Existe unha ampla variedade de materias primas para materiais compostos, incluíndo resinas, fibras e materiais de núcleo, e cada material ten as súas propias propiedades únicas de resistencia, rixidez, tenacidade e estabilidade térmica, con custos e rendementos variables. Non obstante, o rendemento final dun material composto no seu conxunto non só está relacionado coa matriz de resina e as fibras (así como co material do núcleo nunha estrutura de material tipo sándwich), senón que tamén está estreitamente relacionado co método de deseño e o proceso de fabricación dos materiais da estrutura. Neste artigo, presentaremos os métodos de fabricación máis empregados para materiais compostos, os principais factores que inflúen en cada método e como se seleccionan as materias primas para os diferentes procesos.
Moldeo por pulverización
1, descrición do método: o material de reforzo de fibra de corte curto e o sistema de resina pulverízanse simultaneamente no molde e logo curéanse a presión atmosférica en produtos compostos termoestables mediante un proceso de moldeo.
2. Selección de materiais:
Resina: principalmente poliéster
Fibra: fío de fibra de vidro groso
Material do núcleo: ningún, precisa combinarse só con madeira contrachapada
3. Principais vantaxes:
1) Longa historia da artesanía
2) Baixo custo e rápida disposición de fibra e resina
3) Baixo custo do molde
4, as principais desvantaxes:
1) A madeira contrachapada é fácil de formar en zonas ricas en resina e de alto peso
2) Só se poden empregar fibras de corte curto, o que limita seriamente as propiedades mecánicas da madeira contrachapada.
3) Para facilitar a pulverización, a viscosidade da resina debe ser o suficientemente baixa, perdendo as propiedades mecánicas e térmicas do material composto.
4) O alto contido de estireno da resina en spray supón un risco potencial elevado para o operador, e a baixa viscosidade permite que a resina penetre facilmente na roupa de traballo do empregado e entre en contacto directo coa pel.
5) A concentración de estireno volátil no aire é difícil de cumprir cos requisitos legais.
5. Aplicacións típicas:
Valados sinxelos, paneis estruturais de baixa carga como carrozarías de coches descapotables, carenados de camións, bañeiras e pequenos barcos.
Moldurado manual por capas
1, descrición do método: infiltrar manualmente a resina nas fibras, as fibras pódense tecer, trenzar, coser ou unir e outros métodos de reforzo, o moldeado manual por colocación adoita facerse con rolos ou cepillos e, a continuación, a resina exprímese cun rolo de cola para que penetre nas fibras. A madeira contrachapada colócase baixo unha presión normal para curar.
2. Selección de materiais:
Resina: sen requisitos, hai dispoñibles resinas epoxi, poliéster, éster a base de polietileno e fenólicas
Fibra: sen requisitos, pero o peso base da fibra de aramida máis grande é difícil de infiltrar na fibra colocada a man
Material do núcleo: sen requisitos
3, as principais vantaxes:
1) Longa historia da tecnoloxía
2) Fácil de aprender
3) baixo custo do molde se se usa resina de curado a temperatura ambiente
4) Ampla selección de materiais e provedores
5) Alto contido en fibra, fibras máis longas que o proceso de pulverización
4, Principais desvantaxes:
1) A mestura de resina, o contido de resina laminada e a calidade están estreitamente relacionados coa competencia do operador, é difícil obter un baixo contido de resina e baixa porosidade do laminado
2) Riscos para a saúde e a seguridade da resina: canto menor sexa o peso molecular da resina de aplicación manual, maior será a ameaza potencial para a saúde. Canto menor sexa a viscosidade, é máis probable que a resina penetre na roupa de traballo dos empregados e, polo tanto, entre en contacto directo coa pel.
3) Se non se instala unha boa ventilación, a concentración de estireno evaporado dos ésteres de poliéster e polietileno no aire é difícil de cumprir cos requisitos legais.
4) A viscosidade da resina para pasta manual debe ser moi baixa, polo que o contido de estireno ou outros solventes debe ser alto, perdendo así as propiedades mecánicas/térmicas do material composto.
5) Aplicacións típicas: palas de aeroxeradores estándar, barcos producidos en masa, modelos arquitectónicos.
Proceso de ensacado ao baleiro
1. Descrición do método: O proceso de ensacado ao baleiro é unha extensión do proceso de colocación manual anterior, é dicir, o selado dunha capa de película plástica no molde realizarase mediante colocación manual ao baleiro da madeira contrachapada, aplicando presión atmosférica á madeira contrachapada para conseguir o efecto de esgotamento e aperte, co fin de mellorar a calidade do material composto.
2. selección de materiais:
Resina: principalmente resinas epoxi e fenólicas, o éster a base de poliéster e polietileno non é aplicable porque conteñen estireno e volatilízanse na bomba de baleiro.
Fibra: non é necesario, mesmo se o peso base das fibras máis grandes pode infiltrarse baixo presión
Material do núcleo: sen requisitos
3. Principais vantaxes:
1) Pódese conseguir un contido de fibra maior que o proceso estándar de colocación manual
2) A taxa de baleiros é menor que o proceso estándar de colocación manual.
3) Baixo presión negativa, a resina flúe o suficiente para mellorar o grao de infiltración de fibra; por suposto, parte da resina será absorbida polos consumibles de baleiro.
4) Saúde e seguridade: o proceso de ensacado ao baleiro pode reducir a liberación de compostos volátiles durante o proceso de curado
4, Principais desvantaxes:
1) O proceso adicional aumenta o custo da man de obra e do material desbotable das bolsas de baleiro
2) Maiores requisitos de cualificación para os operadores
3) A mestura de resina e o control do contido de resina dependen en gran medida da competencia do operador
4) Aínda que as bolsas de baleiro reducen a liberación de compostos volátiles, o risco para a saúde do operador segue sendo maior que o do proceso de infusión ou preimpregnación.
5, Aplicacións típicas: iates de gran tamaño, de edición limitada, pezas de coches de carreiras, proceso de construción naval da unión do material central.
Moldura por enrolamento
1. Descrición do método: O proceso de bobinado úsase basicamente para fabricar pezas estruturais ocas, redondas ou ovaladas, como tubos e canles. Os feixes de fibras imprégnanse en resina e logo enrólanse nun mandril en varias direccións. O proceso está controlado pola máquina de bobinado e a velocidade do mandril.
2. Selección de materiais:
Resina: sen requisitos, como epoxi, poliéster, éster a base de polietileno e resina fenólica, etc.
Fibra: sen requisitos, uso directo de feixes de fibras do marco do carrete, non precisa tecer nin coser tecido no tecido de fibra
Material do núcleo: non é necesario, pero a pel adoita ser un material composto dunha soa capa
3. as principais vantaxes:
(1) velocidade de produción rápida, é unha forma económica e razoable de facer anacos
(2) O contido de resina pódese controlar medindo a cantidade de resina transportada polos feixes de fibras que pasan a través da ranura de resina.
(3) Custo minimizado da fibra, sen proceso de tecido intermedio
(4) excelente rendemento estrutural, porque os feixes de fibras lineais pódense colocar ao longo das distintas direccións de soporte de carga
4. Principais desvantaxes:
(1) O proceso está limitado a estruturas ocas e redondas.
(2) As fibras non se dispoñen de xeito doado e preciso ao longo da dirección axial do compoñente
(3) Maior custo do moldeo positivo con mandril para pezas estruturais grandes
(4) A superficie exterior da estrutura non é unha superficie de molde, polo que a estética é peor
(5) Ao usar resina de baixa viscosidade, débese prestar atención ás propiedades mecánicas e ao rendemento en materia de saúde e seguridade.
Aplicacións típicas: tanques e tubaxes de almacenamento de produtos químicos, cilindros, tanques de respiración para bombeiros.
Moldeo por pultrusión
1. Descrición do método: desde o soporte da bobina, un feixe de fibras impregnado con cola pasa pola placa de quecemento. A resina inflúe completamente na fibra na placa de quecemento e controla o contido de resina. En última instancia, o material curarase coa forma requirida. Esta forma do produto curado fixo córtase mecanicamente en diferentes lonxitudes. As fibras tamén poden entrar na placa quente en direccións distintas a 0 graos. O moldeo por extrusión e estiramento é un proceso de produción continuo e a sección transversal do produto adoita ter unha forma fixa, o que permite pequenas variacións. O material prehumedecido fixado pasará pola placa quente e estenderase no molde para curar inmediatamente. Aínda que este proceso é menos continuo, pode lograr un cambio de forma na sección transversal.
2. Selección de materiais:
Resina: normalmente epoxi, poliéster, éster a base de polietileno e resina fenólica, etc.
Fibra: non require
Material do núcleo: non se usa habitualmente
3. Principais vantaxes:
(1) velocidade de produción rápida, é unha forma económica e razoable de prehumedecer e curar materiais
(2) control preciso do contido de resina
(3) minimización do custo da fibra, sen proceso de tecido intermedio
(4) excelentes propiedades estruturais, debido a que os feixes de fibras están dispostos en liñas rectas, a fracción volumétrica de fibras é alta
(5) a área de infiltración de fibras pode selarse completamente para reducir a liberación de compostos volátiles
4. as principais desvantaxes:
(1) o proceso limita a forma da sección transversal
(2) Maior custo da placa de calefacción
5. Aplicacións típicas: vigas e celosías de estruturas de vivendas, pontes, escaleiras e valados.
Proceso de moldeo por transferencia de resina (RTM)
1. Descrición do método: As fibras secas colócanse no molde inferior, que pode ser prepresurizado para que as fibras se axusten o máximo posible á forma do molde e estean unidas adhesivamente; despois, o molde superior fíxase no molde inferior para formar unha cavidade e, a continuación, a resina inxéctase na cavidade. Adoita utilizarse a inxección de resina asistida por baleiro e a infiltración das fibras, coñecida como inxección de resina asistida por baleiro (VARI). Unha vez completada a infiltración das fibras, péchase a válvula de introdución da resina e o composto cúrase. A inxección e o curado da resina poden realizarse a temperatura ambiente ou en condicións de calor.
2. Selección de materiais:
Resina: normalmente resina epoxi, poliéster, éster polivinílico e fenólica, a resina de bismaleimida pódese usar a alta temperatura
Fibra: non hai requisitos. A fibra cosida é máis axeitada para este proceso, porque o espazo entre o feixe de fibras favorece a transferencia de resina; hai fibras especialmente desenvolvidas que poden promover o fluxo de resina.
Material do núcleo: a escuma celular non é axeitada, porque as celas do panal estarán cheas de resina e a presión tamén fará que a escuma se colapse.
3. as principais vantaxes:
(1) Maior fracción volumétrica de fibra, baixa porosidade
(2) Saúde e seguridade, ambiente de operación limpo e ordenado xa que a resina está completamente selada.
(3) Reducir o uso de man de obra
(4) Os lados superior e inferior das pezas estruturais son superficies moldeadas, o que facilita o seu posterior tratamento superficial.
4. Principais desvantaxes:
(1) Os moldes que se empregan conxuntamente son caros, pesados e relativamente voluminosos para soportar unha maior presión.
(2) limitado á fabricación de pezas pequenas
(3) Poden aparecer facilmente zonas sen mollar, o que resulta nunha gran cantidade de refugallos.
5. Aplicacións típicas: pezas pequenas e complexas de transbordadores espaciais e automóbiles, asentos de tren.
Data de publicación: 08-08-2024
