Způsob výroby (8) – Lisování
Uhlíkové vlákno je široce používáno v letectví, infrastruktuře, elektromagnetickém stínění, výrobě automobilů, těžbě ropy a dalších oblastech díky svým výhodám odolnosti proti únavě, vysoké teplotě, vysoké pevnosti, vysokému modulu, vodivosti, odolnosti proti záření, malému koeficientu tepelné roztažnosti, nízká hmotnost atd. Má vysokou flexibilitu v designu a lze jej vyrábět různými výrobními metodami, včetně navíjení, vytlačování, vstřikování, ručního kladení a lisování. Níže vám ukážeme více podrobností o jedné z nejběžnějších výrobních metod produktů z uhlíkových vláken – kompresním lisování.
Kroky výrobní metody lisování:
1. Umístění vložených příloh (pokud existují)
Zapuštěné části jsou obecně vyrobeny z kovu a mohou zlepšit mechanické vlastnosti produktů, jako je vodivost, tepelná vodivost nebo jiné funkční charakteristiky.
Před umístěním je nejlepší vložku předehřát a vložka by měla být umístěna přesně a stabilně, aby se zabránilo posunutí nebo oddělení. V opačném případě nelze dosáhnout účelu použití vložek a může dojít k sešrotování výrobku a dokonce k poškození formy.
2. Pokládka materiálu
Pokládání materiálu ovlivňuje velikost a hustotu produktu, a proto by měl být materiál před vložením do formy přísně změřen váhovou metodou, objemovou metodou a metodou počítání.
Hmotnostní metoda je přesná, ale nemotorná a často se používá pro fragmentované a vláknité materiály. Objemová metoda není tak přesná jako hmotnostní metoda, ale je snadno ovladatelná a obecně se používá pro měření prášku. Metoda počítání se používá pouze pro pokládku prepregu.
3. Uzavření formy
Uzavření formy se skládá ze 2 kroků:
1) před kontaktem samčí formy s materiály: nízký tlak (1-5-3.0MPa) se používá ke zkrácení cyklu a zamezení jakékoli změny materiálu
2) po kontaktu samčí formy s materiály: rychlost zavírání formy by měla být zpomalena a vysoký tlak (15-30MPa) by měl být používán pomalu, aby nedošlo k poškození vložky a způsobení úniku vzduchu z formy
4. Vytvrzování
Proces přechodu materiálu z tekutého do tvrdého, nerozpustného stavu se nazývá tuhnutí termosetových pryskyřic. Rychlost vytvrzování závisí na rychlosti, kterou se nízkomolekulární složky v pryskyřici přeměňují na produkty s vysokou molekulovou hmotností, to znamená, že rychlost vytvrzování souvisí s molekulární strukturou pryskyřice.
5. Udržování tlaku
Proces vytvrzování pryskyřice ve formě je vždy pod vysokou teplotou a vysokým tlakem a doba udržení tlaku je v podstatě dobou pro udržení teploty a tlaku, což je zcela v souladu s rychlostí vytvrzování. Pokud je doba udržení tlaku příliš krátká, znamená to předčasné ochlazení a snížení tlaku, což může vést k neúplnému vytvrzení pryskyřice, snížení mechanických a elektrických vlastností a také tepelné odolnosti produktu. Výrobek se zároveň po vyjmutí z formy bude dále smršťovat a bude docházet k deformaci.
6. Odformování
Výrobky s tvarovacími tyčemi nebo určitými zapuštěnými díly by měly být před demontáží nejprve odšroubovány pomocí speciálních nástrojů.
8. Čištění plísní
Po každé výrobě je nutné formu vyčistit, aby se zabránilo případným zbytkovým materiálům ve formě. Po vyčištění lze použít separační prostředek pro další tvarování.
Hlavní výhody použití lisování pro kompozitní materiál z uhlíkových vláken:
1. Vysoká efektivita výroby, snadno dosažitelná specializace a automatizovaná výroba
2. Výrobek má vysokou rozměrovou přesnost a dobrou opakovatelnost
3. Povrch je hladký a nevyžaduje mnoho následného zpracování
4. Schopnost vytvářet produkty se složitými strukturami najednou
5. Cena je nízká pro sériovou výrobu
Nevýhody lisování kompozitního materiálu z uhlíkových vláken:
1. Výroba forem je složitá a investice je vysoká
2. Vhodné pouze pro malé a středně velké kompozitní produkty kvůli vysoké hmotnosti formy
S neustálým zlepšováním a vývojem technologie zpracování kovů, úrovně výroby lisů a výkonnosti procesu syntetické pryskyřice se stále zvyšuje tonáž a velikost stolu lisu a také teplota lisování a tlak lisovacího materiálu jsou relativně sníženy, což vede k postupný vývoj velkorozměrových lisovaných výrobků.
Během procesu formování je třeba věnovat zvláštní pozornost třem faktorům teploty, tlaku a času. Teplota má rozhodující vliv na tavení, tečení a tuhnutí materiálů; Tlak může učinit vrstvy prepregu z uhlíkových vláken pevnější; Čas může poskytnout dostatek času, aby produkt v dutině formy ztuhnul.
