חומרי הגלם של חומרים מרוכבים כוללים שרף, סיבים וחומרי ליבה וכו'.ישנן אפשרויות רבות, ולכל חומר יש את החוזק, הקשיחות, הקשיחות והיציבות התרמית הייחודיים לו, וגם העלות והתפוקה שלו שונים.
עם זאת, החומר המרוכב בכללותו, הביצועים הסופיים שלו אינם קשורים רק למטריצת השרף ולסיבים (ולחומר הליבה במבנה הסנדוויץ'), אלא גם קשור קשר הדוק לשיטת התכנון ותהליך הייצור של החומרים במבנה. .
מאמר זה יציג את שיטות הייצור המרוכבות הנפוצות, את גורמי ההשפעה העיקריים של כל שיטה וכיצד לבחור חומרי גלם לתהליכים שונים.
תיאור השיטה:תהליך יציקה בו מרוססים את החומר המחוזק בסיבים הקצוצים ומערכת השרף לתוך התבנית בו-זמנית, ולאחר מכן מתרפאים בלחץ רגיל ליצירת מוצר מרוכב תרמוסטי.
בחירת חומר:
שרף: בעיקר פוליאסטר
סיבים: חוט סיבי זכוכית גס
חומר ליבה: אין, יש לשלב עם למינציה בנפרד
היתרון העיקרי:
1) לאומנות יש היסטוריה ארוכה
2) עלות נמוכה, הנחת סיבים ושרף מהירה
3) עלות עובש נמוכה
חסרונות עיקריים:
1) קל ליצור שטח מועשר בשרף ללוח הלמינציה, והמשקל גבוה יחסית
2) ניתן להשתמש רק בסיבים קצוצים, מה שמגביל מאוד את התכונות המכניות של למינטים
3) על מנת להקל על הריסוס, צמיגות השרף צריכה להיות נמוכה מספיק כדי לאבד את התכונות המכניות והתרמיות של החומר המרוכב
4) תכולת סטירן גבוהה בשרף תרסיס פירושה סיכונים פוטנציאליים גבוהים יותר למפעילים, וצמיגות נמוכה פירושה שקל לחדור לשרף את בגדי העבודה של העובדים וליצור קשר ישיר עם העור
5) ריכוז הסטירן הנדיף באוויר קשה לעמוד בדרישות החוק
יישום טיפוסי:
גידור פשוט, לוחות מבנה בעומס נמוך כגון מרכבי מכוניות ניתנים להמרה, יריעות משאיות, אמבטיות וסירות קטנות
תיאור השיטה:הספגה ידנית את הסיבים בשרף.ניתן לחזק את הסיבים על ידי אריגה, שזירה, תפירה או הדבקה.הנחת ידיים נעשית בדרך כלל עם גלילים או מברשות, ולאחר מכן סוחטים את השרף עם גלגלת גומי כדי לחדור לסיבים.הלמינטים נרפאו בלחץ רגיל.
בחירת חומר:
שרף: אין דרישה, אפוקסי, פוליאסטר, פוליוויניל אסטר, שרף פנולי מקובלים
סיבים: אין דרישה, אבל קשה להחדיר את סיבי הארמיד עם משקל בסיס גדול יותר בהנחת יד.
חומר ליבה: ללא דרישה
היתרון העיקרי:
1) לאומנות יש היסטוריה ארוכה
2) קל ללמוד
3) אם נעשה שימוש בשרף אשפרה בטמפרטורת החדר, עלות התבנית נמוכה
4) מבחר גדול של חומרים וספקים
5) תכולת סיבים גבוהה, הסיבים המשמשים ארוכים מתהליך הריסוס
חסרונות עיקריים:
1) ערבוב שרף, תכולת שרף ואיכות הלמינטים קשורים קשר הדוק למיומנות המפעילים, קשה להשיג למינטים עם תכולת שרף נמוכה ונקבוביות נמוכה
2) הסכנות הבריאותיות והבטיחותיות של השרף.ככל שהמשקל המולקולרי של שרף הנחת היד נמוך יותר, כך גדל האיום הבריאותי הפוטנציאלי.ככל שהצמיגות נמוכה יותר, כך קל יותר לשרף לחדור לתוך בגדי העבודה של העובדים וליצור קשר ישיר עם העור
3) אם לא מותקן ציוד אוורור טוב, קשה לעמוד בדרישות החוקיות ריכוז סטירן שהנדיף מפוליאסטר ופוליוויניל אסטר לאוויר
4) הצמיגות של שרף הנחת היד צריכה להיות נמוכה מאוד, ולכן התוכן של סטירן או ממסים אחרים חייבת להיות גבוהה, ובכך לאבד את התכונות המכניות/תרמיות של החומר המרוכב.
יישומים אופייניים:להבי טורבינת רוח סטנדרטיים, סירות בייצור המוני, דגמים אדריכליים
תיאור השיטה:תהליך שקית הוואקום הוא הרחבה של תהליך הנחת היד הנ"ל, כלומר, שכבה של סרט פלסטיק נאטמת על התבנית כדי לשאוב את הלמינציה המונחת ביד, ולחץ אטמוספרי מופעל על הלמינציה כדי להשיג ההשפעה של פליטה ודחיסה.לשיפור איכות החומרים המרוכבים.
בחירת חומר:
שרף: בעיקר שרף אפוקסי ושרף פנולי, פוליאסטר ופוליוויניל אסטר אינם מתאימים מכיוון שהם מכילים סטירן, המתנדף לתוך משאבת הוואקום
סיבים: אין צורך, אפילו סיבים בעלי משקל בסיס גדול ניתן להרטיב בלחץ
חומר ליבה: ללא דרישה
היתרון העיקרי:
1) יכול להשיג תכולת סיבים גבוהה יותר מאשר תהליך הנחת היד הסטנדרטי
2) הנקבוביות נמוכה יותר מתהליך הנחת היד הסטנדרטי
3) בתנאי לחץ שלילי, זרימה מלאה של השרף משפרת את מידת הרטבת הסיבים.כמובן שחלק מהשרף ייספג בחומרי הוואקום המתכלים
4) בריאות ובטיחות: תהליך שקית הוואקום יכול להפחית את שחרור החומרים הנדיפים במהלך הריפוי
חסרונות עיקריים:
1) תהליכים נוספים מייקרים את עלות העבודה וחומרי שקיות ואקום חד פעמיות
2) דרישות טכניות גבוהות יותר למפעילים
3) השליטה על ערבוב שרף ותכולת שרף תלויה במידה רבה במיומנות המפעיל
4) למרות ששקית הוואקום מפחיתה את שחרור חומרים נדיפים, האיום הבריאותי על המפעיל עדיין גבוה מזה של תהליך העירוי או הקדם-פרג
יישומים אופייניים:יאכטות בקנה מידה גדול, חד פעמי במהדורה מוגבלת, חלקי מכוניות מירוץ, הדבקה של חומרי ליבה בבניית ספינות
Deyang Yaosheng Composite Material Co., Ltd.הינה חברה מקצועית המייצרת מוצרי סיבי זכוכית שונים.החברה מייצרת בעיקר פיברגלס נודד, מחצלת גדיל קצוץ סיבי זכוכית, בד סיבי זכוכית/בד משוטט/בד ימי וכו'. אנא אל תהסס לפנות אלינו.
טל': +86 15283895376
ווטסאפ: +86 15283895376
Email: yaoshengfiberglass@gmail.com
תיאור השיטה:תהליך הסלילה משמש בעצם לייצור חלקי מבנה חלולים, עגולים או סגלגלים כגון צינורות ומיכלים.לאחר הספגה של צרור הסיבים בשרף, הוא נכרך על הציר לכיוונים שונים, והתהליך נשלט על ידי מכונת הליפוף ומהירות הציר.
בחירת חומר:
שרף: אין דרישה, כגון אפוקסי, פוליאסטר, פוליוויניל אסטר ושרף פנולי וכו '.
סיבים: אין דרישה, השתמש ישירות בצרור הסיבים של הקריל, אין צורך לארוג או לתפור לתוך בד סיבים
חומר ליבה: אין דרישה, אבל העור הוא בדרך כלל חומר מרוכב חד-שכבתי
היתרון העיקרי:
1) מהירות הייצור מהירה, וזו שיטת ריבוד חסכונית וסבירה
2) ניתן לשלוט בתכולת השרף על ידי מדידת כמות השרף הנישאת על ידי צרור הסיבים העובר דרך מיכל השרף
3) צמצם את עלות הסיבים, ללא תהליך אריגה ביניים
4) הביצועים המבניים מצוינים, מכיוון שניתן להניח את צרורות הסיבים הליניאריים בכיוונים נושאי עומס שונים
החסרונות העיקריים:
1) תהליך זה מוגבל למבנים חלולים עגולים
2) לא קל לסדר את הסיבים במדויק לאורך הכיוון הצירי של הרכיב
3) העלות של תבנית זכר מדורל עבור חלקי מבנה גדולים גבוהה יחסית
4) המשטח החיצוני של המבנה אינו משטח התבנית, ולכן האסתטיקה ירודה
5) בעת שימוש בשרף בעל צמיגות נמוכה, יש לשים לב לביצועים הכימיים ולביצועי בריאות ובטיחות
יישומים אופייניים:מיכלי אחסון כימיים וצינורות משלוח, צילינדרים, מיכלי נשימה של כבאים
תיאור השיטה:את צרור הסיבים הנמשך מהכריל טובלים ומועברים דרך לוח החימום, והשרף חודר לתוך הסיב שעל לוח החימום, ומבקרים את תכולת השרף, ולבסוף החומר מתרפא לצורה הנדרשת;מוצר מרפא זה בצורת צורה נחתך מכנית באורכים שונים.סיבים יכולים גם להיכנס לצלחת החמה בכיוונים שאינם 0 מעלות.
Pultrusion הוא תהליך ייצור מתמשך, ולחתך הרוחב של המוצר יש בדרך כלל צורה קבועה, המאפשרת שינויים קלים.קבעו את החומר הרטוב מראש העובר דרך הפלטה החמה ופזרו אותו לתוך התבנית לריפוי מיידי.למרות שלתהליך זה יש המשכיות ירודה, הוא יכול לשנות את צורת החתך.
בחירת חומר:
שרף: בדרך כלל אפוקסי, פוליאסטר, פוליוויניל אסטר ושרף פנולי וכו'.
סיבים: אין דרישה
חומר ליבה: לא בשימוש נפוץ
היתרון העיקרי:
1) מהירות הייצור מהירה, וזו דרך חסכונית וסבירה להרטיב ולרפא חומרים מראש
2) שליטה מדויקת בתכולת השרף
3) צמצם את עלות הסיבים, ללא תהליך אריגה ביניים
4) ביצועים מבניים מצוינים, מכיוון שצרורות הסיבים מסודרים בקו ישר ושבריר נפח הסיבים גבוה
5) ניתן לאטום לחלוטין את אזור חדירת הסיבים להפחתת שחרור חומרים נדיפים
חסרונות עיקריים:
1) תהליך זה מגביל את צורת החתך
2) עלות פלטת החימום גבוהה יחסית
יישומים אופייניים:קורות ורצועות למבני בתים, גשרים, סולמות וגדרות
6. יציקת העברת שרף (RTM)
תיאור השיטה:הניחו סיבים יבשים בתבנית התחתונה, הפעילו לחץ מראש כדי שהסיבים יתאימו ככל האפשר לצורת התבנית, וקושרו אותם;לאחר מכן, יש לתקן את התבנית העליונה על התבנית התחתונה כדי ליצור חלל, ולאחר מכן להזריק את השרף לתוך חלל התבנית.
בדרך כלל נעשה שימוש בהזרקת שרף בעזרת ואקום וחדירת סיבים, כלומר תהליך עירוי שרף בעזרת ואקום (VARI).לאחר השלמת חדירת הסיבים, שסתום הכנסת השרף נסגר והחומר המרוכב מתרפא.הזרקת שרף ואשפרה יכולה להיעשות בטמפרטורת החדר או בתנאי חימום.
בחירת חומר:
שרף: בדרך כלל אפוקסי, פוליאסטר, פוליוויניל אסטר ושרף פנולי, שרף ביסמלימיד ניתן להשתמש בטמפרטורה גבוהה
סיבים: אין דרישה.סיבים תפורים מתאימים יותר לתהליך זה מכיוון שפערי צרור הסיבים מקלים על העברת שרף;ישנם סיבים שפותחו במיוחד כדי להקל על זרימת שרף
חומר ליבה: קצף חלת דבש אינו מתאים, כי תאי חלת הדבש יתמלאו בשרף, והלחץ יגרום לקריסה של הקצף
היתרון העיקרי:
1) שבריר נפח סיבים גבוה ונקבוביות נמוכה
2) היות והשרף אטום לחלוטין, הוא בריא ובטוח, וסביבת ההפעלה נקייה ומסודרת
3) להפחית את צריכת העבודה
4) הצדדים העליונים והתחתונים של החלק המבני הם משטחי עובש, מה שקל לטיפול משטח אחר
החסרונות העיקריים:
1) התבנית המשמשת יחד יקרה, וכדי לעמוד בלחץ גדול יותר היא כבדה ומסורבלת יחסית
2) מוגבל לייצור חלקים קטנים
3) אזורים לא מורטבים נוטים להופיע, וכתוצאה מכך כמות גדולה של גרוטאות
יישומים אופייניים:מעבורת חלל קטנה ומורכבת וחלקי רכב, מושבי רכבת
7. תהליכי זלוף נוספים – SCRIMP, RIFT, VARTM וכו'.
תיאור השיטה:הנח את הסיבים היבשים באופן דומה לתהליך RTM, ולאחר מכן הנח את בד השחרור ואת רשת הניקוז.לאחר השלמת ה-layup, הוא נסגר לחלוטין בשקית ואקום, וכאשר הוואקום מגיע לדרישה מסוימת, השרף מוכנס לכל מבנה ה-layup.פיזור השרף בלמינציה מושגת על ידי הנחיית זרימת השרף דרך רשת ההנחיה, ולבסוף חודרים לחלוטין הסיבים היבשים מלמעלה למטה.
בחירת חומר:
שרף: בדרך כלל שרף אפוקסי, פוליאסטר, פוליוויניל אסטר
סיבים: כל סיב נפוץ.סיבים תפורים מתאימים יותר לתהליך זה שכן פערי צרור סיבים מאיצים את העברת שרף
חומר ליבה: קצף חלת דבש לא ישים
היתרון העיקרי:
1) זהה לתהליך RTM, אבל רק צד אחד הוא משטח התבנית
2) צד אחד של התבנית הוא שקית ואקום, מה שחוסך מאוד את עלות התבנית ומפחית את הדרישה מהתבנית לעמוד בלחץ
3) חלקים מבניים גדולים יכולים להיות בעלי נפח סיבים גבוה ונקבוביות נמוכה
4) ניתן להשתמש בתבנית תהליך הנחת היד הסטנדרטית לתהליך זה לאחר השינוי
5) ניתן לעצב את מבנה הסנדוויץ' בבת אחת
חסרונות עיקריים:
1) עבור מבנים גדולים, התהליך מורכב יחסית, ולא ניתן להימנע מתיקונים
2) הצמיגות של השרף חייבת להיות נמוכה מאוד, מה שמפחית גם את התכונות המכניות
3) אזורים לא מורטבים נוטים להופיע, וכתוצאה מכך כמות גדולה של גרוטאות
יישומים אופייניים:ייצור ניסיון של סירות קטנות, לוחות גוף לרכבות ומשאיות, להבי טורבינות רוח
תיאור השיטה:הסיבים או בד הסיבים מוספגים מראש על ידי יצרן החומר בשרף המכיל זרז, ושיטת הייצור היא שיטת טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה או שיטת פירוק ממס.הזרז סמוי בטמפרטורת החדר, מה שנותן לחומר חיי מדף של שבועות או חודשים בטמפרטורת החדר;קירור יכול להאריך את חיי המדף שלו.
ניתן להניח את ה-prepreg ביד או במכונה על פני התבנית, לאחר מכן לכסות בשקית ואקום ולחמם ל-120-180 מעלות צלזיוס.לאחר החימום השרף יכול לזרום שוב ובסופו של דבר להתרפא.ניתן להשתמש בחיטוי כדי להפעיל לחץ נוסף על החומר, בדרך כלל עד 5 אטמוספרות.
בחירת חומר:
שרף: ניתן להשתמש בדרך כלל באפוקסי, פוליאסטר, שרף פנולי, שרף עמיד בטמפרטורה גבוהה כגון פוליאמיד, ציאנט אסטר וביסמאלימיד.
סיבים: אין דרישה.ניתן להשתמש בצרור סיבים או בד סיבים
חומר ליבה: אין דרישה, אבל הקצף צריך להיות עמיד בפני טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה
היתרון העיקרי:
1) היחס בין שרף לחומר ריפוי ותכולת שרף נקבעים במדויק על ידי הספק, קל מאוד להשיג למינציה עם תכולת סיבים גבוהה ונקבוביות נמוכה
2) לחומר מאפייני בריאות ובטיחות מצוינים, וסביבת העבודה נקייה, מה שעשוי לחסוך אוטומציה ועלויות עבודה
3) העלות של סיבי חומר חד-כיווני ממוזערת, ולא נדרש תהליך ביניים לארוג סיבים לתוך בד
4) תהליך הייצור דורש שרף עם צמיגות גבוהה ויכולת הרטבה טובה, כמו גם תכונות מכניות ותרמיות מיטובות
5) הארכת זמן העבודה בטמפרטורת החדר פירושה שגם קל להשיג אופטימיזציה מבנית ופריסה של צורות מורכבות
6) חיסכון פוטנציאלי באוטומציה ובעלויות עבודה
חסרונות עיקריים:
1) עלות החומרים עולה, אך היא בלתי נמנעת על מנת לעמוד בדרישות היישום
2) נדרש חיטוי כדי להשלים את הריפוי, בעל עלות גבוהה, זמן פעולה ארוך ומגבלות גודל
3) התבנית צריכה לעמוד בטמפרטורת תהליך גבוהה, ולחומר הליבה יש את אותן דרישות
4) עבור חלקים עבים יותר, נדרש שאקום מראש בעת הנחת prepregs כדי לחסל בועות אוויר בין-שכבות
יישומים אופייניים:חלקים מבניים של מעבורת החלל (כגון כנפיים וזנבות), מכוניות מירוץ F1
9. Prepreg – תהליך ללא חיטוי
תיאור השיטה:תהליך ייצור ה-prepreg לריפוי בטמפרטורה נמוכה זהה לחלוטין ל-prepreg החיטוי, ההבדל הוא שהתכונות הכימיות של השרף מאפשרות ריפויו ב-60-120 מעלות צלזיוס.
עבור אשפרה בטמפרטורה נמוכה של 60 מעלות צלזיוס, זמן העבודה של החומר הוא שבוע אחד בלבד;עבור זרזים בטמפרטורה גבוהה (מעל 80 מעלות צלזיוס), זמן העבודה יכול להגיע למספר חודשים.הנזילות של מערכת השרף מאפשרת אשפרה באמצעות שקיות ואקום בלבד, הימנעות משימוש באוטוקלאבים.
בחירת חומר:
שרף: בדרך כלל רק שרף אפוקסי
סיבים: אין דרישה, זהה ל-prepreg מסורתי
חומר ליבה: אין דרישה, אך יש להקדיש תשומת לב מיוחדת בעת שימוש בקצף PVC סטנדרטי
היתרון העיקרי:
1) יש לו את כל היתרונות של prepreg האוטוקלאב המסורתי ((i.))-((vi.))
2) חומר התבנית הוא זול, כגון עץ, מכיוון שטמפרטורת הריפוי נמוכה
3) תהליך הייצור של חלקי מבנה גדולים מפושט, רק צריך ללחוץ על שקית הוואקום, להזרים את האוויר החם של התנור או את מערכת חימום האוויר החם של התבנית עצמה כדי לעמוד בדרישות הריפוי
4) ניתן להשתמש גם בחומרי קצף נפוצים, והתהליך בוגר יותר
5) בהשוואה לאוטוקלב, צריכת האנרגיה נמוכה יותר
6) טכנולוגיה מתקדמת מבטיחה דיוק ממדי טוב וחזרה
חסרונות עיקריים:
1) עלות החומר עדיין גבוהה יותר מסיבים יבשים, אם כי עלות השרף נמוכה יותר מאשר תעופה וחלל
2) התבנית צריכה לעמוד בטמפרטורה גבוהה יותר מתהליך העירוי (80-140 מעלות צלזיוס)
יישומים אופייניים:להבי טורבינת רוח בעלי ביצועים גבוהים, סירות מירוץ ויאכטות גדולות, מטוסי חילוץ, רכיבי רכבת
10. תהליך ללא חיטוי של SPRINT/Preg prepreg למחצה SparPreg
תיאור השיטה:קשה לפרוק את בועות האוויר בין שכבות או שכבות חופפות במהלך תהליך הריפוי כאשר משתמשים ב-prepreg במבנים עבים יותר (>3 מ"מ).על מנת להתגבר על קושי זה, הוכנסה שאיבה מוקדמת לתהליך השכבות, אך הגדילה משמעותית את זמן התהליך.
בשנים האחרונות הציגה גורית סדרה של מוצרי Prepreg משופרים עם טכנולוגיית פטנט, המאפשרת ייצור של למינציות עבות באיכות גבוהה (נקבוביות נמוכה) להסתיים בתהליך אחד.ה-SPRINT החצי-פרג מורכב משתי שכבות של סיבים יבשים המצמידים שכבה של מבנה סנדוויץ' של סרט שרף.לאחר הנחת החומר לתוך התבנית, משאבת הוואקום יכולה לנקז לחלוטין את האוויר בה לפני שהשרף מתחמם ומתרכך ומשרים את הסיבים.התמצק.
Beam prepreg SparPreg הוא prepreg משופר שכאשר מתרפא תחת ואקום, יכול בקלות להסיר בועות אוויר מהחומר הדו-שכבתי המלוכד.
בחירת חומר:
שרף: שרף אפוקסי בעיקר, שרפים אחרים זמינים גם כן
סיבים: אין דרישה
חומר ליבה: רוב, אך יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לטמפרטורה גבוהה בעת שימוש בקצף PVC סטנדרטי
היתרון העיקרי:
1) עבור חלקים עבים יותר (100 מ"מ), עדיין ניתן להשיג במדויק חלק מנפח סיבים גבוה ונקבוביות נמוכה
2) המצב ההתחלתי של מערכת השרף מוצק, והביצועים מצוינים לאחר ריפוי בטמפרטורה גבוהה
3) לאפשר שימוש בבד סיבים בעל משקל גבוה בעלות נמוכה (כגון 1600 גרם/מ"ר), להגביר את מהירות ההנחתה ולחסוך בעלויות ייצור
4) התהליך מתקדם מאוד, הפעולה פשוטה ותכולת השרף נשלטת בצורה מדויקת
חסרונות עיקריים:
1) עלות החומר עדיין גבוהה יותר מסיבים יבשים, אם כי עלות השרף נמוכה יותר מאשר תעופה וחלל
2) התבנית צריכה לעמוד בטמפרטורה גבוהה יותר מתהליך העירוי (80-140 מעלות צלזיוס)
יישומים אופייניים:להבי טורבינת רוח בעלי ביצועים גבוהים, סירות מירוץ ויאכטות גדולות, מטוסי חילוץ
זמן פרסום: 13 בדצמבר 2022
