نظرة عامة على عمليات التشكيل المركب والتطبيقات

1. وضع اليد

مبدأ: يتم وضع الأقمشة الليفية (على سبيل المثال ، الألياف الزجاجية ، ألياف الكربون) يدويًا على قالب ، مطلي بالراتنج (على سبيل المثال ، الايبوكسي ، البوليستر) ، وتدحرجت لإزالة فقاعات الهواء قبل المعالجة في درجة حرارة الغرفة أو تحت الحرارة.
المزايا: المعدات البسيطة ، التكلفة المنخفضة ، مناسبة للإنتاج الصغير والأشكال المعقدة (على سبيل المثال ، أجسام القوارب ، المنحوتات).
عيوب: يعتمد بشكل كبير على مهارات المشغل ، وجودة المنتج غير المتسقة ، والمسامية العالية ، والخصائص الميكانيكية المنخفضة.
التطبيقات: اليخوت ، خزانات التخزين ، المكونات المزخرفة المعمارية.

2. الرش

مبدأ: يرفع مسدس الرش في وقت واحد الألياف المفرومة والراتنج على قالب ، يليه الضغط والمعالجة.
المزايا: كفاءة أعلى من وضع اليد ، مناسبة للأجزاء المجوفة أو المنحنية.
عيوب: محتوى الألياف المنخفض ، انخفاض القوة ، انبعاثات عالية المركبات العضوية المتطايرة (المركبات العضوية المتطايرة).
التطبيقات: لوحات هيكل السيارات ، أحواض الاستحمام ، قذائف بسيطة.

3. صب الفراغ

مبدأ: بعد وضع الألياف والراتنج ، تغطي كيس فراغ الجزء ، ويتم إخلاء الهواء لضغوط المادة وتعزيز تدفق الراتنج ، مما يضمن عدد أقل من الفراغات.
المزايا: كثافة المواد الأعلى من وضع اليد ، المسامية السفلية ، الخصائص الميكانيكية المحسنة.
عيوب: يتطلب معدات الفراغ ويتضمن عملية أكثر تعقيدًا.
التطبيقات: مكونات الطيران الصغيرة ، التعزيز الموضعي في شفرات توربينات الرياح.

4. صب الأوتوكلاف

مبدأ: يتم وضع طبقة مسبقة (الألياف التي تم تنشيطها مسبقًا بالراتنج) داخل الأوتوكلاف وشفائها تحت درجة حرارة عالية وضغط.
المزايا: كثافة المواد العالية ، خصائص ميكانيكية ممتازة ، مثالية للتطبيقات عالية الأداء.
عيوب: معدات باهظة الثمن ، استهلاك عالية الطاقة ، دورة إنتاج طويلة.
التطبيقات: أجنحة الطائرات ، هياكل الأقمار الصناعية ، مكونات سيارة السباق.

5. صب راتنج نقل (RTM)

مبدأ: يتم وضع تشكيلات الألياف الجافة داخل قالب مغلق ، ويتم حقن الراتنج لتشريب الألياف قبل المعالجة.
المزايا: الانتهاء من السطح العالي ، محتوى الألياف القابلة للتحكم ، مناسبة للهياكل المعقدة.
عيوب: ارتفاع تكاليف العفن ، يتطلب التحكم الدقيق في تدفق الراتنج.
المتغيرات: RTM عالية الضغط (HP-RTM) ، RTM بمساعدة الفراغ (VARTM).
التطبيقات: الأجزاء الهيكلية للسيارات ، جسم الطائرة الطائرات بدون طيار.

6. صب الضغط

مبدأ: يتم وضع مسبقات أو مركبات صب الألواح (SMC) في قالب ساخن وضغط في الشكل.
المزايا: مناسبة للإنتاج الضخم ، والكفاءة العالية ، وجودة المنتج المتسقة.
عيوب: ارتفاع تكاليف العفن ، التحكم في اتجاه الألياف المحدودة.
التطبيقات: مصدات السيارات ، مكونات العزل الكهربائي.

7

مبدأ: تُجرى الألياف المستمرة التي يتم تشريبها بالراتنج حول مغزل في زوايا محددة قبل المعالجة.
المزايا: اتجاه الألياف المتحكم فيه ، قوة ممتازة ، مناسبة للهياكل المحورية.
عيوب: معدات معقدة ، تقتصر على الأشكال المتماثلة بالتناوب.
التطبيقات: أوعية الضغط ، خطوط الأنابيب ، أغلفة محركات الصواريخ.

8. pultrusion

مبدأ: تمر الألياف المستمرة عبر حمام الراتنج ويتم سحبها من خلال قالب ساخن لتشكيل وعلاج.
المزايا: الإنتاج المستمر ، الكفاءة العالية ، مثالية لملفات تعريف المقطع العرضي الثابت (على سبيل المثال ، قضبان ، عوارض).
عيوب: يقتصر على ملامح الخط المستقيم ، انخفاض قوة العرض.
التطبيقات: الجسر الجسر ، صواني الكابلات ، إطارات السلم.

9. وضع الألياف الآلي (AFP)

مبدأ: يضع النظام الآلي على وجه التحديد شرائط ضيقة من prepreg على قالب بعد المسارات المبرمجة ، ثم تسخين وضغط علاج الهيكل.
المزايا: دقة عالية ، كفاءة عالية ، مناسبة للأسطح المنحنية الكبيرة والمعقدة.
عيوب: معدات عالية للغاية وتكاليف المواد.
التطبيقات: جلود طائرة جسم الطائرة ، وعوارض توربينات الرياح الرئيسية.

10. الطباعة ثلاثية الأبعاد (التصنيع الإضافي)

مبدأ: ترسب طبقة تلو الأخرى باستخدام نمذجة ترسب تنصهر (FDM) أو التحقيق المشترك للألياف المستمرة (على سبيل المثال ، التكنولوجيا المميزة).
المزايا: حرية التصميم العالية ، لا حاجة إلى القوالب ، مثالية للنماذج الأولية أو الأجزاء المعقدة ذات الحجم المنخفض.
عيوب: انخفاض القوة ، والترابط الضعيف للطبقة البينية ، وعملية أبطأ.
التطبيقات: أقواس مخصصة ، نماذج هيكلية خفيفة الوزن.

عمليات صب أخرى

• قولبة حقن التفاعل (حافة): يتم حقن الراتنجات التفاعلية سريعة المعالجة في قالب ، وخاصة للمركبات القائمة على البولي يوريثين.

• صب الطرد المركزي: يستخدم قوة الطرد المركزي لتوزيع الراتنج داخل الألياف ، وهو مثالي لتصنيع الأنابيب.

• مركب صب السائبة (BMC) / مركب صب العجين (DMC): مناسبة للمكونات الكهربائية باستخدام مادة مركبة تشبه المعجون.

العوامل الرئيسية لاختيار العملية

• حجم الإنتاج: دفعات صغيرة تفضل وضع اليد أو الرش ؛ الإنتاج على نطاق واسع يفضل صب الضغط أو pultrusion.

• متطلبات الأداء: الأجزاء عالية الأداء تستخدم صب الأوتوكلاف أو AFP ؛ الحلول الفعالة من حيث التكلفة تستخدم وضع اليد.

• تعقيد الشكل: تستفيد الأسطح المنحنية المعقدة من RTM أو AFP ، بينما تناسب المقاطع العرضية المستمرة.

• نوع المواد: عادةً ما يتم تصنيع مركبات الترموسيت عن طريق صب RTM أو Autoclave ، في حين يمكن معالجة اللدائن الحرارية عن طريق طباعة ثلاثية الأبعاد أو صب الضغط.

من خلال اختيار العملية المثلى ، يمكن للمصنعين موازنة التكلفة والكفاءة والأداء لتلبية متطلبات الصناعة المتنوعة في الفضاء والسيارات والطاقة والمزيد.