine kõvenemistemperatuurini (120-180 kraadi, määratud vaigutüübiga) → hoides 3-4 tundi (3–4-tunnine) (et tagada täieliku vaiguga ristlõikega) → jahutus (jahutamine).

Kontrollige autoklaavi vormimise ajal rõhu ühtlust (0,5–0,8MPa) ja kasutage "rõhuandureid", et jälgida hallituse pinna rõhu reaalajas, et vältida ebapiisava kohaliku rõhu põhjustatud puudusi.

 

2. täiustatud vormimistehnoloogiate vastuvõtmine

Vaigu ülekandevormimise (RTM) protsess: sobib keerukate struktuuridega vormide jaoks (nt ribide ja soontega hallitusse). Vaik süstitakse madalrõhuga eelvormitud kiudainetesse, mis võib vähendada vead käsitsi lamades - üles, parandada hallituse mõõtmete täpsust (tolerants ± 0,1 mm) ja saavutada sujuvam pind (RA vähem või võrdne 0,8 μm).

Automatiseeritud pukseerimispaigutus (ATP)/automatiseeritud lindistamise (ATL) tehnoloogia: suurte - skaalavormide jaoks (nt aero - mootori Nacelle'i vormid), automatiseeritud pukseerimismasinate (ATL) või lindistamise masinaid (AFP) kasutatakse täpse süsinikukiudu (positsioonikihi) saavutamiseks). See väldib kõrvalekaldeid manualis - üles, täiustab lamamist - tõhususe ja järjepidevuse suurendamiseks ning vähendab inimeste toimingutest põhjustatud jõudluse kõikumisi.

Iii. Postituse tugevdamine - töötlemine ja pinna muutmine: vastupidavuse ja kasutajakogemuse suurendamine

1. täppismehaaniline töötlemine (parandamine mõõtmete täpsus)

Pärast kõvenemist tuleb vorme kärpida CNC töötlemise kaudu (kasutades teemantitööriistu), nagu põhiosad, näiteks lahutuspinnad, positsioneerimisaugud ja paigaldatavad sooned, et tagada mõõtmete tolerantsid kavandamisnõuetele (nt lahutuspinna tasasus vähem või võrdne 0,05 mm/m).

Tehke hallituse õõnsuse pinnal "peen poleerimine": kasutage järjestikuselt 800#, 1200#ja 2000#liivapaberi jaoks niiske - kuiva lihvimise jaoks, seejärel viige peegli poleerimist poleerimispastaga (nt alumiiniumoksiidi poleerimise pasta). Lõplikku pinna karedust saab vähendada RA -ni, mis on vähem või võrdne 0,2 μm, mis vastab kõrge - täppisproduktide (nt optiliste komponentide, kosmosekonstruktsiooniosade) vormimisvajadustele.

 

2. pinnakatte modifikatsioon (suurendav funktsionaalsus)

Vabastage kattekatted: kandke polütetrafluoroetüleeni (PTFE) kattekiht või silikoon - põhinev vabastusvahend toote ja vormi vahelise adhesiooni vähendamiseks, madalama eraldumisjõu (madalama vabastamise jõud (vältimiseks tootekahjustuste või hallituse pinna kriimustuste vältimiseks) ja parandada katte kulumiskindlust (suudab vastu võtta üle 500 vabanemistsükli).

Kulumine/korrosioon - Resistentne kattekiht: söövitavate vaikudega kokkupuutuvad vormid (nt teatud epoksü, vinüülstrivaigud), kandke keraamilisi katteid (nt, al₂o₃, zro₂) või cermeeti katted (EG, CRN), et parandada pinnakaridust (HV suurem kui 800).

Soojusjuhtiv kate: kandke hallituse õõnsusele või seljale grafeeni soojujuhtiv katte. See suurendab soojusjuhtivust (tavapärase vaigu 0,2W/(m · k) vahemikus 1-2W/(M · K)), kiirendab vormimise ajal soojusülekannet ja lühendab toote kõvenemistsüklit (parandades tootmise efektiivsust 15%-20%).

 

 

3. sisemine defekti parandamine (suurendamine konstruktsiooni terviklikkuse suurendamine)

Pärast kõvenemist tuvastatud väikeste pooride puhul (nt läbimõõt<0.5mm), use the "resin infusion + vacuum degassing" method for repair: inject low-viscosity epoxy resin (with curing agent added) into the pores, remove bubbles in a vacuum environment, and then cure at low temperature to restore local strength.

Kiirte vaheliste delaminatsioonidefektide jaoks kasutage "ultraheli testimise positsioneerimist + süsinikkiust plaastri parandamine": liiva ja puhastage lageeritud ala pind, kinnitage Prepregi plaastr (2-3 korda suurem kui defektsest alast) ja seejärel ravida kohaliku kuuma pressimise kaudu (nt kuum ajakirjandus), et tagada remonditud pindala tugevus mitte vähem kui 90%.

IV. Konstruktsioonidisaini optimeerimine: rakenduse stsenaariumide sobitamine ja stressi kontsentratsiooni vähendamine

Süsinikkiust vormide konstruktsiooniehitus peab arvestama toote kuju, vormimisprotsessi (nt vormi avamis-/sulgemismeetod, kütte-/jahutusnõuded) ja rakenduskeskkonda (nt temperatuur, rõhk). Optimeerimine disaini kaudu vähendab stressi kontsentratsiooni ja parandab üldist jõudlust.

1. teravate struktuuride vältimine ning fileede ja üleminekute optimeerimine

Kujundage hallituse õõnsuste nurkades piisavalt suuri fileesid (R -ga suurem või võrdne 3 mm) ja ribide juured, et vältida teravatest nurkadest põhjustatud pingekontsentratsiooni (praod on teravate nurkade all moodustuvad).

Valige hallituse paksuse üleminekualade jaoks järkjärguline muutuste kujundamine (paksuse vahetuse kiirus väiksem või võrdne 1: 5), et vältida ebaühtlast kõvenemist (mis põhjustab kergesti Warpage) järsu paksuse tõttu suureneb/väheneb.

2. kütte-/jahutussüsteemide integreerimine temperatuuri stabiilsuse parandamiseks

Vormide jaoks, mis vajavad täpset temperatuurikontrolli (nt komposiitmaterjali kuum - vajutamisvormid), manustatud metallkütte torud (nt roostevabast terasest küttetorud) või jahutuskanalid (nt vaskkanalid). Kontrollige kanali vahekaugust kiirusel 50–80 mm, et tagada vormi pinna temperatuuri ühtlus (temperatuuri erinevus väiksem või võrdne ± 2 kraadi) ja vältida kohalike temperatuuride erinevuste põhjustatud tootepuudusi.

Kujunduskanalid, et vältida "surnud tsoone" (nt suletud nurgad), et tagada kütte-/jahutussöötme sujuv ringlus ja parandada temperatuuri juhtimise reageerimise kiirust.

3. Hallituse toe ja positsioneerimise suurendamine

Kujundus "tugevdavad ribid" või "tugijalad" (vahemikus vähem kui 1,5 m) suurte {-} skaalade põhjas, et vältida deformatsiooni, mis on põhjustatud endast - kaalust tõste või kasutamise ajal.

Vormi avamiseks/sulgemiseks kujundage täpsed positsioneerimismehhanismid (nt juhtsambad, juhtpõõsad). Kontrollige sobivust juhtivate sammaste ja juhtpõõsaste vahel temperatuuril 0,01-0,02mm, et tagada vormi avamise/sulgemise ajal tsentreerimine ja vältida pinna eraldamise põhjustatud toodete välklampi.

4. hallituse ladustamise nõuded

Salvestage vormid kuivas, konstantses - temperatuurikeskkonnas (temperatuur 15 - 25 kraadi, niiskus, mis on vähem või võrdne 50% RH), et vältida otsest päikesevalgust (vaiku vananemise ärahoidmiseks). Pikaajalise rõhu tõttu deformatsiooni vältimiseks kasutage spetsiaalseid sulgusid, et toetada suurt - skaala vorme.