Termoplastike, ojačene z dolgimi vlakni (LFRT), se uporabljajo za brizgalne aplikacije z visokimi mehanskimi lastnostmi. Čeprav tehnologija LFRT lahko zagotovi dobre trdnosti, togosti in vplivnih lastnosti, obdelava tega materiala igra pomembno vlogo pri določanju, kako lahko končni del opravi.
Za uspešno oblikovanje LFRT je potrebno razumeti nekatere svoje edinstvene funkcije. Razumevanje razlik med LFRT in konvencionalno ojačenimi termoplastiki je spodbudilo razvoj opreme, oblikovanja in predelovalnih tehnologij, da bi povečali vrednost in potencial LFRT.
Razlika med LFRT in tradicionalnimi sesekljani, kratki kompoziti, ojačeni s steklenimi vlakni, je v dolžini vlaken. V LFRT je dolžina vlakna enaka dolžini peletov. To je zato, ker je večina LFRT proizvedena s pultrusionom, ne pa s strižnim mešanjem.
V proizvodnji LFRT se neprekinjene strune iz steklenih vlaken najprej vlečejo v matrico za premaz in impregnacijo smole. Po izhodu iz matrice se neprekinjeni trakovi sesekljajo ali peletizirajo, običajno Cut do dolžine 10-12 mm. V nasprotju s tem tradicionalni kratki sestavni deli iz steklenih vlaken vsebujejo samo sesekljana vlakna, dolga 3 do 4 mm, njihova dolžina pa se v ekstruderih s strižnim ekstrudiranjem dodatno zmanjša na običajno manj kot 2 mm.
Dolžina vlaken v peletih LFRT pomaga izboljšati mehanske lastnosti LFRT - povečano odpornost na udarce ali žilavost, hkrati pa ohranja togost. Dokler se vlakna med postopkom oblikovanja ohranijo po dolžini, bodo oblikovala "notranji skelet", ki zagotavlja odlične mehanske lastnosti. Vendar pa lahko slab postopek oblikovanja preoblikuje izdelke iz dolgih vlaken v kratek vlaken. Če je dolžina vlakna ogrožena med postopkom oblikovanja, ni mogoče doseči zahtevane stopnje učinkovitosti.
Da bi ohranili dolžino vlaken med postopkom oblikovanja LFRT, je treba upoštevati tri pomembne vidike: stroj za brizganje, oblikovanje delov in plesni ter pogoje obdelave.
Prvič, varnostne ukrepe
Eno vprašanje, ki se pogosto vpraša o obdelavi LFRT, je, ali lahko za oblikovanje teh materialov uporabimo obstoječo opremo za brizganje. V veliki večini primerov se lahko za oblikovanje LFRT uporablja tudi oprema za tvorbo kompozitnih vlaken. Čeprav je za večino delov in izdelkov LFRT značilno, da je tipična oprema za izdelavo kratkih vlaken zadovoljiva, lahko nekatere spremembe opreme bolje pomagajo vzdrževati dolžino vlaken.
Univerzalni vijak s tipičnim odsekom "merjenje kompresije-kompresije" je zelo primeren za ta postopek in zmanjšanje vlaken se lahko zmanjša z zmanjšanjem stiskalnega razmerja v odmernem delu. Kompresijsko razmerje segmentov 2: 1 je optimalno za izdelke LFRT. Uporaba posebnih kovinskih zlitin za izdelavo vijakov, sodov in drugih delov ni potrebna, ker obraba LFRT ni tako velika kot tradicionalna sesekljana termoplastika ojačana s steklenimi vlakni.
Druga naprava, ki ima lahko koristi od pregleda načrtovanja, je konica šobe. Nekatere termoplastične materiale je lažje strojno obdelati z vrhnjim koničastim vrhom šobe, ki ustvarja visoko stopnjo strižnega stiskanja, saj se material vbrizga v votlino plesni. Vendar pa takšni nasveti za šobe bistveno zmanjšajo dolžino vlaken kompozitov dolgih vlaken. Zato je priporočljivo, da uporabite drsni nastavek za konico / ventil s 100% "prostim pretokom", ki omogoča dolgim vlaknima, da zlahka prehajajo skozi šobo v komponento.
Poleg tega mora imeti premer šobe in vratne odprtine proste velikosti 5,5 mm (0,250 in) ali več in ni ostrih robov. Pomembno je razumeti, kako material teče skozi opremo za brizganje, in ugotoviti, kje bo strižna vlakna zlomila vlakna.
Drugič, deli in oblikovanje plesni
Dobri deli in oblikovanje plesni so prav tako v pomoč pri vzdrževanju dolžine vlaken LFRT. Odpravljanje ostrih robov okrog dela roba (vključno z rebri, šefi in drugimi značilnostmi) preprečuje nepotrebne napetosti v oblikovani del in zmanjša obrabo vlaken.
Deli morajo imeti nominalno obliko stene z enotno debelino stene. Večje spremembe debeline stene lahko povzročijo neskladne pakete in neželeno orientacijo vlaken v delu. Če debelina mora biti debelejša ali tanjša, se je treba izogniti nenadnim spremembam debeline stene, da bi se izognili tvorbi površin z visokimi strižnimi učinki, ki lahko poškodujejo vlakna in postanejo vir stresne koncentracije. Običajno se poskuša odpreti vrata v debelejših stenah in se pretakati na tanek del, tako da je polnilo v tankem delu.
Splošno načelo dobrega plastičnega načrta kaže, da bo ohranjanje debeline stene manj kot 4 mm (0,160 in) spodbudilo dober in enakomeren pretok ter zmanjšalo možnost ponorov in praznin. Za spojine LFRT je optimalna debelina stene običajno okrog 3 mm (0,120 in), minimalna debelina pa 2 mm (0,080 palca). Ko je debelina stene manjša od 2 mm, se po vstopu v kalup poveča verjetnost poškodb vlaken.
Deli so le en vidik oblikovanja, pomembno pa je tudi razmisliti o tem, kako material vstopa v plesen. Ko tekači in vrata vodijo material v votlino, lahko v teh območjih pride do velikega poškodb vlaken, če ni ustrezno oblikovan.
Pri oblikovanju kalupa za tvorbo spojine LFRT je polmer polmera optimalen z minimalnim premerom 5,5 mm (0,250 palcev). Poleg celodnevnega kanala ima katera koli druga oblika pretoka kanal, ki ima ostre vogale, kar bo povečalo obremenitev med procesom oblikovanja in uničilo ojačitveni učinek steklenih vlaken. Sistemi za vročo vožnjo z odprtimi tekači so sprejemljivi.
Najmanjša debelina vrat mora biti 2mm (0,080in). Če je mogoče, postavite vrata vzdolž roba, ki ne ovira pretoka materiala v votlino. Vrata na površini dela je treba zavrteti 90 °, da se prepreči začetek preloma vlaken in razkrojijo mehanske lastnosti.
Nazadnje, bodite pozorni na lokacijo fuzijskih linij in kako vplivajo na območje, kjer so deli izpostavljeni obremenitvi (ali stresu), ko ga uporabljate. Linijo fuzije je treba premakniti na območje, kjer se pričakuje, da bo raven napetosti nižja zaradi racionalne postavitve vrat.
Analiza polnjenja s pomočjo računalnika lahko pomaga določiti, kje bodo te fuzijske linije. Analiza strukturnih končnih elementov (FEA) se lahko uporabi za primerjavo lokacije visoke napetosti in lokacije sotočne črte, kot je določeno v analizi polnjenja.
Treba je opozoriti, da so ti deli in modeli plesni le priporočila. Obstaja veliko primerov komponent, ki imajo tanke stene, razlike debeline sten in fino ali fino funkcijo, ki uporabljajo spojine LFRT, da bi dosegli dobre rezultate. Vendar še bolj od teh priporočil, več časa in truda, potrebnega za zagotovitev popolne koristi tehnologije dolgih vlaken.
Tretjič, pogoji predelave
Pogoji predelave so ključ do uspeha LFRT. Dokler se uporabljajo pravilni pogoji obdelave, je mogoče uporabiti univerzalni stroj za brizganje plastike in pravilno oblikovani kalup za pripravo delov LFRT. Z drugimi besedami, tudi pri ustrezni opremi in oblikovanju plesni lahko dolžina vlaken trpi, če se uporabljajo slabi pogoji obdelave. To zahteva razumevanje, kaj se bo vlakna srečala med postopkom moldiranja in določila področja, ki povzročajo prekomerno striženje vlaken.
Prvič, spremljajte pritisk. Visokotlačni tlak ustvari veliko strižno silo na materialu, ki bo zmanjšal dolžino vlaken. Glede na to, da začnemo z ničelnega povratnega tlaka in ga samo povečamo, dokler vijač med postopkom hranjenja ni enakomerno umaknjen, je uporaba zadnjega tlaka 1,5 do 2,5 bara (20 do 50 psi) običajno zadostna za dosledno hranjenje.
Velika hitrost vijaka ima tudi škodljiv učinek. Čim hitreje se vrti vijak, bolj verjetno je, da bo trdni in neelektrirani material vstopil v odsek stiskanja vijaka in povzročil poškodbe vlaken. Podobno kot priporočila za povratni tlak, naj bo čim hitreje, da se stabilizira potreben minimum za polnjenje vijaka. Pri oblikovanju spojin LFRT so pogosti hitrosti vijakov od 30 do 70 r / min.
V procesu brizganja taljenje poteka z dvema dejavnikoma, ki delujejo skupaj: strižni in toplotni. Ker je cilj zaščita dolžine vlakna v LFRT z zmanjševanjem striženja, bo potrebno več toplote. Po smolnatem sistemu je temperatura obdelane spojine LFRT običajno 10-30 ° C višja od temperature običajne oblikovane spojine.
Vendar pa, preden preprosto dvignite temperaturo bobna ves čas, bodite pozorni na preusmeritev porazdelitve temperature cevi. Običajno se temperatura cevi dvigne, ko se material premakne iz lijaka v šobo, vendar je za LFRT priporočljivo, da je temperatura na lijaku višja. Obračanje porazdelitve temperature omogoča, da se pelet LFRT mehča in se stopi pred vstopom v odsek stiskanja z visokim strižnim vijakom, s čimer se olajša zadrževanje dolžine vlaken.
