Os 12 processos de formação de fibra de carbono mais completos da história
Os materiais compósitos de fibra de carbono precisam ser processados usando um processo de moldagem desde o pré-impregnado até a peça final. Com o desenvolvimento da tecnologia de fibra de carbono, o processo de moldagem de materiais compósitos de fibra de carbono também está melhorando constantemente. No entanto, vários processos de moldagem de materiais compósitos de fibra de carbono não existem na forma de atualização e eliminação, e muitas vezes uma variedade de processos coexistem para alcançar os melhores resultados em diferentes condições e circunstâncias. bom efeito. A seguir está uma lista dos 12 processos de moldagem de compósitos de fibra de carbono mais usados nesta fase e veja quais você conhece.
Processo de moldagem por injeção
Pertence a um tipo de moldagem de baixa pressão no processo de assentamento manual. Depois de misturar fibra picada e resina com uma pistola, o ar comprimido é pulverizado no molde e, após atingir uma espessura predeterminada, é pressionado manualmente com um rolo de borracha e, em seguida, curado e formado. Um processo de moldagem semi-mecanizado criado para melhorar a moldagem manual tem um certo grau de melhoria na eficiência do trabalho, mas ainda não pode atender à produção em massa. É usado para fabricar camadas de transição para carrocerias de automóveis, cascos de navios, banheiras e tanques de armazenamento.
Sinuoso
O processo de enrolamento de fibras contínuas ou fitas de tecido impregnadas com cola de resina em um molde de núcleo de acordo com uma determinada regra e, em seguida, cura e desmoldagem em produtos compostos. A moldagem de enrolamento de fibra de carbono pode dar pleno desempenho às suas características de alta resistência específica, alto módulo específico e baixa densidade.
Moldagem líquida
Sintetize monômeros líquidos em polímeros de alto peso molecular e, em seguida, mude do processo de reação de cura do polímero para materiais compósitos a serem concluídos diretamente no molde de uma só vez, o que não apenas reduz o consumo de energia no processo, mas também encurta o ciclo de moldagem (apenas leva cerca de 2 minutos para concluir um produto). No entanto, a aplicação desse processo deve ser baseada no transporte e medição precisos da tubulação, bem como no controle automático de temperatura e pressão.
A moldagem líquida inclui principalmente: processo de moldagem RTM, moldagem RFI, moldagem VARI.
As principais vantagens do processo de moldagem por infiltração de filme de resina (RFI) são que o molde é mais simples que o molde do processo RTM, a resina flui ao longo da direção da espessura, é mais fácil se infiltrar nas fibras, não há pré-impregnado e o custo é menor. No entanto, a precisão dimensional e a qualidade da superfície dos produtos obtidos não são tão boas quanto as do processo RTM, o teor de vazios é maior e a eficiência é um pouco menor, o que é adequado para a produção de peças com grandes planos ou superfícies curvas simples.
As vantagens do processo de conformação assistida por vácuo (VARI) são alta taxa de utilização de matérias-primas, menos corte e processamento, sem necessidade de pré-impregnados e baixo custo. É adequado para a produção de peças estruturais de painéis em grande escala à temperatura ambiente ou baixa temperatura. Mas as desvantagens são semelhantes ao processo de moldagem RFI.
Moldagem por transferência de resina (RTM)
A tecnologia de moldagem por transferência de resina (RTM: Resin Transfer Molding) é um método de fabricação de baixo custo de materiais compósitos, originalmente usado principalmente para peças estruturais de suporte de carga secundária de aeronaves, como portas e escotilhas de inspeção. Em 1996, a Agência de Pesquisa Avançada de Defesa dos EUA realizou pesquisas sobre a tecnologia de fabricação RTM de baixo custo de componentes principais de rolamentos de alta resistência. A tecnologia RTM tem as vantagens de alta eficiência, baixo custo, boa qualidade de peças, alta precisão dimensional e pouco impacto no meio ambiente. Pode ser aplicado na moldagem de peças compostas com grande volume, estrutura complexa e alta resistência. Uma das direções de pesquisa mais ativas no campo do processamento de materiais.
Moldagem por compressão
O pré-impregnado de fibra de carbono é colocado entre os moldes superior e inferior, e o molde é colocado na mesa de hidroformação. Após um certo período de alta temperatura e alta pressão para solidificar a resina, o produto de fibra de carbono é removido. Esta tecnologia de moldagem tem as vantagens de alta eficiência, boa qualidade do produto, alta precisão dimensional e menor impacto ambiental, e é adequada para a moldagem de peças compostas em massa e de alta resistência. No entanto, no estágio inicial, a fabricação do molde é complexa, o investimento é alto e o tamanho das peças é limitado pelo tamanho da prensa.
Moldagem por injeção
Este é um novo tipo de tecnologia. O equipamento Bole CIML integra o processo tradicional de "método de várias etapas" no "método de uma etapa", o que encurta muito o fluxo do processo e retém melhor o comprimento da fibra para atingir o objetivo de economia de energia e produção de alta eficiência. Ao superar uma série de problemas técnicos importantes, como otimização de fórmulas, sistema de composição, sistema de controle inteligente e otimização de parâmetros do processo de moldagem na fabricação de materiais-equipamentos, ele atende totalmente aos requisitos de leveza do veículo em termos de resistência, custo e eficiência do produto. Uma arma feita sob medida para o peso leve dos automóveis.
Mão Lay-Up - Método de Lay-Up Molhado
Aplique o agente desmoldante e o revestimento de gel na superfície de trabalho do molde, coloque o pré-impregnado de fibra de carbono cortado na superfície de trabalho do molde, escove ou pulverize a cola do sistema de resina e, após atingir a espessura necessária, forme, solidifique e desmolde. Hoje, quando a tecnologia de preparação é altamente desenvolvida, o processo de assentamento manual ainda é amplamente utilizado em muitos campos, como recipientes petroquímicos, tanques de armazenamento, conchas de automóveis, etc., devido às vantagens do processo simples, baixo investimento e ampla aplicação. A desvantagem é que a textura é solta, a densidade é baixa, a resistência do produto não é alta e depende principalmente da mão de obra, a qualidade é instável e a eficiência da produção é muito baixa.
Autoclave a vácuo
O blank de material compósito formado pela colocação de uma única camada de material pré-impregnado em uma direção predeterminada é colocado em uma autoclave e o processo de cura é concluído sob uma certa temperatura e pressão. Uma autoclave é um vaso de pressão especial que pode suportar e regular uma determinada faixa de temperatura e pressão. O blank é colocado na superfície do molde com agente desmoldante, depois coberto com pano desmoldante poroso (filme), feltro absorvente e feltro de ar em sequência, selado em um saco a vácuo e depois colocado em autoclave. Antes de aquecer e curar, aspire o saco para remover o ar e os voláteis e, em seguida, aqueça, pressurize e cure de acordo com o sistema de cura de diferentes resinas. A formulação e implementação do sistema de cura é a chave para garantir a qualidade das peças autoclavadas.
A Suzhou Noen Composites usou o processo de moldagem em autoclave ao personalizar uma caixa de transporte militar para uma empresa militar. A caixa de transporte militar fabricada tem uma aparência suave e estrutura estável e, finalmente, passou na auditoria de aceitação militar. O vácuo processo de formação de autoclave tem muitas vantagens. Não apenas laminados de diferentes espessuras e peças com superfícies curvas complexas podem ser curados, mas as propriedades mecânicas também são muito confiáveis. No entanto, a formação de autoclave a vácuo correspondente também tem algumas desvantagens. Por exemplo, o tamanho das peças é afetado pela prensagem a quente As restrições de tamanho do tanque e o alto consumo de energia resultam em altos custos operacionais.
Introdução ao vácuo
VIP para abreviar, coloque material compósito de fibra de carbono "seco" no molde, em seguida, coloque um saco de vácuo e retire o vácuo no sistema para formar uma pressão negativa na cavidade do molde e use a pressão gerada pelo vácuo para passar a resina insaturada através da tubulação pré-colocada. Pressione a camada de fibra, deixe a resina se infiltrar no material de reforço e, finalmente, preencha todo o molde. Após a cura do produto, remova o material do saco de vácuo e obtenha o produto desejado do molde.
No ambiente de vácuo, a resina se infiltra na fibra de carbono e há muito poucas bolhas no produto. O produto tem maior resistência, peso mais leve, qualidade de produto estável e reduz a perda de resina. Apenas um lado do molde pode ser usado para obter produtos lisos e planos em ambos os lados. , pode controlar melhor a espessura do produto. É usado geralmente nos lemes e nos escudos do radar na indústria marinha, nas pás e nas tampas da cabine nas energias eólicas, e nos vários tipos de telhados, de pára-brisas, e de carruagens no Indústria automotiva.
Aquecimento por indução 3iTech
Um novo tipo de processo de aquecimento por indução que integra um indutor no molde, que pode processar fibras de carbono a uma temperatura de 20°C-400°C, e aquecer a superfície do molde com um indutor integrado dentro do molde através da condução de calor. Esta é uma tecnologia complementar introduzida pela empresa start-up RocTool no sistema Cage. O uso de indução eletromagnética pode aquecer rapidamente o molde e controlar bem a temperatura local. A vantagem é uma redução significativa nos tempos de ciclo e nos custos dos componentes. No entanto, essa tecnologia atualmente não é adequada para componentes grandes e o volume de produção relevante deve ser grande o suficiente.
Laminação
O pré-impregnado camada por camada é colocado entre os moldes planos superior e inferior para aquecimento e cura por pressão. Este processo pode herdar diretamente os métodos de produção e equipamentos de compensado de madeira, e melhorá-lo e aperfeiçoá-lo de acordo com as propriedades reológicas da resina. O processo de moldagem por laminação é usado principalmente para produzir chapas compostas de várias especificações e usos. Tem as características de alto grau de mecanização e automação e qualidade estável do produto, mas o investimento único em equipamentos é grande.
Pultrusão
Sob a ação da tração, o reboque contínuo de fibra de carbono, correia ou pano impregnado com cola de resina é formado e curado por matriz de extrusão para produzir continuamente perfis de comprimento ilimitado. A pultrusão é um processo especial no processo de conformação de materiais compósitos. Suas vantagens são que o processo de produção pode ser totalmente automatizado e controlado, e a eficiência da produção é alta.
A fração mássica da fibra em produtos pultrudados pode chegar a 80%. A imersão é realizada sob tensão, que pode desempenhar plenamente o papel de materiais de reforço. requisitos de desempenho. Este processo é adequado para a produção de perfis com várias formas de seção transversal, como tubos de seção em forma de I, em forma de ângulo, em forma de ranhura, em forma de especial, e perfis de seção combinada compostos pelas seções acima mencionadas.
Processo de moldagem por injeção
Pertence a um tipo de moldagem de baixa pressão no processo de assentamento manual. Depois de misturar fibra picada e resina com uma pistola, o ar comprimido é pulverizado no molde e, após atingir uma espessura predeterminada, é pressionado manualmente com um rolo de borracha e, em seguida, curado e formado. Um processo de moldagem semi-mecanizado criado para melhorar a moldagem manual tem um certo grau de melhoria na eficiência do trabalho, mas ainda não pode atender à produção em massa. É usado para fabricar camadas de transição para carrocerias de automóveis, cascos de navios, banheiras e tanques de armazenamento.
Sinuoso
O processo de enrolamento de fibras contínuas ou fitas de tecido impregnadas com cola de resina em um molde de núcleo de acordo com uma determinada regra e, em seguida, cura e desmoldagem em produtos compostos. A moldagem de enrolamento de fibra de carbono pode dar pleno desempenho às suas características de alta resistência específica, alto módulo específico e baixa densidade.
Moldagem líquida
Sintetize monômeros líquidos em polímeros de alto peso molecular e, em seguida, mude do processo de reação de cura do polímero para materiais compósitos a serem concluídos diretamente no molde de uma só vez, o que não apenas reduz o consumo de energia no processo, mas também encurta o ciclo de moldagem (apenas leva cerca de 2 minutos para concluir um produto). No entanto, a aplicação desse processo deve ser baseada no transporte e medição precisos da tubulação, bem como no controle automático de temperatura e pressão.
A moldagem líquida inclui principalmente: processo de moldagem RTM, moldagem RFI, moldagem VARI.
As principais vantagens do processo de moldagem por infiltração de filme de resina (RFI) são que o molde é mais simples que o molde do processo RTM, a resina flui ao longo da direção da espessura, é mais fácil se infiltrar nas fibras, não há pré-impregnado e o custo é menor. No entanto, a precisão dimensional e a qualidade da superfície dos produtos obtidos não são tão boas quanto as do processo RTM, o teor de vazios é maior e a eficiência é um pouco menor, o que é adequado para a produção de peças com grandes planos ou superfícies curvas simples.
As vantagens do processo de conformação assistida por vácuo (VARI) são alta taxa de utilização de matérias-primas, menos corte e processamento, sem necessidade de pré-impregnados e baixo custo. É adequado para a produção de peças estruturais de painéis em grande escala à temperatura ambiente ou baixa temperatura. Mas as desvantagens são semelhantes ao processo de moldagem RFI.
Moldagem por transferência de resina (RTM)
A tecnologia de moldagem por transferência de resina (RTM: Resin Transfer Molding) é um método de fabricação de baixo custo de materiais compósitos, originalmente usado principalmente para peças estruturais de suporte de carga secundária de aeronaves, como portas e escotilhas de inspeção. Em 1996, a Agência de Pesquisa Avançada de Defesa dos EUA realizou pesquisas sobre a tecnologia de fabricação RTM de baixo custo de componentes principais de rolamentos de alta resistência. A tecnologia RTM tem as vantagens de alta eficiência, baixo custo, boa qualidade de peças, alta precisão dimensional e pouco impacto no meio ambiente. Pode ser aplicado na moldagem de peças compostas com grande volume, estrutura complexa e alta resistência. Uma das direções de pesquisa mais ativas no campo do processamento de materiais.
Moldagem por compressão
O pré-impregnado de fibra de carbono é colocado entre os moldes superior e inferior, e o molde é colocado na mesa de hidroformação. Após um certo período de alta temperatura e alta pressão para solidificar a resina, o produto de fibra de carbono é removido. Esta tecnologia de moldagem tem as vantagens de alta eficiência, boa qualidade do produto, alta precisão dimensional e menor impacto ambiental, e é adequada para a moldagem de peças compostas em massa e de alta resistência. No entanto, no estágio inicial, a fabricação do molde é complexa, o investimento é alto e o tamanho das peças é limitado pelo tamanho da prensa.
Moldagem por injeção
Este é um novo tipo de tecnologia. O equipamento Bole CIML integra o processo tradicional de "método de várias etapas" no "método de uma etapa", o que encurta muito o fluxo do processo e retém melhor o comprimento da fibra para atingir o objetivo de economia de energia e produção de alta eficiência. Ao superar uma série de problemas técnicos importantes, como otimização de fórmulas, sistema de composição, sistema de controle inteligente e otimização de parâmetros do processo de moldagem na fabricação de materiais-equipamentos, ele atende totalmente aos requisitos de leveza do veículo em termos de resistência, custo e eficiência do produto. Uma arma feita sob medida para o peso leve dos automóveis.
Mão Lay-Up - Método de Lay-Up Molhado
Aplique o agente desmoldante e o revestimento de gel na superfície de trabalho do molde, coloque o pré-impregnado de fibra de carbono cortado na superfície de trabalho do molde, escove ou pulverize a cola do sistema de resina e, após atingir a espessura necessária, forme, solidifique e desmolde. Hoje, quando a tecnologia de preparação é altamente desenvolvida, o processo de assentamento manual ainda é amplamente utilizado em muitos campos, como recipientes petroquímicos, tanques de armazenamento, conchas de automóveis, etc., devido às vantagens do processo simples, baixo investimento e ampla aplicação. A desvantagem é que a textura é solta, a densidade é baixa, a resistência do produto não é alta e depende principalmente da mão de obra, a qualidade é instável e a eficiência da produção é muito baixa.
Autoclave a vácuo
O blank de material compósito formado pela colocação de uma única camada de material pré-impregnado em uma direção predeterminada é colocado em uma autoclave e o processo de cura é concluído sob uma certa temperatura e pressão. Uma autoclave é um vaso de pressão especial que pode suportar e regular uma determinada faixa de temperatura e pressão. O blank é colocado na superfície do molde com agente desmoldante, depois coberto com pano desmoldante poroso (filme), feltro absorvente e feltro de ar em sequência, selado em um saco a vácuo e depois colocado em autoclave. Antes de aquecer e curar, aspire o saco para remover o ar e os voláteis e, em seguida, aqueça, pressurize e cure de acordo com o sistema de cura de diferentes resinas. A formulação e implementação do sistema de cura é a chave para garantir a qualidade das peças autoclavadas.
A Suzhou Noen Composites usou o processo de moldagem em autoclave ao personalizar uma caixa de transporte militar para uma empresa militar. A caixa de transporte militar fabricada tem uma aparência suave e estrutura estável e, finalmente, passou na auditoria de aceitação militar. O vácuo processo de formação de autoclave tem muitas vantagens. Não apenas laminados de diferentes espessuras e peças com superfícies curvas complexas podem ser curados, mas as propriedades mecânicas também são muito confiáveis. No entanto, a formação de autoclave a vácuo correspondente também tem algumas desvantagens. Por exemplo, o tamanho das peças é afetado pela prensagem a quente As restrições de tamanho do tanque e o alto consumo de energia resultam em altos custos operacionais.
Introdução ao vácuo
VIP para abreviar, coloque material compósito de fibra de carbono "seco" no molde, em seguida, coloque um saco de vácuo e retire o vácuo no sistema para formar uma pressão negativa na cavidade do molde e use a pressão gerada pelo vácuo para passar a resina insaturada através da tubulação pré-colocada. Pressione a camada de fibra, deixe a resina se infiltrar no material de reforço e, finalmente, preencha todo o molde. Após a cura do produto, remova o material do saco de vácuo e obtenha o produto desejado do molde.
No ambiente de vácuo, a resina se infiltra na fibra de carbono e há muito poucas bolhas no produto. O produto tem maior resistência, peso mais leve, qualidade de produto estável e reduz a perda de resina. Apenas um lado do molde pode ser usado para obter produtos lisos e planos em ambos os lados. , pode controlar melhor a espessura do produto. É usado geralmente nos lemes e nos escudos do radar na indústria marinha, nas pás e nas tampas da cabine nas energias eólicas, e nos vários tipos de telhados, de pára-brisas, e de carruagens no Indústria automotiva.
Aquecimento por indução 3iTech
Um novo tipo de processo de aquecimento por indução que integra um indutor no molde, que pode processar fibras de carbono a uma temperatura de 20°C-400°C, e aquecer a superfície do molde com um indutor integrado dentro do molde através da condução de calor. Esta é uma tecnologia complementar introduzida pela empresa start-up RocTool no sistema Cage. O uso de indução eletromagnética pode aquecer rapidamente o molde e controlar bem a temperatura local. A vantagem é uma redução significativa nos tempos de ciclo e nos custos dos componentes. No entanto, essa tecnologia atualmente não é adequada para componentes grandes e o volume de produção relevante deve ser grande o suficiente.
Laminação
O pré-impregnado camada por camada é colocado entre os moldes planos superior e inferior para aquecimento e cura por pressão. Este processo pode herdar diretamente os métodos de produção e equipamentos de compensado de madeira, e melhorá-lo e aperfeiçoá-lo de acordo com as propriedades reológicas da resina. O processo de moldagem por laminação é usado principalmente para produzir chapas compostas de várias especificações e usos. Tem as características de alto grau de mecanização e automação e qualidade estável do produto, mas o investimento único em equipamentos é grande.
Pultrusão
Sob a ação da tração, o reboque contínuo de fibra de carbono, correia ou pano impregnado com cola de resina é formado e curado por matriz de extrusão para produzir continuamente perfis de comprimento ilimitado. A pultrusão é um processo especial no processo de conformação de materiais compósitos. Suas vantagens são que o processo de produção pode ser totalmente automatizado e controlado, e a eficiência da produção é alta.
A fração mássica da fibra em produtos pultrudados pode chegar a 80%. A imersão é realizada sob tensão, que pode desempenhar plenamente o papel de materiais de reforço. requisitos de desempenho. Este processo é adequado para a produção de perfis com várias formas de seção transversal, como tubos de seção em forma de I, em forma de ângulo, em forma de ranhura, em forma de especial, e perfis de seção combinada compostos pelas seções acima mencionadas.