กระบวนการสร้างวัสดุคอมโพสิตที่พบมากที่สุด! วัสดุหลักที่แนบมาและการแนะนำข้อดีและข้อเสีย

มีวัตถุดิบให้เลือกมากมายสำหรับคอมโพสิตรวมถึงเรซินเส้นใยและวัสดุหลักและวัสดุแต่ละชนิดมีคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของความแข็งแรงความแข็งความเหนียวและความเสถียรทางความร้อนด้วยต้นทุนและผลผลิตที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพสุดท้ายของวัสดุคอมโพสิตโดยรวมไม่เพียง แต่เกี่ยวข้องกับเมทริกซ์เรซินและเส้นใย (รวมถึงวัสดุหลักในโครงสร้างวัสดุแซนวิช) แต่ยังเกี่ยวข้องกับวิธีการออกแบบและกระบวนการผลิตวัสดุในโครงสร้าง ในบทความนี้เราจะแนะนำวิธีการผลิตที่ใช้กันทั่วไปสำหรับคอมโพสิตซึ่งเป็นปัจจัยที่มีอิทธิพลหลักของแต่ละวิธีและวิธีการเลือกวัตถุดิบสำหรับกระบวนการที่แตกต่างกัน

สเปรย์ปั้น
1, คำอธิบายวิธีการ: วัสดุเสริมเส้นใยแบบตัดสั้นและระบบเรซินในเวลาเดียวกันพ่นในแม่พิมพ์และจากนั้นหายไปภายใต้ความดันบรรยากาศลงในผลิตภัณฑ์คอมโพสิตเทอร์โมเซ็ตของกระบวนการขึ้นรูป
2. การเลือกวัสดุ:
เรซิน: ส่วนใหญ่เป็นโพลีเอสเตอร์
ไฟเบอร์: เส้นด้ายเส้นใยแก้วหยาบ
วัสดุหลัก: ไม่จำเป็นต้องรวมกับไม้อัดเพียงอย่างเดียว
3. ข้อดีหลัก:
1) ประวัติศาสตร์อันยาวนานของงานฝีมือ
2) ต้นทุนต่ำการวางเส้นใยและเรซินอย่างรวดเร็ว
3) ต้นทุนแม่พิมพ์ต่ำ
4, ข้อเสียหลัก:
1) ไม้อัดนั้นง่ายต่อการสร้างพื้นที่ที่อุดมด้วยเรซิ่นน้ำหนักสูง
2) สามารถใช้เส้นใยสั้น ๆ เท่านั้นซึ่ง จำกัด คุณสมบัติเชิงกลของไม้อัดอย่างจริงจัง
3) เพื่ออำนวยความสะดวกในการฉีดพ่นความหนืดของเรซินจะต้องต่ำพอสูญเสียคุณสมบัติเชิงกลและความร้อนของวัสดุคอมโพสิต
4) เนื้อหาสไตรีนสูงของเรซินสเปรย์หมายความว่ามีอันตรายที่อาจเกิดขึ้นกับผู้ปฏิบัติงานและความหนืดต่ำหมายความว่าเรซินสามารถเจาะเสื้อผ้าทำงานของพนักงานได้อย่างง่ายดายและสัมผัสกับผิวหนังโดยตรง
5) ความเข้มข้นของสไตรีนระเหยในอากาศเป็นเรื่องยากที่จะตอบสนองความต้องการทางกฎหมาย
5. แอปพลิเคชันทั่วไป:
การฟันดาบอย่างง่ายแผงโครงสร้างโหลดต่ำเช่นลำตัวรถเปิดประทุนรถบรรทุกแฟร์กิ้งอ่างอาบน้ำและเรือขนาดเล็ก

การปั้นการจัดวางด้วยมือ
1, คำอธิบายวิธีการ: แทรกซึมเรซินด้วยตนเองเข้าไปในเส้นใยเส้นใยสามารถทอ, ถัก, เย็บหรือผูกมัดและวิธีเสริมอื่น ๆ , การวางด้วยมือ, การปั้นด้วยมือมักจะทำด้วยลูกกลิ้งหรือแปรงแล้วเรซินจะถูกบีบด้วยลูกกลิ้งกาว ไม้อัดอยู่ภายใต้ความดันปกติในการรักษา
2. การเลือกวัสดุ:
เรซิน: ไม่มีข้อกำหนด, อีพ็อกซี่, โพลีเอสเตอร์, เอสเตอร์ที่ใช้โพลีเอทิลีน, เรซินฟีนอลิก
ไฟเบอร์: ไม่มีข้อกำหนด แต่น้ำหนักพื้นฐานของเส้นใยอะรามิดขนาดใหญ่นั้นยากที่จะแทรกซึมเข้าไปในมือ
วัสดุหลัก: ไม่มีข้อกำหนด
3, ข้อดีหลัก:
1) ประวัติศาสตร์อันยาวนานของเทคโนโลยี
2) เรียนง่าย
3) ต้นทุนแม่พิมพ์ต่ำหากใช้เรซินการบ่มอุณหภูมิห้อง
4) วัสดุและซัพพลายเออร์ที่มีให้เลือกมากมาย
5) ปริมาณเส้นใยสูงเส้นใยที่ยาวกว่าที่ใช้ในการฉีดพ่น
4, ข้อเสียหลัก:
1) การผสมเรซินปริมาณเรซิ่นลามิเนตและคุณภาพมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความสามารถของผู้ประกอบการมันเป็นเรื่องยากที่จะได้รับปริมาณเรซินต่ำและความพรุนต่ำของลามิเนต
2) อันตรายต่อสุขภาพและความปลอดภัยของเรซินน้ำหนักโมเลกุลที่ลดลงของเรซินวางมือจะยิ่งเป็นภัยคุกคามต่อสุขภาพที่อาจเกิดขึ้นความหนืดก็ยิ่งลดลงหมายความว่าเรซินมีแนวโน้มที่จะแทรกซึมเข้าไปในชุดการทำงานของพนักงานและสัมผัสกับผิวหนังโดยตรง
3) หากไม่ได้ติดตั้งการระบายอากาศที่ดีความเข้มข้นของสไตรีนระเหยจากโพลีเอสเตอร์และเอสเทอร์โพลีเอทิลีนในอากาศนั้นยากที่จะตอบสนองความต้องการทางกฎหมาย
4) ความหนืดของเรซินวางมือจะต้องต่ำมากดังนั้นเนื้อหาของสไตรีนหรือตัวทำละลายอื่น ๆ จะต้องสูงดังนั้นจึงสูญเสียคุณสมบัติเชิงกล/ความร้อนของวัสดุคอมโพสิต
5) การใช้งานทั่วไป: ใบมีดกังหันลมมาตรฐาน, เรือที่ผลิตจำนวนมาก, โมเดลสถาปัตยกรรม

กระบวนการบรรจุถุงสูญญากาศ
1. คำอธิบายวิธี: กระบวนการบรรจุถุงสูญญากาศเป็นส่วนขยายของกระบวนการเลย์อัพด้านบนเช่นการปิดผนึกชั้นของฟิล์มพลาสติกบนแม่พิมพ์จะเป็นเครื่องดูดฝุ่นไม้อัดด้วยมือโดยใช้แรงดันบรรยากาศกับไม้อัดเพื่อให้ได้ผลของการหมดแรงและกระชับเพื่อปรับปรุงคุณภาพของวัสดุคอมโพสิต
2. การเลือกวัสดุ:
เรซิ่น: ส่วนใหญ่อีพ็อกซี่และเรซินฟีนอลิกโพลีเอสเตอร์และโพลีเอทิลีนเอสเตอร์ไม่สามารถใช้งานได้เนื่องจากมีสไตรีนการระเหยเข้าสู่ปั๊มสูญญากาศ
ไฟเบอร์: ไม่มีข้อกำหนดแม้ว่าน้ำหนักพื้นฐานของเส้นใยขนาดใหญ่สามารถแทรกซึมได้ภายใต้ความดัน
วัสดุหลัก: ไม่มีข้อกำหนด
3. ข้อดีหลัก:
1) ปริมาณเส้นใยที่สูงกว่ากระบวนการจัดวางมือมาตรฐานสามารถทำได้
2) อัตราส่วนโมฆะต่ำกว่ากระบวนการจัดวางมือมาตรฐาน
3) ภายใต้แรงกดดันด้านลบเรซิ่นไหลอย่างเพียงพอเพื่อปรับปรุงระดับการแทรกซึมของเส้นใยแน่นอนส่วนหนึ่งของเรซิ่นจะถูกดูดซึมโดยวัสดุสิ้นเปลืองสูญญากาศ
4) สุขภาพและความปลอดภัย: กระบวนการบรรจุถุงสูญญากาศสามารถลดการปล่อยสารระเหยในระหว่างกระบวนการบ่ม
4, ข้อเสียหลัก:
1) กระบวนการเพิ่มเติมเพิ่มต้นทุนของแรงงานและวัสดุถุงสูญญากาศแบบใช้แล้วทิ้ง
2) ข้อกำหนดทักษะที่สูงขึ้นสำหรับผู้ประกอบการ
3) การผสมเรซินและการควบคุมเนื้อหาเรซิ่นขึ้นอยู่กับความสามารถของผู้ประกอบการส่วนใหญ่
4) แม้ว่าถุงสูญญากาศจะลดการปลดปล่อยของสารระเหย แต่ความเสี่ยงต่อสุขภาพของผู้ปฏิบัติงานก็ยังสูงกว่ากระบวนการแช่หรือ prepreg
5, แอพพลิเคชั่นทั่วไป: ขนาดใหญ่, เรือยอชท์รุ่น จำกัด , ชิ้นส่วนรถแข่ง, กระบวนการต่อเรือของการเชื่อมวัสดุหลัก

การปั้นที่คดเคี้ยว
1. คำอธิบายของวิธีการ: กระบวนการขดลวดนั้นใช้โดยทั่วไปในการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างกลวงกลมหรือรูปไข่เช่นท่อและราง การรวมกลุ่มของเส้นใยจะถูกตรวจจับเรซิ่นแล้วแผลบนแมนเดรลในทิศทางต่าง ๆ กระบวนการถูกควบคุมโดยเครื่องขดลวดและความเร็วแมนเดรล
2. การเลือกวัสดุ:
เรซิ่น: ไม่มีข้อกำหนดเช่นอีพ็อกซี่โพลีเอสเตอร์เอสเตอร์ที่ใช้โพลีเอทิลีนและเรซินฟีนอลิก ฯลฯ
ไฟเบอร์: ไม่มีข้อกำหนดการใช้การรวมเส้นใยของเฟรมสปูลโดยตรงไม่จำเป็นต้องสานหรือเย็บผ้าทอเป็นผ้าไฟเบอร์
วัสดุหลัก: ไม่มีข้อกำหนด แต่ผิวมักจะเป็นวัสดุคอมโพสิตชั้นเดียว
3. ข้อดีหลัก:
(1) ความเร็วในการผลิตที่รวดเร็วเป็นวิธีทางเศรษฐกิจและสมเหตุสมผลในการเลย์อัพ
(2) ปริมาณเรซินสามารถควบคุมได้โดยการวัดปริมาณเรซินที่ดำเนินการโดยชุดไฟเบอร์ที่ผ่านร่องเรซิน
(3) ค่าใช้จ่ายไฟเบอร์น้อยที่สุดไม่มีกระบวนการทอผ้าระดับกลาง
(4) ประสิทธิภาพเชิงโครงสร้างที่ยอดเยี่ยมเนื่องจากการรวมกลุ่มเส้นใยเชิงเส้นสามารถวางตามทิศทางการรับน้ำหนักที่หลากหลาย
4. ข้อเสียหลัก:
(1) กระบวนการถูก จำกัด ให้อยู่ในโครงสร้างกลวงกลม
(2) เส้นใยไม่ได้จัดเรียงอย่างง่ายดายและถูกต้องตามทิศทางตามแนวแกนของส่วนประกอบ
(3) ต้นทุนที่สูงขึ้นของการปั้นบวก Mandrel สำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างขนาดใหญ่
(4) พื้นผิวด้านนอกของโครงสร้างไม่ใช่พื้นผิวแม่พิมพ์ดังนั้นสุนทรียศาสตร์จึงแย่ลง
(5) การใช้เรซิ่นความหนืดต่ำจำเป็นต้องให้ความสนใจกับคุณสมบัติทางกลและประสิทธิภาพด้านสุขภาพและความปลอดภัย
การใช้งานทั่วไป: ถังเก็บสารเคมีและท่อ, กระบอกสูบ, ถังหายใจนักดับเพลิง

การปั้นปั้น
1. คำอธิบายวิธี: จากตัวยึดกระสวยที่ดึงออกมาพร้อมกับกาวผ่านแผ่นทำความร้อนในแผ่นทำความร้อนเพื่อให้เรซิ่นเสร็จสมบูรณ์ในการแทรกซึมของเส้นใยและควบคุมปริมาณเรซิ่นและในที่สุดวัสดุจะได้รับการรักษาในรูปร่างที่ต้องการ รูปร่างของผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการบ่มคงที่นี้จะถูกตัดเป็นกลไกความยาวที่แตกต่างกัน เส้นใยยังสามารถเข้าสู่แผ่นร้อนในทิศทางอื่นนอกเหนือจาก 0 องศา การอัดขึ้นรูปและการปั้นแบบยืดเป็นกระบวนการผลิตอย่างต่อเนื่องและผลิตภัณฑ์ตัดขวางผลิตภัณฑ์มักจะมีรูปร่างคงที่ทำให้สามารถเปลี่ยนแปลงได้เล็กน้อย จะผ่านแผ่นร้อนของวัสดุที่มีการเปียกชื้นและแพร่กระจายไปยังแม่พิมพ์ในการบ่มทันทีแม้ว่ากระบวนการดังกล่าวจะต่อเนื่องน้อยกว่า แต่สามารถบรรลุการเปลี่ยนแปลงรูปร่างหน้าตัด
2. การเลือกวัสดุ:
เรซิ่น: โดยปกติอีพ็อกซี่โพลีเอสเตอร์เอสเตอร์ที่ใช้โพลีเอทิลีนและเรซินฟีนอลิก ฯลฯ
ไฟเบอร์: ไม่มีข้อกำหนด
วัสดุหลัก: ไม่ได้ใช้กันทั่วไป
3. ข้อดีหลัก:
(1) ความเร็วในการผลิตที่รวดเร็วเป็นวิธีที่ประหยัดและสมเหตุสมผลในการเปียกและการบ่มวัสดุ
(2) การควบคุมเนื้อหาเรซินที่แม่นยำ
(3) การลดต้นทุนไฟเบอร์ไม่มีกระบวนการทอผ้าระดับกลาง
(4) คุณสมบัติเชิงโครงสร้างที่ยอดเยี่ยมเนื่องจากการรวมกลุ่มของเส้นใยถูกจัดเรียงเป็นเส้นตรงเศษส่วนปริมาณเส้นใยจึงสูง
(5) พื้นที่การแทรกซึมของเส้นใยสามารถปิดผนึกได้อย่างสมบูรณ์เพื่อลดการปล่อยสารระเหย
4. ข้อเสียหลัก:
(1) กระบวนการ จำกัด รูปร่างของหน้าตัด
(2) ค่าใช้จ่ายในการทำความร้อนที่สูงขึ้น
5. การใช้งานทั่วไป: คานและโครงถักของโครงสร้างที่อยู่อาศัย, สะพาน, บันไดและรั้ว

กระบวนการถ่ายโอนเรซิ่น (RTM)
1. คำอธิบายของวิธีการ: เส้นใยแห้งถูกวางไว้ในแม่พิมพ์ที่ต่ำกว่าซึ่งสามารถกดล่วงหน้าเพื่อให้เส้นใยพอดีกับรูปร่างของแม่พิมพ์ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และถูกผูกไว้ จากนั้นแม่พิมพ์ส่วนบนจะถูกจับบนแม่พิมพ์ด้านล่างเพื่อสร้างโพรงจากนั้นเรซินจะถูกฉีดเข้าไปในโพรง การฉีดเรซิ่นที่ช่วยสูญญากาศและการแทรกซึมของเส้นใยหรือที่รู้จักกันในชื่อการฉีดเรซิ่นที่ใช้สูญญากาศ (VARI) มักใช้ เมื่อการแทรกซึมของเส้นใยเสร็จสมบูรณ์วาล์วแนะนำเรซิ่นจะถูกปิดและคอมโพสิตจะหายขาด การฉีดเรซิ่นและการบ่มสามารถทำได้ทั้งที่อุณหภูมิห้องหรือภายใต้สภาวะความร้อน
2. การเลือกวัสดุ:
เรซิ่น: โดยปกติอีพ็อกซี่โพลีเอสเตอร์โพลีไวนิลเอสเตอร์และเรซินฟีนอลิกเรซินบิสมolalimideสามารถใช้ที่อุณหภูมิสูงได้
ไฟเบอร์: ไม่มีข้อกำหนด เย็บไฟเบอร์เหมาะสำหรับกระบวนการนี้เนื่องจากช่องว่างระหว่างชุดเส้นใยนั้นเอื้อต่อการถ่ายโอนเรซิ่น มีเส้นใยที่พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษสามารถส่งเสริมการไหลของเรซิ่น
วัสดุหลัก: โฟมเซลลูลาร์ไม่เหมาะสมเพราะเซลล์รังผึ้งจะเต็มไปด้วยเรซินและความดันจะทำให้โฟมยุบ
3. ข้อดีหลัก:
(1) เศษส่วนปริมาตรเส้นใยที่สูงขึ้นรูพรุนต่ำ
(2) สภาพแวดล้อมการดำเนินงานด้านสุขภาพและความปลอดภัยที่สะอาดและเป็นระเบียบเนื่องจากเรซินถูกปิดผนึกอย่างสมบูรณ์
(3) ลดการใช้แรงงาน
(4) ด้านบนและด้านล่างของชิ้นส่วนโครงสร้างเป็นพื้นผิวหล่อซึ่งง่ายสำหรับการรักษาพื้นผิวที่ตามมา
4. ข้อเสียหลัก:
(1) แม่พิมพ์ที่ใช้ร่วมกันมีราคาแพงหนักและค่อนข้างใหญ่เพื่อที่จะทนต่อแรงกดดันมากขึ้น
(2) จำกัด เฉพาะการผลิตชิ้นส่วนขนาดเล็ก
(3) พื้นที่ที่ไม่ได้รับการขนานสามารถเกิดขึ้นได้อย่างง่ายดายส่งผลให้เกิดเศษซากจำนวนมาก
5. แอพพลิเคชั่นทั่วไป: กระสวยอวกาศขนาดเล็กและซับซ้อนและชิ้นส่วนรถยนต์, ที่นั่งรถไฟ