1 / 30

Kõrgtehnoloogiamaterjalid ainekood: MTX9010

Kõrgtehnoloogiamaterjalid ainekood: MTX9010. Renno Veinthal Tel: 6203351, e-post: renno.veinthal@ttu.ee. Polümeerkomposiitide valmistustehnoloogiad. The processing of fiber reinforced laminates can be divided into two main steps: L ay–up C uring

hue
Download Presentation

Kõrgtehnoloogiamaterjalid ainekood: MTX9010

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Kõrgtehnoloogiamaterjalid ainekood: MTX9010 Renno Veinthal Tel: 6203351, e-post: renno.veinthal@ttu.ee

  2. Polümeerkomposiitide valmistustehnoloogiad

  3. The processing of fiber reinforced laminates can be divided into two main steps: • Lay–up • Curing • Curing is the drying and hardening (or polymerization) of the resin matrix of a finished composite. This may be done unaided or by applying heat and/or pressure. • Lay–up basically is the process of arranging fiber–reinforced layers (laminae) in a laminate and shaping the laminate to make the part desired. (The term lay–up is also used to refer to the laminate itself before curing.) Unless prepregs are used, lay–up includes the actual creation of laminae by applying resins to fiber reinforcements.

  4. Märglamineerimine • Vaigu tehnoloogilistest omadustest on olulisemateks: • viskoossus, • töötlemisaeg • lenduvate ühendite kogus. • Neid kõiki mõjutavad välised tegurid, peamiselt töökeskkonna ja vaigu temperatuur ning õhuniiskus.

  5. Vaakumkoti/surve kasutamine käsilamineerimisel 1. vorm 2. tugevdus- ja jäikusribid 3. laminaat 4. elastne membraan 5. vormi kaas 6. Kruvid 7. survetorustik

  6. Märg-lamineerimisel esinevad defektid ja nende tavalisem põhjus

  7. Prepreg- lamineerimine • Prepreg tarnitakse kilesse või kahe kile vahele pakituna. • Kile eemaldatakse vahetult enne või peale prepregi mõõtulõikamist. • Prepregi kihid asetatakse vormi soovitud järjekorras ja suunas. • Kihid rullitakse üksteise külge kinni võimalikult tihedalt vältides õhumullide jäämist kihtide vahele.

  8. Prepreg-lamineerimise ja autoklaavkõvendamise eelised-puudused • Prepreg-lamineerimine koos kõvendamisega autoklaavis on eeskätt kasutusel vastutusrikkamate konstruktsioonielementide valmistamiseks, näiteks lennukitööstuse vajadusi silmas pidades. • Eesmärgiks on suuregabariidiliste toodete valmistamine suure tugevusega materjalist, tagades toodete ühtlane kvaliteet

  9. Pihustuslamineerimine • Pihustuslamineerimise korral pihustatakse üheaegselt sarrus ja vaik spetsiaalse püstoli abil vormi pinnale. • Roving hakitakse püstolile kinnitatud lõikeseadmes soovitud pikkusega kiududeks. • Püstolis vaik ja kiud segunevad ja paisatakse püstoli suisest koos vormi pinnale

  10. Mähkimine • Kiudude mähkimiseks immutatakse need eelnevalt vaiguga ja juhitakse pöörlevale vormile • Kui toote seinapaksus on piisav lastakse laminaadil kõveneda kärnil või toimetatakse koos kärniga kõvendusahju. • Kärn eemaldatakse peale laminaadi kõvenemist.

  11. Klaaskiudarmatuuriga mähitud torude mehaanilised omadused

  12. Mähitud komposiitide rakendused

  13. Resin transfer molding (RTM) RTM Resin transfer molding. VARTM Vacuum assisted resin transfer molding. RIM Reaction injection molding.. SRIM Structural reaction injection molding.. VARI Vacuum assisted resin injection. RRIM Reinforced reaction injection molding. LIM Liquid injection molding • Dry-fiber preform placed in a closed mold, resin injected into mold, then cured

  14. RTM-Light • LRTM process for composites is best described as a complimentary process to RTM (Resin Transfer Moulding). LRTM mould costs are basically half the price of equivalent RTM moulds but they produce, at best, at half the rate of RTM however the process provides moulders an attractive introductory route into closed mould production. • In LRTM, resin flow rates cannot be speeded up above an optimum level in order to fill the mould more quickly as the recommended LRTM mould construction and the atmospheric mould clamping pressures limit overall in-mould pressures to less than 0.5 bar (8 psi).

  15. Reaktsioonvalu ehk RIM-protsess • Reaktsioonvalu, ehk RIM-protsess (Reaction Injection Moulding) on välja töötatud polüuretaanist vahtmaterjalide tootmiseks. • Kaks põhilist komponenti segatakse ja pressitakse (pihustatakse) suletud vormi. • Diskreetsete armatuurikiudude kasutamisel on meetodi tähisena levinud RRIM, milles esimene täht viitab armatuurile (Reinforced Reaction Injection Moulding).

  16. Reaktsioonvalu ehk RIM-protsess • RIM meetodi korral kasutatakse lähtetoorainena polüooli ja isotsüanaati. • Komponendid segatakse ja tsirkuleeritakse torustikus pidevalt tardumise vältimiseks. • Injektsioon viiakse läbi spetsiaalse segamispea abil, millesse komponendid antakse kõrgsurvetorustiku kaudu. • Materjal pihustatakse vormi mõne sekundi jooksul sõltuvalt kasutatavatest materjalidest ja toote suurusest. • Tooraine tardumisaeg on väikeste detailide puhul 2-6 sekundit. • Vormimisaeg on 20-200 s. • Suurimad selle tehnoloogia abil valmistatavad tooted on kaaluga kuni 50 kg, millele vastab 1000 t. koormus vormi kokkusurumiseks.

  17. Tsentrifugaalvalu • Tsentrifugaalvalu korral asetatakse armatuur pöördsümmeetrilise vormi sisse ja vorm pannakse pöörlema. • Seejärel valatakse või pihustatakse vaik ühtlase kihina vormi. • Tsentrifugaaljõu toimel imbub vaik armatuuri sisse ja õhumullid surutakse välja.

  18. Pultrusioon (pultrusion) • Põhiprotsess seisneb pikkade kiudude tõmbamises läbi • (pull trough-> pultrusioon): • plastiga täidetud vanni (vaik+kõvendi)-> • läbi tõmbesilma, milles antakse tootele kuju ja eemaldatakse liigne vaik-> • tõmbesilma, milles antakse lõplik ristlõikekuju ning pinnaviimistlus-> • Tõmmatud detaili jahutamine suruõhuga või veega • Tõmbekiirus 0-5...2 m/min • Tõmbesilm on reeglina pikkusega 500...1200 mm pikk, sisaldab tsoone eri temperatuuriga

  19. Armatuur: E-klaas (punutud kiud, matt) eeliseks odavus, Rm- 3450 MPa, E-moodul- 70 GPa, suhteline pikenemine 3…4%, varieeritakse kiu läbimõõtu, optimeeritakse pinnakatte abil nakkeomadusi S-klaas (punutud kiud, matt), vastutusrikkad konstruktsioonid, Rm- 4600 MPa, E-moodul: 85 GPa Süsinikkiud Rm- 2050-5500 MPa, E-moodul: 210…830 GPa, suhteline pikenemine 0,5…1,5%. Eeliseks madal tihedus (ρ=1,8 g/cm3) Orgaanilised kiud- kasutatakse suure sitkusega KM valmistamiseks Rm- 2750 MPa, E-moodul: 130 GPa, suhteline pikenemine 4% Polüesterkiud- kasutatakse klaaskiu asendajana juhul kui vajalik on sitkus ja löögikindlus kuid suur tõmbe- ja paindetugevus pole vajalikud Pultrusiooniprotsessis kasutatavad materjalid

  20. Pultrusiooniprotsessis kasutatavad materjalid • Maatriks: • Küllastamata polüestervaik- kõveneb kiiresti- mitmesugused lisamanused • Vinüül-estrid- kõrgemad meh. omadused, talub kõrgemaid temperatuure, 75% kallim kui polüester, paremad sitkusnäitajad • Epoksüvaigud- eelmistest kallimad, paremate meh. Omadustega, max temperatuur kuni 150ºC , kõvenemisprotsss aeglasem kui teistel, pultrusiooniprotsessiks seetõttu vähemsobiv • Teised reaktoplastid - metüül-metakrülaat (suurem leegikindlus, hea tehnoloogilisus) ja fenoolvaigud • Termoplastid: • Täitematerjalid (fillerid)- kaltsium karbonaat, alumiinium-silikaat

  21. Pulforming is similar to pultrusion in many ways. However, pultrusion is capable only of making straight products that have the same volume all along their lengths. Pulformed products, on the other hand, can be either straight or curved, with changing shapes and volumes. A typical pulformed product is a curved reinforced plastic car spring. (shown in figure.)

  22. BMC ja SMC vormimine • Kuumpressimise on mitmeid teisendeid, mida võidakse käsitleda omaette valmistus­meetoditena. • Erinevus seisneb lähtematerjalides või pooltoodetes, mida pressitakse. • BMC (Bulk Moulding Compound) kujutab endast taignasarnast massi, mis sisaldab armatuuri ja täiteaineid ning mille kõvenemine toimub vormimisoperatsiooni käigus. • SMC (Sheet Moulding Compound) kujutab endast mõne millimeetri paksust termoreaktiivvaigul põhinevat painduvat leht-toorikut, mis sisaldab armatuuri ja täiteaineid. • BMC hulka kuulub ka TMC (Thick Moulding Compound), mis sobib mõlema: nii SMC- kui ka BMC protsessis kasutamiseks.

  23. BMC ja SMC mass • SMC/BMC is a combination of chopped glass strands and filled polyester resin in the form of a sheet/ bulk. Processing SMC by compression or injection molding produces bodywork or structural automotive components and electrical or electronic machine housings in large industrial volumes. The process is also used for other products such as sanitary ware (baths) and urban furniture (stadium and cinema seating). • The pre-preg contains all the components needed to mold the final part (resin, reinforcement, filler, catalyst, low profile additives, etc.) in a malleable and non-tacky sheet.SMC pre-preg is made from chopped glass strands sandwiched between two layers of film, onto which the resin paste has already been applied. • The pre-preg passes through a compaction system that ensures complete strand impregnation before being wound into rolls. These are stored for a few days before molding to allow the prepreg to thicken to a moldable viscosity.

  24. Eri valmistusmeetodite piirangud mõõtmetele ja kujule

  25. Erinevate meetodite võrdlus tootmistehnilisest seisukohast

  26. Maatriksimaterjalide hinnad

  27. Armatuuri ja pooltoodete hinnad

  28. Eri meetodite tootlikkust iseloomustavad näitajad ja käsitöö osa selles

  29. Eri meetodite tüüpilised seadme- ja vormiinvesteeringu vajadus

More Related