Vliv lisování na kvalitu produktu z uhlíkových vláken
Mezi různými výrobními technikami pro produkty z uhlíkových vláken, jako je navíjení a vytlačování vláken, vyniká lisování jako preferovaná metoda pro mnoho mechanických součástí. Tento proces zahrnuje vytvrzování předimpregnovaných materiálů ve formě při specifické teplotě, což umožňuje kompozitu z uhlíkových vláken, aby získal tvar před odstraněním hotového výrobku. Zajištění kvality výrobků z uhlíkových vláken při lisování vyžaduje pečlivé zvážení několika faktorů, včetně prepregu, lisovacího stroje, forem, okolních podmínek, teploty a vlhkosti. Jádro procesu spočívá ve vytvrzování prepregu v dutině formy, což je výsledek souhry mezi tlakem, teplotou a dobou prodlevy. Zde je podrobný pohled na to, jak tlak, teplota, čas a těkavé látky ovlivňují proces lisování.
Hlediska kvality při lisování výrobků z uhlíkových vláken:
1. Doba tvarování
Trvání lisování je ovlivněno typem prepregu, obsahem těkavých látek, geometrií produktu, tloušťkou, konstrukcí formy, tvarovací teplotou a tlakem. Délka doby formování výrazně ovlivňuje výkon produktu. Nedostatečná doba formování může vést k neúplnému vytvrzení, což vede k horším fyzikálním a mechanickým vlastnostem, špatné povrchové úpravě a náchylnosti k deformaci. Prodloužení doby tvarování může snížit smrštění a deformaci, ale příliš dlouhá doba může způsobit nadměrné vytvrzování, což zvyšuje vnitřní napětí uvnitř produktu. Volba optimální doby formování je zásadní.
2. Těkavý obsah
Těkavý obsah v procesu lisování značně ovlivňuje tekutost prepregu. Vysoký obsah těkavých látek může vést k nadměrné tekutosti, což způsobuje ztrátu pryskyřice, tvorbu bublin a zhoršení kvality povrchu. Na druhé straně nízký obsah těkavých látek může bránit tekutosti prepregu, což komplikuje tvorbu kompozitních produktů.
3. Lisovací tlak
Tlak usnadňuje tok prepregu v dutině formy, zvyšuje hustotu a působí proti tlaku generovanému uvolňováním nízkomolekulárních látek během polymerace pryskyřice, čímž zabraňuje bobtnání a delaminaci. Zajišťuje také správné uzavření formy, zachování rozměrů výrobku a zabránění deformacím během chlazení.
Požadovaný lisovací tlak je závislý na typu prepregu, tvaru produktu a stavu prepregu. Pokud má prepreg nízkou tekutost, vysokou rychlost vytvrzování a vysoký kompresní poměr, je nutný větší tlak; jinak je potřeba menší tlak. V procesu lisování jsou teplota a tlak vzájemně propojeny. Zvýšení teploty formy může zlepšit tekutost prepregu a snížení lisovacího tlaku během počátečních fází může dosáhnout požadovaného výsledku.
4. Teplota
Rychlost toku, plnění a vytvrzování prepregu během lisování jsou úzce spojeny s teplotou, která hraje v procesu klíčovou roli. Ovlivňuje stupeň zesítění pryskyřice a tím i konečné vlastnosti kompozitního produktu.
Empirické důkazy naznačují, že zvýšení teploty formy může urychlit vytvrzování a zkrátit dobu vytvrzování. Příliš vysoké teploty však mohou vést k rychlému vytvrzení, které může rychle snížit tekutost prepregu a vést k neúplnému vyplnění, zejména u velkých, tenkostěnných a složitě tvarovaných kompozitních produktů. Když vnější vrstva vytvrzuje mnohem rychleji než vnitřní vrstva, je obtížné vytlačit těkavé látky, které mohou zhoršit fyzikální a mechanické vlastnosti produktu a vést k defektům a deformacím. Naopak nízké vytvrzovací teploty mají za následek pomalé vytvrzování a nedostatečné vytvrzování.
Tyto čtyři faktory jsou nejdůležitější v procesu lisování kompozitních materiálů z uhlíkových vláken. Díky dobře provedenému procesu je mechanická výkonnost kompozitních produktů z uhlíkových vláken výrazně zvýšena, což je klíčový důvod pro široké použití uhlíkových vláken v různých průmyslových odvětvích.
