Долгосрочные армированные волокном термопласты используются для литьевого формования с высокими механическими свойствами. Хотя технология LFRT может обеспечить хорошую прочность, жесткость и ударные свойства, обработка этого материала важна для определения того, как конечная часть может выполнять Эффект.
Чтобы успешно сформировать LFRT, необходимо понять некоторые из их уникальных характеристик. Понимание различий между LFRT и обычными армированными термопластами привело к разработке технологий оборудования, дизайна и обработки, чтобы максимизировать ценность и потенциал LFRT.
Разница между LFRT и традиционными измельченными композитами с коротким стекловолокном заключается в длине волокон. В LFRT длина волокон такая же, как и длина гранул. Это происходит потому, что большинство LFRT обрабатываются пултрузией вместо сдвига. Смешивание для производства.
При изготовлении LFRT непрерывные пряди из стекловолокна rovings сначала втягиваются в матрицу для покрытия и пропитывания смолы. После выхода из матрицы непрерывные полосы измельчают или гранулируют, обычно Сокращение на длину 10 ~ 12 мм. Напротив, традиционный короткий композит из стекловолокна содержит только разрезанные волокна длиной 3 ~ 4 мм, а его длина будет дополнительно уменьшена до 2 мм в режущем экструдере.
Длина волокна в гранулах LFRT помогает улучшить механические свойства LFRT - повышенную ударную вязкость или вязкость при сохранении жесткости. Пока волокна остаются в длину во время процесса формования, они образуют «внутренний скелет», обеспечивающий сверхвысокую Механические свойства. Однако плохой процесс формования может превращать продукты с длинноволоконными волокнами в материалы с коротким волокном. Если длина волокна нарушается во время процесса формования, невозможно добиться требуемого уровня производительности.
Чтобы поддерживать длину волокна во время формования LFRT, необходимо учитывать три важных аспекта: литьевая машина для литья под давлением, детали и дизайн пресс-форм, а также условия обработки.
Во-первых, меры предосторожности
Один из часто задаваемых вопросов о обработке LFRT: можно ли использовать существующее оборудование для литья под давлением для формования этих материалов? В подавляющем большинстве случаев оборудование для формирования коротких волокнистых композитов также может быть использовано для образования LFRT. Хотя типичное короткое оборудование для формования волокон удовлетворительно для большинства деталей и изделий LFRT, некоторые модификации оборудования могут лучше помочь поддерживать длину волокна.
Для этого процесса очень подходит универсальный винт с типичной секцией «подача компрессионного сжатия», а разрушающий волокно сдвиг можно уменьшить за счет уменьшения степени сжатия дозирующей секции. Для измерительной секции используется степень сжатия около 2: 1. Продукты LFRT являются лучшими. Изготовление винтов со специальными металлическими сплавами, бочками и другими деталями не требуется, потому что износ LFRT не такой большой, как традиционные термопластичные термопластики с традиционным измельченным стекловолокном.
Другим устройством, которое может извлечь пользу из обзора конструкции, является наконечник сопла. Некоторые термопластичные материалы легче обрабатывать с помощью перевернутого конического наконечника сопла, что создает высокую степень сдвига, когда материал вводится в полость формы Тем не менее, этот наконечник сопла значительно уменьшает длину волокна длинного волокнистого композита, поэтому рекомендуется использовать 100% «свободный поток» конструктивный патрубок сопла / клапан, который позволяет длинным волокнам легко вводить компонент через сопло. ,
Кроме того, диаметр отверстия сопла и затвора должен иметь свободный размер 5,5 мм (0,250 дюйма) или более, и нет резкого края. Важно понимать, как материал течет через оборудование для литьевого формования, и чтобы определить, что сдвиг разрушит волокно. место.
Изображение: трехкомпонентный винтовой наконечник и кольцевой клапан с конструкцией «100% свободного потока», чтобы минимизировать разрыв длинного волокна
Во-вторых, детали и конструкция пресс-формы
Хорошая конструкция деталей и форм также помогает поддерживать длину волокна LFRT. Устранение углов по краям (включая ребра, боссы и другие особенности) позволяет избежать ненужного напряжения в формованной детали и снижает износ волокна ,
Компоненты должны иметь номинальную конструкцию стены с равномерной толщиной стенки. Большие изменения толщины стенки могут привести к несовместимой упаковке и нежелательной ориентации волокна в детали. Там, где следует избегать толстых или тонких, следует избегать резких толщ стенки Измените, чтобы избежать образования областей с высоким сдвигом, которые могут повредить волокно и стать источником концентрации напряжений. Обычно старайтесь открывать ворота в более толстой стенке и течь в тонкую часть, чтобы поддерживать заполнение в тонкой части.
Общие принципы хорошего дизайна для пластмасс позволяют предположить, что поддержание толщины стенки ниже 4 мм (0.160 дюймов) будет способствовать хорошему равномерному течению и уменьшению возможности стоков и пустот. Для соединений LFRT оптимальная толщина стенки обычно составляет 3 мм (0,120 дюймов ) Влево и вправо минимальная толщина составляет 2 мм (0,080 дюйма). Когда толщина стенки меньше 2 мм, вероятность разрыва волокна после того, как материал входит в пресс-форму, увеличивается.
Часть состоит только из одного аспекта конструкции. Также важно учитывать, как материал входит в форму. Когда бегуны и ворота направляют материал в полость, если не правильно спроектированы, в этих областях будет много повреждений волокна.
При проектировании формы для формирования соединения LFRT бегун с полным радиусом оптимален, а его минимальный диаметр составляет 5,5 мм (0,250 дюйма). В дополнение к бегуну с полным углом, любая другая форма бегуна будет иметь наконечник. Уголки, они увеличивают напряжение во время процесса формования и разрушают усиливающий эффект стекловолокна. Система горячего бегуна с открытыми направляющими приемлема.
Минимальная толщина затвора должна быть 2 мм (0,080 дюйма). Если возможно, поместите затвор вдоль края, который не препятствует потоку материала в полость. Затвор на поверхности детали потребует поворота на 90 °, чтобы предотвратить начало разрушения волокна. И уменьшите механические характеристики.
Наконец, обратите внимание на расположение линий сварки и узнайте, как они влияют на область, где часть (или напряжение) применяется при использовании детали. Линия слияния должна быть перемещена в область, где уровень напряжения, как ожидается, будет ниже благодаря разумному размещению ворот.
Компьютерный анализ заполнения может помочь определить, где будут располагаться эти линии синтеза. Структурный анализ конечных элементов (FEA) можно использовать для сравнения местоположения с высоким напряжением и местоположения линий конвергенции, определенных во время анализа заполнения.
Следует отметить, что эти детали и конструкции пресс-форм являются только рекомендациями. Существует много примеров компонентов, которые имеют тонкие стенки, изменения толщины стенки и тонкие или мелкие детали, которые используют соединения LFRT для достижения хорошей производительности. Однако отклонение от этих предложений больше Далеко, требуется больше времени и усилий для обеспечения всех преимуществ технологии длинных волокон.
В-третьих, условия обработки
Условия обработки являются ключом к успеху LFRT. Пока используются правильные условия обработки, можно использовать машину для литья под давлением общего назначения и правильно разработанную форму для получения хороших деталей LFRT. Другими словами, даже при правильном оборудовании и конструкции пресс-формы, если Плохое состояние обработки, длина волокна также может быть повреждена. Это требует понимания того, что волокно будет встречаться в процессе формования, и определить области, которые могут привести к чрезмерному вырезанию волокна.
Во-первых, контролируется противодавление. Высокое противодавление создает сильное поперечное усилие на материале, что уменьшает длину волокна. Рассмотрим, начиная с нулевого противодавления и увеличивая его до тех пор, пока винт не будет равномерно втянут во время подачи. Прочное давление ~ 2,5 бар (20-50 фунтов на квадратный дюйм) обычно является достаточным для обеспечения последовательного питания.
Высокая скорость вращения шнека также имеет отрицательный эффект. Чем быстрее вращается винт, тем больше вероятность, что твердый и нерасплавленный материал попадает в секцию сжатия винта и вызывают повреждение волокна. Подобно предложению для противодавления, постарайтесь сохранить скорость как минимум необходимой для стабильного заполнения винта. Уровень. При формовании соединений LFRT распространены скорости шнека 30 ~ 70 об / мин.
В процессе литьевого формования плавление происходит с помощью двух синергических факторов: сдвига и тепла. Поскольку целью является защита длины волокна за счет уменьшения сдвига в LFRT, потребуется больше тепла. В соответствии с системой смолы обработка Температура соединений LFRT обычно на 10-30 ° C выше, чем у обычных формованных соединений.
Однако, прежде чем просто поднимать температуру ствола все время, обратите внимание на инверсию распределения температуры ствола. Обычно, когда материал перемещается из бункера в сопло, температура цилиндра поднимается, но для LFRT рекомендуется температура в бункере. Более высокий. Обратный температурный профиль позволит гранулам LFRT размягчаться и расплавляться перед входом в секцию сжатия с высоким сдвиговым усилием, что поможет поддерживать длину волокна.
Последнее примечание о переработке относится к использованию вторичных материалов. Шлифовальные формованные детали или форсунки обычно приводят к уменьшению длины волокон, поэтому добавление ребридов может повлиять на общую длину волокна. Для того, чтобы не значительно снизить механические свойства, рекомендуется Максимальное количество рекрунда составляет 5%. Более высокое содержание перекиси оказывает негативное влияние на ударную вязкость и другие механические свойства.