Vormi täpsuse ja vabastusaine mõju SMC-toodete pinnakvaliteedile

Lehtvormimismassiga (SMC) vormitud tooteid kasutatakse laialdaselt autotööstuses, lennunduses ja muudes valdkondades. Pinna kvaliteet määrab otseselt nende jõudluse. Peamised pinna kvaliteeti mõjutavad tegurid on vormi täpsus ja eraldusaine tüüp ning nende koosmõju ei ole veel süstemaatilist mustrit moodustanud. Selles artiklis kasutatakse ühe -muutuja meetodit, fikseeritakse vormimisprotsessi parameetrid ning uuritakse erinevate vormide täpsuste ja eraldusainete tüüpide mõju toodete pinna karedusele (Ra), läikele, defektide määrale ja suuruse hälbele. Analüüsitakse sünergiamehhanismi ja selgitatakse välja optimaalne protsesside kombinatsioon. Tulemused näitavad, et hallituse täpsus on domineeriv tegur ja eraldusaine tüüp on optimeerimise tegur. Kõrge täpsusega vormid ja fluorosüsiniku eraldusained koostoimes võivad saavutada parima pinnakvaliteedi. See uuring annab teoreetilised ja protsessijuhised SMC-toodete kvaliteetseks-tootmiseks.

1. Sissejuhatus

SMC on valmistatud maatriksina küllastumata polüestervaigust ja seda saab vormida keerukate -kujuliste ja mõõtmetega stabiilsete toodete saamiseks. Seoses tööstusharu nõudmiste täiustamisega on turul kõrgemad nõuded SMC-toodete sujuvuse, läike ja järgnevate töötlemisomaduste osas ning on vaja vältida defekte, nagu mullid ja kriimustused.

Vormimisprotsessi parameetrid mõjutavad mõnevõrra pinna kvaliteeti, kuid vormi täpsus ja eraldusaine tüüp mängivad olulisemat rolli. Vormi täpsus määrab otseselt toote kuju replikatsiooniefekti ning ebapiisav täpsus võib põhjustada karedaid pindu ja mõõtmete kõrvalekaldeid; eraldusaine isolatsioonivahendina võib sobimatut tüüpi põhjustada probleeme, nagu hallituse adhesioon ja pinnajäägid.

Enamik olemasolevaid uuringuid keskendub ühele tegurile või muudele komposiitmaterjalidele ning SMC kohta on süstemaatilisi uuringuid suhteliselt vähe. Nende kahe vastastikuse mõju reeglid pole selgelt määratletud. Sellest lähtuvalt uurib käesolev artikkel nende kahe mõju SMC toodete pinnakvaliteedile ja nende koostoimemehhanismile, optimeerib protsesside kombinatsiooni ja toetab kvaliteedikontrolli.

2. Eksperimentaalne skeemi koostamine

2.1 Eksperimentaalsed toorained ja seadmed

Katses kasutatud toorainete, seadmete, vormide ja eraldusainete spetsiifilised parameetrid on näidatud allolevas tabelis:

Kategooria	Tüüp / spetsifikatsioon	Kerneli parameeter
SMC komposiitmaterjal	tehniline hinne	Peamised komponendid: küllastumata polüestervaik, mitte-leeliseline klaaskiud (pikkus 30 mm, sisaldus 30%), kaltsiumkarbonaattäiteaine (sisaldus 40%); Ruumitemperatuuri tihedus 1.8 - 2.0 g/cm³; Kõvenemistemperatuur 120 - 140 kraadi
katserajatis	Nelja-kolonni hüdrauliline press	Mudel 1000 kN, kasutatakse SMC vormimisprotsessis
	pinnakaromeeter	Mudel TR200, kasutatakse toote pinnakareduse mõõtmiseks
	läikemõõtur	Mudel HG60, kasutatakse toodete pinnaläike mõõtmiseks
	koordinaatide mõõtmise masin	Kasutatakse toote suuruse hälbe tuvastamiseks
	Kõrglahutusega{0}}mikroskoop	Kasutatakse toote pinnadefektide jälgimiseks
Lameplaatvorm	kõrge täpsusega	Õõnsuse mõõtmed: 400mm × 200mm × 3mm; Ra Väiksem või võrdne 0,2 μm; Kõvadus on suurem või võrdne HRC55-ga; Juhtviga 0,03 mm või väiksem (pärast poleerimist ja puhastamist)
	Keskmine täpsus	Õõnsuse mõõtmed: 400mm × 200mm × 3mm; Ra=0.4 - 0.8 μm; Kõvadus HRC 45 - 55; Juhtviga 0.03 - 0.05mm (pärast poleerimist ja puhastamist)
	madal täpsus	Õõnsuse mõõtmed: 400mm × 200mm × 3mm; Ra Suurem või võrdne 1,0 μm; kõvadus väiksem või võrdne HRC45; Juhtviga 0,05 mm või suurem (pärast poleerimist ja puhastamist)
väline vabastav aine	Silikoon tüüpi	Mudel KL-200; Üldine tüüp; Katte kogus 10g/m²
	Fluorosüsinikud	Mudel: FC-302; PTFE tüüp; Kõrgele temperatuurile vastupidav madala jäägisisaldusega; Katte kogus: 10g/m²
	Vahajas tüüp	Mudel W-401; Sünteetiline polüetüleenvaha tüüp; Majandusmudel; Katte kogus 10g/m²

 

2.2 Testimisprotsessi parameetrid

Ühe -muutuja meetodil fikseeriti vormipressimisprotsessi parameetrid: temperatuur 130 kraadi, rõhk 600 kN, rõhu hoidmise aeg 720 s, vormi sulgemiskiirus 15 mm/s. Pärast 20-minutilist kõvenemist vorm jahutati ja eemaldati. Iga testide rühma korrati 5 korda ja vigade vähendamiseks võeti keskmine väärtus.

2.3 Pinnakvaliteedi hindamise indikaatorid

Tutvuge tööstusharu standarditega ja valige 4 põhinäitajat: pinna karedus (Ra), läige (60-kraadine nurk), defektide määr (statistilised mullid, kriimustused jne) ja mõõtmete kõrvalekalle (vastab ±0,3% standardile). Kõiki mõõdeti vastavate instrumentidega ja võeti mitme punkti keskmine väärtus.

Pinna karedus (Ra): Mõõdetud karedusmõõturiga. Mida väiksem väärtus, seda siledam on pind.

Läige: Mõõdetakse läigemõõtjaga. Mida kõrgem väärtus, seda parem läige.

Defektide määr: vaadeldakse läbi mikroskoobi, arvutatakse defektsete toodete osakaalu alusel.

Mõõtmete hälve: mõõdetakse kolme{0}}koordinaadiga mõõteseadmega. Mida väiksem on kõrvalekalle, seda suurem on mõõtmete täpsus.

 

 

3 Testi tulemused ja analüüs

 

3.1 Vormi täpsuse mõju seadus SMC vormitud toodete pinnakvaliteedile

 

Kui fluorosüsiniku eraldusaine on fikseeritud, näitavad testi tulemused, et pinnakvaliteedis domineerib hallituse täpsus ja mida suurem on täpsus, seda parem on efekt:

 

(1) Pinna karedus:Suure täpsusega toodetel on Ra=0.22 μm, keskmise täpsusega 0,65 μm ja madala täpsusega 1,85 μm. Vormiõõnsuse kuju replikatsiooniefekti tõttu võivad madala täpsusega vormid põhjustada pinnakaredust ja paljastada kiud.

 

(2) Läige:Kõrg-täppistoodete läige on 98GU, keskmise-täppistäpsusega toodetel 82GU ja madala-täpsusega toodetel 58GU. Mida sujuvam on õõnsus, seda ühtlasem on valguse peegeldus ja seda suurem on läige.

 

(3) Defektide määr:Kõrge täpsus 0,1%, keskmine täpsus 0,8%, madal täpsus 4,7%. Madala täpsusega valuvormidel on suured juhtvead ja jämedad õõnsused, mis võivad õhku kinni jääda ning tekitada mullid ja kriimustused.

 

(4) Mõõtmete hälve:Kõrge täpsus ±0,12%, keskmine täpsus ±0,23%, madal täpsus ±0,38% (ületab standardit), ebapiisav vormi täpsus, mis põhjustab sulgumise ajal nihke ja mõõtmete hälbe.

3.2 Vormivabastusainete tüüpide mõju SMC vormitud toodete pinnakvaliteedile

Kui ülitäpne vorm{0}} on fikseeritud, on erinevate vormivabastusainete mõju märkimisväärselt erinev. Põhjalik jõudluse edetabel on: fluorosüsiniku tüüp > silikooni tüüp > vaha tüüp:

(Fluorosüsiniku tüüp): parim vormi eemaldav efekt, ilma jääkideta, Ra=0.22 μm, läige 98GU, defektimäär 0,2% või väiksem, vastupidavus kõrgele temperatuurile, sobib kõrgekvaliteedilistele toodetele, ainult kõrgema hinna ja rangete katmisnõuetega;

(2) Silikoontüüp: sellel on tugev mitmekülgsus ja mõõdukad kulud, mis võimaldab mitut vormimisprotsessi. Kuid pind on altid silikoonkile jääkidele, mille tulemuseks on läige pisut vähenemine, mille Ra=0.35 μm, defektide määr on 0,5%, ja see nõuab teistkordset puhastamist. See sobib keskmise-klassi toodete jaoks.

 

(3) Vaha-põhine: hind on madalaim, kuid vormimisel on nõrk jõudlus, kile moodustub ebaühtlaselt ja jääke on kerge tekkida. Läige on ligikaudu 59GU, Ra=0.82 μm, defektide määr on 1,8% ja sellel on hea kuumakindlus, kuid see sobib ainult madalate konstruktsioonikomponentide jaoks.

 

3.3 Sünergilise mõju seadus hallituse täpsuse ja vormimisaine tüübi vahel

Nende kahe vahel on märkimisväärne sünergiline efekt. Hallituse täpsus on domineeriv tegur ja lammutusvahend on optimeeriv tegur. Kombinatsiooni põhiefekt on järgmine:

(1) Suure täpsusega + fluorosüsiniku tüüp: optimaalne kombinatsioon, Ra=0.22 μm, läige 98GU, defektide määr on väiksem või võrdne 0,1%, mis vastab kõrgekvaliteediliste toodete nõuetele;

 

(2) Suure täpsusega + silikoonil/vahal{2}}põhine: mõju on halb. Vormivabastusaine jääk tühistab vormi eelised, takistades suure täpsuse väärtuse täielikku realiseerimist.

 

(3) Keskmise täpsusega + fluorosüsiniku tüüp: tasakaalustab kulusid ja kvaliteeti, Ra=0.65 μm, läige 82GU, defektimäär 0,8%, sobib keskmise kategooria toodetele;

 

(4) Keskmine täpsus + silikoon/vaha tüüp: efekt on keskmine, defektide määr on 1,2–2,5%. See sobib keskmise -klassi toodete jaoks, mille välimuse nõuded on suhteliselt madalad.

 

(5) Madal täpsus + suvaline vabastusaine: mõju on halvim. Ra Suurem või võrdne 1,8 μm, defektimäär Suurem või võrdne 4,5%. See sobib ainult konstruktsioonikomponentidele, millel pole kvaliteedinõudeid.

 

4 Mehhanismi analüüs

4.1 Mold Precisioni morfoloogilise replikatsiooni ja mõõtmete kontrollimise mehhanism

Hallituse õõnsus määrab morfoloogilise replikatsiooniefekti kaudu toote pinna sileduse. Kõrge täpsusega-vormid võimaldavad vaigu sujuvat voolamist ja ühtlast kiudude jaotumist, mille tulemuseks on siledam pind; suuruse ülekandeefekti kaudu kontrollitakse mõõtmete täpsust. Kõrge täpsusega-vormidel on väikesed juhtimisvead ja need võivad vältida ebaühtlast vormi sulgumist ja mullijääke, vähendades mõõtmete kõrvalekaldeid; madala täpsusega-vormidel esineb mitmesuguseid defekte.

4.2 Vabastusagentide liidese eraldamise mehhanism

Vabastavad ained saavutavad vormi lagunemise, vähendades liideste pinget isolatsioonikihi moodustamise kaudu: fluorosüsiniku{0}}põhistel vabastusainetel on madal pinnaenergia, need moodustavad tihedaid jääkideta kilesid ja on vastupidavad kõrgetele temperatuuridele, tagades pinnakvaliteedi;

silikoon{0}}põhistel eraldusainetel on hea määrdevõime, kuid need on altid räni jääkidele, mis mõjutab edasist töötlemist; vaha-põhised eraldusained moodustavad ebaühtlaseid kilesid ja neil on halb kõrge -temperatuuri vastupidavus, need võivad jääda jääke ja põhjustada defekte.

4.3 Nende kahe sünergilise toime mehhanism

Sünergia tuum on "täpne domineerimine ja optimeeritud vormimine": ülitäpsed{0}vormid loovad pinnakvaliteedi aluse, võimaldades vabastusainel ühtlaselt levida; Suure jõudlusega-vabastusained kompenseerivad vormi täpsuse puudumist, vähendades hõõrdumist ja hallituse kleepumist. Nende kahe sobitamine võib sünergiliselt suurendada tõhusust, samas kui vastupidine tulemuseks on eeliste vastastikune tühistamine ja pinnakvaliteedi vähenemine.

 

5. Järeldus ja soovitused

 

5.1 Põhijäreldus

Hallituse täpsus on domineeriv tegur. Kõrge-täppisvormid võivad pinnakvaliteeti märkimisväärselt parandada, samas kui madala-täppisvormid ei suuda vastata tipptasemel-rakenduste nõudmistele.

Vabastusaine tüüp on oluline optimeerimise tegur. Igakülgne jõudlus on järgmine: fluorosüsiniku tüüp > silikoontüüp > vahajas tüüp, sobib erinevate klasside toodetele.

Nende kahe sünergiaefekt on märkimisväärne. Optimaalne kombinatsioon on ülitäpne + fluorosüsinik, samas kui keskmise täpsusega + fluorosüsiniktüüp on ideaalne valik, mis tasakaalustab kulusid ja kvaliteeti.

Vabastusaine hallituse morfoloogia replikatsiooniefekt ja liidese isolatsiooniefekt määravad ühiselt pinna kvaliteedi. Nende kahe efekti sobitamine võib saavutada sünergilise paranemise.

 

5.2 Tootmisprotsessi soovitused

Kvaliteetsete{0}}toodete puhul: kasutage ülitäpseid-vorme ja fluorosüsiniku eraldusaineid. Katte kogus peaks olema umbes 10 g/m². Vormide regulaarne hooldus on vajalik.

 

Kesk-tooted: kasutage keskmise täpsusega + fluorosüsiniku tüüpi või ülitäpset + silikoontüüpi. Silikoontüübi puhul on vajalik täiendav sekundaarne puhastusprotsess.

 

Madalad-konstruktsioonikomponendid: piisab, kui valida madala-täpsusega + vaha-põhised materjalid, kontrollida vormimisparameetreid ja täita põhilisi kasutusnõudeid.

 

Tootmise käigus kontrollitakse regulaarselt vormide täpsust, puhastatakse õõnsused ja standardiseeritakse eraldusaine katmisprotsess. Kõrge-kvaliteedi ja madala{2}}kulu saavutamiseks kasutatakse nende kahe teguri mõistlikku sobitamist.