Sợi thủy tinh gia cố bằng sợi dài (LFRT) đang được sử dụng cho các ứng dụng ép phun có tính chất cơ học cao. Mặc dù công nghệ LFRT có thể cung cấp các đặc tính sức mạnh, độ cứng và tác động tốt, việc xử lý tài liệu này đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định cách thức phần cuối cùng có thể thực hiện.
Để định hình thành công LFRT, cần hiểu một số tính năng độc đáo của chúng. Hiểu được sự khác biệt giữa LFRT và nhựa nhiệt dẻo được gia cố thông thường đã thúc đẩy sự phát triển của thiết bị, thiết kế và công nghệ chế biến để tối đa hóa giá trị và tiềm năng của LFRT.
Sự khác biệt giữa LFRT và vật liệu tổng hợp sợi thủy tinh ngắn, cắt nhỏ truyền thống nằm trong chiều dài của các sợi. Trong LFRT, chiều dài của sợi giống như chiều dài của viên. Điều này là bởi vì hầu hết các LFRT được sản xuất bởi pultrusion chứ không phải là loại hỗn hợp cắt.
Trong quá trình sản xuất LFRT, các sợi sợi thủy tinh liên tục lần đầu tiên được đúc thành một khuôn để phủ và ngâm tẩm nhựa. Sau khi thoát chết, các dải liên tục được cắt nhỏ hoặc băm nhỏ, thường Cắt theo chiều dài 10-12mm. Ngược lại, các vật liệu tổng hợp sợi thủy tinh ngắn truyền thống chỉ chứa các sợi xắt nhỏ có chiều dài từ 3 đến 4 mm và chiều dài của chúng tiếp tục giảm xuống còn ít hơn 2 mm trong các máy đùn kiểu cắt.
Chiều dài sợi trong bột viên LFRT giúp cải thiện các tính chất cơ học của LFRT - tăng sức đề kháng tác động hoặc độ dẻo dai trong khi duy trì độ cứng. Miễn là các sợi được giữ trong chiều dài trong quá trình đúc, chúng sẽ tạo thành một "bộ xương bên trong" cung cấp các tính chất cơ học tuyệt vời. Tuy nhiên, một quá trình đúc xấu có thể biến các sản phẩm sợi dài thành vật liệu sợi ngắn. Nếu chiều dài của sợi bị tổn hại trong quá trình đúc, thì không thể đạt được mức hiệu suất yêu cầu.
Để duy trì độ dài sợi trong quá trình đúc LFRT, có ba khía cạnh quan trọng cần xem xét: máy ép phun, thiết kế một phần và khuôn, và các điều kiện chế biến.
Đầu tiên, biện pháp phòng ngừa thiết bị
Một câu hỏi thường được hỏi về xử lý LFRT là liệu chúng ta có thể sử dụng các thiết bị ép phun hiện có để định hình các vật liệu này hay không. Trong phần lớn các trường hợp, thiết bị để tạo thành vật liệu tổng hợp xơ staple cũng có thể được sử dụng để tạo thành các LFRT. Mặc dù thiết bị đúc sợi ngắn điển hình là thỏa đáng đối với hầu hết các bộ phận và sản phẩm LFRT, một số sửa đổi đối với thiết bị có thể giúp duy trì độ dài sợi tốt hơn.
Một vít phổ quát với phần "đo đếm nén thức ăn" điển hình rất phù hợp với quy trình này và việc cắt xén sợi có thể bị giảm bằng cách giảm tỷ lệ nén của phần đo sáng. Tỷ lệ nén phân đoạn 2: 1 là tối ưu cho các sản phẩm LFRT. Việc sử dụng các hợp kim kim loại đặc biệt để sản xuất đinh vít, thùng và các bộ phận khác là không cần thiết vì mặc LFRT không lớn bằng nhựa nhiệt dẻo sợi thủy tinh được cắt nhỏ truyền thống.
Một thiết bị khác có thể hưởng lợi từ việc đánh giá thiết kế là đầu vòi phun. Một số vật liệu nhựa nhiệt dẻo dễ dàng hơn với máy có đầu vòi phun giảm dần ngược, tạo ra mức độ cắt cao khi vật liệu được bơm vào khoang khuôn. Tuy nhiên, lời khuyên vòi phun như vậy làm giảm đáng kể độ dài sợi của vật liệu tổng hợp sợi dài. Do đó, khuyến nghị sử dụng một đầu vòi phun có rãnh / van lắp ráp 100% "dòng chảy tự do" thiết kế cho phép các sợi dài dễ dàng đi qua vòi phun vào thành phần.
Ngoài ra, đường kính của vòi phun và lỗ cổng phải có kích thước rời 5,5 mm (0,50 in) trở lên và không có cạnh sắc nét. Điều quan trọng là phải hiểu cách vật liệu chảy qua các thiết bị ép phun và để xác định nơi cắt sẽ phá vỡ các sợi.
Thứ hai, các bộ phận và thiết kế khuôn
Các bộ phận tốt và thiết kế khuôn cũng rất hữu ích trong việc duy trì độ dài sợi của LFRT. Loại bỏ các góc sắc nét xung quanh một phần của cạnh (bao gồm xương sườn, sếp và các tính năng khác) tránh sự căng thẳng không cần thiết trong phần đúc và giảm sự hao mòn chất xơ.
Các bộ phận phải có thiết kế tường danh nghĩa với độ dày thành đồng đều. Những thay đổi lớn hơn về độ dày thành ống có thể dẫn đến việc đóng gói không phù hợp và định hướng xơ không mong muốn trong phần. Khi độ dày phải dày hơn hoặc mỏng hơn, phải tránh thay đổi đột ngột độ dày thành tường để tránh sự hình thành các khu vực cắt cao có thể làm hỏng sợi và trở thành nguồn gốc của nồng độ ứng suất. Nó thường được cố gắng để mở cửa trong bức tường dày hơn và chảy đến phần mỏng, giữ đầu điền ở phần mỏng.
Nguyên tắc chung của thiết kế bằng nhựa tốt cho thấy rằng việc giữ độ dày thành ống nhỏ hơn 4 mm (0.160 in) sẽ thúc đẩy dòng chảy tốt và đồng đều và giảm khả năng chìm và khoảng trống. Đối với các hợp chất LFRT, độ dày tường tối ưu thường là khoảng 3 mm (0.120 in) và độ dày tối thiểu là 2 mm (0.080 in). Khi độ dày thành nhỏ hơn 2 mm, xác suất của các sợi gãy sau khi vào khuôn tăng lên.
Các bộ phận chỉ là một khía cạnh của thiết kế, và nó cũng quan trọng để xem xét cách vật liệu đi vào khuôn. Khi người chạy và cửa dẫn hướng vật liệu vào trong khoang, một lượng lớn chất xơ có thể xảy ra ở những khu vực này nếu không được thiết kế đúng cách.
Khi thiết kế khuôn để tạo thành một hợp chất LFRT, Á hậu bán kính tối ưu là tối ưu với đường kính tối thiểu 5,5 mm (0,50 in). Ngoài kênh toàn diện, bất kỳ hình thức nào khác của kênh lưu lượng sẽ có góc sắc nét, sẽ làm tăng căng thẳng trong quá trình tạo hình và phá hủy hiệu ứng gia cố của sợi thủy tinh. Hệ thống Á hậu nóng với người chạy mở là chấp nhận được.
Độ dày tối thiểu của cổng phải là 2mm (0.080in). Nếu có thể, định vị cổng dọc theo cạnh không cản trở dòng chảy của vật liệu vào trong khoang. Cổng trên bề mặt của bộ phận sẽ cần phải được xoay 90 ° để ngăn chặn sự bắt đầu đứt sợi và làm suy giảm các tính chất cơ học.
Cuối cùng, chú ý đến vị trí của các đường tổng hợp và cách chúng ảnh hưởng đến khu vực nơi các bộ phận chịu tải (hoặc căng thẳng) khi được sử dụng. Đường kết hợp nên được di chuyển đến một khu vực nơi mức độ căng thẳng dự kiến sẽ thấp hơn bởi một bố cục hợp lý của cổng.
Phân tích điền máy tính có thể giúp xác định vị trí của các đường kết hợp này. Phân tích phần tử hữu hạn cấu trúc (FEA) có thể được sử dụng để so sánh vị trí của ứng suất cao và vị trí của dòng hợp lưu được xác định trong phân tích điền.
Cần lưu ý rằng các bộ phận và thiết kế khuôn mẫu chỉ là khuyến nghị. Có rất nhiều ví dụ về các thành phần có tường mỏng, biến thể độ dày của tường và các tính năng tốt hoặc mịn sử dụng các hợp chất LFRT để đạt được hiệu suất tốt. Tuy nhiên, hơn nữa từ những khuyến nghị này, càng cần nhiều thời gian và công sức để đảm bảo rằng lợi ích đầy đủ của công nghệ sợi dài được thực hiện.
Thứ ba, điều kiện chế biến
Điều kiện chế biến là chìa khóa cho sự thành công của LFRT. Miễn là các điều kiện xử lý chính xác được sử dụng, có thể sử dụng một máy ép phun có mục đích chung và một khuôn được thiết kế phù hợp để chuẩn bị các bộ phận LFRT. Nói cách khác, ngay cả với thiết bị và thiết kế khuôn mẫu thích hợp, chiều dài sợi có thể bị ảnh hưởng nếu điều kiện xử lý kém được sử dụng. Điều này đòi hỏi sự hiểu biết những gì các sợi sẽ gặp phải trong quá trình đúc và xác định các khu vực sẽ gây ra cắt sợi quá mức.
Đầu tiên, theo dõi áp suất ngược. Áp lực ngược cao giới thiệu lực cắt lớn trên vật liệu sẽ làm giảm chiều dài sợi. Xem xét việc bắt đầu từ áp suất ngược và chỉ tăng cho đến khi vít được rút lại đồng đều trong quá trình cho ăn, sử dụng áp suất ngược từ 1,5 đến 2,5 bar (20 đến 50 psi) thường đủ để có được ăn phù hợp.
Tốc độ vít cao cũng có tác dụng phụ. Vít quay càng nhanh, vật liệu rắn và không bị đẩy càng có khả năng xâm nhập vào phần nén vít và gây hư hỏng xơ. Tương tự như các khuyến nghị cho áp suất ngược, nó nên được giữ càng nhanh càng tốt để ổn định tối thiểu cần thiết để lấp đầy vít. Khi đúc các hợp chất LFRT, tốc độ vít từ 30 đến 70 r / phút là phổ biến.
Trong quá trình ép phun, sự tan chảy xảy ra thông qua hai yếu tố tác động cùng nhau: cắt và nhiệt. Vì mục đích là để bảo vệ chiều dài của sợi trong LFRT bằng cách giảm lực cắt, cần có nhiều nhiệt hơn. Theo hệ thống nhựa, nhiệt độ của hợp chất LFRT được xử lý thường cao hơn từ 10-30 ° C so với hợp chất đúc thông thường.
Tuy nhiên, trước khi chỉ đơn giản là tăng nhiệt độ thùng tất cả các thời gian, chú ý đến sự đảo ngược của phân phối nhiệt độ thùng. Thông thường, nhiệt độ thùng tăng khi vật liệu di chuyển từ phễu vào vòi phun, nhưng đối với LFRT, nhiệt độ cao hơn ở phễu. Sự đảo ngược sự phân bố nhiệt độ cho phép các viên LFRT làm mềm và tan chảy trước khi vào phần nén vít cắt cao, do đó tạo điều kiện duy trì chiều dài sợi.
