Lange fiberforstærket termoplast (LFRT) anvendes til sprøjtestøbningsapplikationer med høje mekaniske egenskaber. Selvom LFRT-teknologien kan give god styrke, stivhed og slagegenskaber, spiller behandlingen af dette materiale en vigtig rolle for at bestemme, hvordan den endelige del kan udføre.
For at kunne formstille LFRT er det nødvendigt at forstå nogle af deres unikke egenskaber. Forståelse af forskellene mellem LFRT og konventionelt forstærket termoplast har drevet udviklingen af udstyr, design og behandlingsteknologier for at maksimere LFRTs værdi og potentiale.
Forskellen mellem LFRT og traditionelle hakket korte glasfiberforstærkede kompositter ligger i længden af fibrene. I LFRT er længden af fiberen den samme som længden af pelleten. Dette skyldes, at de fleste LFRT'er fremstilles ved pultrusion snarere end forskydning af shear-type.
Ved LFRT-fremstilling trækkes kontinuerlige tråde af glasfiberrøvninger først i en form til coating og imprægnering af harpiksen. Efter at have slukket dysen, hakkes de kontinuerlige strimler eller pelletiseres, sædvanligvis skæres i en længde på 10-12 mm. I modsætning hertil indeholder traditionelle korte glasfiberkompositter kun hakket fibre, der er 3 til 4 mm lange, og deres længde reduceres yderligere til typisk mindre end 2 mm i ekstruder af forskydningsform.
Fiberlængden i LFRT-pellets hjælper med at forbedre LFRT's mekaniske egenskaber - øget slagfasthed eller sejhed, samtidig med at stivheden opretholdes. Så længe fibrene holdes i længden under støbeprocessen, danner de et "indre skelet", der giver fremragende mekaniske egenskaber. En dårlig støbeproces kan dog gøre lange fiberprodukter til korte fibermaterialer. Hvis fiberens længde er kompromitteret under støbeprocessen, er det ikke muligt at opnå det ønskede præstationsniveau.
For at opretholde fiberlængden under LFRT-støbeprocessen er der tre vigtige aspekter at overveje: sprøjtestøbemaskine, del- og støbeform og procesbetingelser.
For det første udstyrsforanstaltninger
Et spørgsmål, der ofte stilles om LFRT-behandling, er, om vi kan bruge eksisterende sprøjtestøbningsudstyr til at forme disse materialer. I de fleste tilfælde kan udstyr til fremstilling af hæftematerialer også anvendes til dannelse af LFRT'er. Selv om typiske korte fiberstøbningsudstyr er tilfredsstillende for de fleste LFRT-dele og -produkter, kan nogle ændringer af udstyret bedre hjælpe med at opretholde fiberlængden.
En universalskrue med en typisk "foderkompressionsmåling" sektion er meget velegnet til denne proces, og fiberdestruktiv skæring kan reduceres ved at reducere kompressionsforholdet for målesektionen. Et kompositforhold på 2: 1 meter er optimalt for LFRT-produkter. Anvendelsen af specielle metallegeringer til fremstilling af skruer, tønder og andre dele er ikke nødvendig, da LFRT-slid ikke er så stor som traditionelle hakket glasfiberforstærket termoplast.
En anden enhed, der kan drage nytte af designoversigten, er spidsen af dysen. Nogle termoplastiske materialer er lettere at maskine med en omvendt tilspidset dysespids, hvilket skaber en høj grad af forskydning, når materialet injiceres i formhulrummet. Sådanne dysespidser reducerer imidlertid væsentligt fiberlængden af lange fiberkompositter. Det anbefales derfor at bruge en spidsdysespids / ventilsamling med 100% "free flow" -design, der gør det muligt for lange fibre let at passere gennem dysen ind i komponenten.
Derudover skal diameteren af dysen og porthullet have en løs størrelse på 5,5 mm (0,250 in) eller mere, og der er ingen skarp kant. Det er vigtigt at forstå, hvordan materialet strømmer gennem sprøjtestøbningsudstyret og for at bestemme, hvor forskydningen vil bryde fibrene.
Andet, dele og skimmel design
Gode dele og skimmel design er også nyttige ved at opretholde LFRT's fiberlængde. Eliminering af de skarpe hjørner omkring en del af kanten (herunder ribber, bosser og andre træk) undgår unødig belastning i den støbte del og reducerer slid på fiber.
Dele skal være af nominelt vægdesign med ensartet vægtykkelse. Større ændringer i vægtykkelse kan resultere i inkonsekvent pakning og uønsket fiberorientering i delen. Hvor tykkelsen skal være tykkere eller tyndere, må pludselige ændringer i vægtykkelse undgås for at undgå dannelse af områder med høj forskydning, der kan skade fibrene og blive kilden til spændingskoncentration. Det er normalt forsøgt at åbne porten i den tykkere væg og strømme til den tynde del, idet fyldningen slutter i den tynde del.
Det generelle princip om god plastisk design antyder, at ved at holde en vægtykkelse på mindre end 4 mm (0.160 in) vil der blive skabt god og ensartet strømning og reducere muligheden for dræn og hulrum. For LFRT-forbindelser er den optimale vægtykkelse sædvanligvis omkring 3 mm (0,120 in), og mindste tykkelsen er 2 mm (0,080 in). Når vægtykkelsen er mindre end 2 mm, øges sandsynligheden for, at de fibre, der bryder ind efter støbeformen, stiger.
Dele er kun et aspekt af designet, og det er også vigtigt at overveje, hvordan materialet kommer ind i formen. Når løbere og porte styrer materialet ind i hulrummet, kan der forekomme en stor mængde fiberskader i disse områder, hvis de ikke er korrekt udformet.
Ved udformning af en støbeform til dannelse af en LFRT-forbindelse er fuldrulønsken optimal med en mindste diameter på 5,5 mm (0,250 in). Ud over fuldrundskanalen vil enhver anden form for strømningskanal have skarpe hjørner, hvilket vil forøge stresset under formningsprocessen og ødelægge glasfiberens forstærkningseffekt. Hot løber systemer med åbne løbere er acceptable.
Den mindste tykkelse af porten skal være 2 mm (0,080in). Placer eventuelt porten langs en kant, der ikke forhindrer materialestrømmen i hulrummet. Porten på overfladen af delen skal roteres 90 ° for at forhindre initiering af fiberbrud og nedbrydning af mekaniske egenskaber.
Endelig skal du være opmærksom på fusionslinjens placering og hvordan de påvirker det område, hvor delene udsættes for belastning (eller stress), når de anvendes. Fusionslinjen skal flyttes til et område, hvor stressniveauet forventes at være lavere ved et rationelt layout af porten.
Computerfyldningsanalyse kan hjælpe med at bestemme, hvor disse fusionslinjer vil være placeret. Structural finite element analysis (FEA) kan bruges til at sammenligne placeringen af høj stress og placeringen af sammenløbsledningen som bestemt i fyldningsanalysen.
Det skal bemærkes, at disse dele og skimmelsesdesign er kun anbefalinger. Der er mange eksempler på komponenter, der har tynde vægge, vægtykkelsesvariationer og fine eller fine funktioner, der bruger LFRT-forbindelser for at opnå god ydeevne. Men jo længere fra disse anbefalinger, jo mere tid og kræfter det kræver for at sikre, at de fulde fordele ved lang fiberteknologi realiseres.
For det tredje, behandlingsbetingelser
Behandlingsforhold er nøglen til LFRT's succes. Så længe de korrekte behandlingsbetingelser anvendes, er det muligt at anvende en generel sprøjtestøbemaskine og en korrekt designet form til at forberede LFRT-dele. Med andre ord, selv med korrekt udstyr og støbeform, kan fiberlængden lide, hvis der anvendes dårlige behandlingsbetingelser. Dette kræver forståelse for, hvad fiberen vil støde på under støbeprocessen og identificere områder, der vil forårsage for stor fiberforskydning.
Først skal du overvåge bagtrykket. Højt bagtryk indfører en stor forskydningskraft på materialet, som vil reducere fiberlængden. I betragtning af at man starter med nulbagtryk og kun øger det, indtil skruen er jævnt trukket under fodringsprocessen, er det normalt tilstrækkeligt at opnå en ensartet fodring ved at bruge et tilbagetryk på 1,5 til 2,5 bar.
Høj skruehastighed har også en negativ effekt. Jo hurtigere skruen roterer, desto mere sandsynligt vil det faste og ikke-smeltede materiale komme ind i skruekompressionsafsnittet og forårsage fiberskader. I lighed med anbefalingerne for modtryk skal det holdes så hurtigt som muligt for at stabilisere det minimum, der kræves for at fylde skruen. Ved støbning af LFRT-forbindelser er skruehastigheder på 30 til 70 r / min almindelige.
Ved sprøjtestøbning sker smeltning gennem to faktorer, der virker sammen: skære og varme. Fordi målet er at beskytte længden af fiberen i LFRT ved at reducere forskydning, vil der blive brug for mere varme. Ifølge harpikssystemet er temperaturen af den behandlede LFRT-forbindelse sædvanligvis 10-30 ° C højere end den konventionelle støbte forbindelse.
Men før du simpelthen hæver tøndertemperaturen, skal du være opmærksom på vendingen af tønde-temperaturfordelingen. Normalt stiger tøndertemperaturen, når materialet bevæger sig fra beholderen til dysen, men for LFRT anbefales det, at temperaturen er højere ved tragt. Vendingen af temperaturfordelingen gør det muligt for LFRT-pellets at blødgøre og smelte før de kommer ind i kompressionsafsnittet med høj forskydningsskrue og derved lette opbevaring af fiberlængden.
