Los termoplásticos reforzados con fibras largas se utilizan para aplicaciones de moldeo por inyección con altas propiedades mecánicas. Aunque la tecnología LFRT puede proporcionar buenas propiedades de resistencia, rigidez e impacto, el procesamiento de este material es importante para determinar cómo puede realizar la pieza final El efecto de.
Para dar forma con éxito a LFRT, es necesario comprender algunas de sus características únicas. Comprender las diferencias entre LFRT y los termoplásticos reforzados convencionales ha impulsado el desarrollo de equipos, diseño y tecnologías de procesamiento para maximizar el valor y el potencial de LFRT.
LFRT tradicional picada, fibra de vidrio corta reforzado diferencia compuesto en la longitud de las fibras en LFRT, la misma longitud de fibra y pellets. Esto es porque la mayoría LFRT por un proceso de pultrusión en lugar de cizallamiento Mezclando para producir.
En la fabricación LFRT, las mechas de fibra de vidrio se tira en una hebra continua a recubrir la matriz y la resina impregnada, salieron de la matriz, una tira de plástico reforzado continua tal se corta o se granula, por lo general cortadas en una longitud de 10 ~ 12 mm. en contraste, los materiales compuestos de fibra de vidrio corta convencionales que comprenden fibras cortadas largas solamente 3 ~ 4 mm, la longitud generalmente se reducen aún más a menos de 2 mm en extrusora de cizallamiento.
LFRT longitud de la fibra en los pellets contribuye a mejorar las propiedades mecánicas de LFRT - aumentar la resistencia al impacto y dureza, mientras se mantiene la rigidez para mantener siempre y cuando la longitud de la fibra durante el proceso de formación, que se formará un 'esqueleto interno', ultra-alto propiedades mecánicas. Sin embargo, un proceso de moldeo mal se convertirán en las fibras largas de producto de material de fibra cortada. Si la longitud de la fibra se deteriora durante el proceso de moldeo, es imposible obtener el nivel deseado de rendimiento.
Con el fin de mantener la longitud del proceso de moldeo fibras LFRT, hay tres aspectos importantes a considerar: la máquina de moldeo por inyección, el diseño del molde y los componentes, y las condiciones de procesamiento.
Primero, precauciones del equipo
Para una pregunta frecuente es el procesamiento LFRT: ¿Es posible usando equipo de moldeo por inyección convencional para estos materiales en la mayoría de los casos, el aparato para la formación de fibras cortas de material compuesto también se puede usar para formar LFRT. Aunque el equipo típico de moldeo de fibra corta es satisfactorio para la mayoría de las piezas y productos LFRT, algunas modificaciones al equipo pueden ayudar a mantener la longitud de la fibra.
Un típico 'feed - compresión - Medición' sección de tornillo de propósito general es aplicable al proceso, y mediante la reducción de la relación de compresión de la sección de dosificación puede reducir las fibras de cizalladura destructivas de aproximadamente 2: sección de medición de la relación de compresión para 1 Los productos LFRT son los mejores. No es necesaria la fabricación de tornillos con aleaciones metálicas especiales, barriles y otras piezas porque el desgaste de LFRT no es tan grande como los termoplásticos tradicionales reforzados con fibra de vidrio cortada.
Otro dispositivo que puede beneficiarse de la revisión del diseño es la punta de la boquilla. Algunos materiales termoplásticos son más fáciles de mecanizar con una punta de boquilla cónica invertida, que crea un alto grado de cizalla cuando el material se inyecta en la cavidad del molde. Sin embargo, esta boquilla reduce significativamente la longitud de la fibra del compuesto de fibra larga, por lo que se recomienda utilizar un conjunto de boquilla / válvula de boquilla de ranura 100% de "flujo libre" que permita que las fibras largas entren fácilmente en el componente a través de la boquilla. .
Además, el diámetro de la boquilla y el orificio de la puerta debe tener un tamaño libre de 5.5mm (0.250in) o más, y no hay bordes afilados. Es importante entender cómo fluye el material a través del equipo de moldeo por inyección y determinar que la cizalla romperá la fibra. Lugar
Imagen: Válvula con anillo y punta de tornillo de tres piezas con diseño '100% de flujo libre' para minimizar la rotura larga de la fibra
Segundo, diseño de piezas y moldes
El buen diseño de piezas y moldes también es útil para mantener la longitud de fibra del LFRT. La eliminación de las esquinas alrededor de los bordes (incluyendo costillas, protuberancias y otras características) evita la tensión innecesaria en la pieza moldeada y reduce el desgaste de la fibra .
miembro de pared nominal espesor de pared uniforme debe ser diseñado. variaciones de espesor grande de pared causan inconsistencia en el elemento de relleno y orientación de la fibra no deseado en lugar debe ser más grueso o más delgado, para evitar espesor repentina pared cambio, una región de alta cizalladura para evitar la formación de fibras puede estar dañado, y se convierten en la fuente de concentración de tensiones, por lo general intenta abrir la puerta de la pared más gruesa, y el flujo de la parte delgada se mantiene en el extremo de llenado de la parte delgada.
Los buenos principios generales de diseño para plásticos sugieren que mantener el espesor de la pared por debajo de 4 mm (0.160 in) promoverá un buen flujo uniforme y reducirá la posibilidad de sumideros y vacíos. Para los compuestos LFRT, el grosor óptimo de la pared suele ser de 3 mm (0.120 in ) Izquierda y derecha, el grosor mínimo es de 2 mm (0.080 pulg.). Cuando el grosor de la pared es inferior a 2 mm, la probabilidad de rotura de la fibra una vez que el material ingresa en el molde aumenta.
Las partes son solo un aspecto del diseño. También es importante considerar cómo el material ingresa en el molde. Cuando los corredores y las compuertas guían el material hacia la cavidad, si no se diseña correctamente, se producirán muchos daños a las fibras en estas áreas.
Al diseñar un molde para formar un compuesto de LFRT, el corredor de radio completo es óptimo, y su diámetro mínimo es de 5,5 mm (0,250 pulg). Además del corredor de esquina completa, cualquier otra forma de corredor tendrá una punta. Esquinas, aumentarán la tensión durante el proceso de moldeo y destruirán el efecto de refuerzo de la fibra de vidrio. El sistema de canal caliente con canales abiertos es aceptable.
El espesor mínimo de la puerta debe ser de 2 mm (0.080 pulg.) Si es posible, coloque la puerta a lo largo de un borde que no obstruya el flujo de material en la cavidad.La puerta en la superficie de la pieza requerirá una rotación de 90 ° para evitar la rotura de la fibra. Y reduce el rendimiento mecánico.
Finalmente, preste atención a la ubicación de las líneas de fusión y sepa cómo afectan el área donde se aplica la parte (o tensión) cuando se usa la pieza. La línea de fusión debe moverse al área donde se espera que el nivel de tensión sea menor mediante una colocación razonable de la puerta.
El análisis de llenado de computadora puede ayudar a determinar dónde se ubicarán estas líneas de fusión. El análisis de elementos finitos (FEA) se puede usar para comparar la ubicación de alto estrés y la ubicación de las líneas de convergencia determinadas durante el análisis de llenado.
Cabe señalar que estas piezas y diseños de moldes son solo recomendaciones. Hay muchos ejemplos de componentes que tienen paredes delgadas, variaciones de grosor de pared y características finas o finas que utilizan compuestos LFRT para lograr un buen rendimiento. Sin embargo, la desviación de estas sugerencias es mayor Lejos, toma más tiempo y esfuerzo asegurar los beneficios completos de la tecnología de fibra larga.
En tercer lugar, las condiciones de procesamiento
Las condiciones de procesamiento son la clave del éxito de LFRT. Siempre que se utilicen las condiciones de procesamiento correctas, es posible utilizar una máquina de moldeo por inyección de uso general y un molde correctamente diseñado para producir buenas piezas de LFRT, es decir, incluso con el equipo y el diseño del molde adecuados. Las condiciones de procesamiento deficientes, la longitud de la fibra también pueden dañarse. Esto requiere la comprensión de la fibra que se encontrará en el proceso de moldeo, y para determinar las áreas que causarán un corte de fibra excesivo.
Primero, se monitorea la contrapresión, la contrapresión alta introduce una gran fuerza de cizallamiento en el material, lo que reducirá la longitud de la fibra. Considere comenzar desde una contrapresión cero y solo aumentarla hasta que el tornillo se retraiga uniformemente durante la alimentación. Una contrapresión de ~ 2.5 bar (20 a 50 psi) suele ser suficiente para lograr una alimentación constante.
Altas velocidades de tornillo también se ven afectados negativamente. La rotación más rápida del tornillo, el material más sólido y no de fusión puede entrar en la sección de tornillo de compresión que causan daño de la fibra. En analogía con las recomendaciones de nuevo la presión debe mantenerse a una velocidad mínima requerida para estabilizar el tornillo de llenado niveles. composite LFRT durante el moldeo, una velocidad de tornillo de 30 ~ 70r / min son comunes.
En el proceso de moldeo por inyección, fundido por dos factores que interactúan: cizallamiento y LFRT calor porque el propósito es proteger a la longitud de la fibra mediante la reducción de cizalla y por lo tanto requiere más calor para el sistema de resina, el procesamiento LFRT temperatura compuesta por lo general mayor que la de la convencional moldeado compuesto 10 ~ 30 ℃.
Sin embargo, antes de simplemente elevar la temperatura del barril todo el tiempo, preste atención a la inversión de la distribución de temperatura del barril. Normalmente, cuando el material se mueve desde la tolva a la boquilla, la temperatura del barril aumenta, pero para el LFRT, se recomienda la temperatura en la tolva. Más alto. El perfil de temperatura invertida permitirá que los gránulos de LFRT se ablanden y fundan antes de entrar en la sección de compresión del tornillo de alto cizallamiento, lo que ayudará a mantener la longitud de la fibra.
Por último, una nota sobre el procesamiento implica el uso de material molido. Milling o miembro de la boquilla de moldeo por lo general hace que la longitud de fibra inferior, por lo tanto, afectará a la triturado añadido toda la longitud de la fibra. Con el fin de no reducir significativamente las propiedades mecánicas, se recomienda La cantidad máxima de remolido es del 5%. Un mayor contenido de remolido tendrá un impacto negativo en la resistencia al impacto y otras propiedades mecánicas.