Lang fiberforsterket termoplast (LFRT) brukes til høypresterende sprøytestøpeapplikasjoner. Selv om LFRT-teknologien gir god styrke, stivhet og slagegenskaper, spiller behandlingen av dette materialet en viktig rolle for å bestemme hvilken ytelse den endelige delen kan oppnå.
For å kunne formet LFRT, er det nødvendig å forstå noen av deres unike egenskaper. Forstå forskjellene mellom LFRT og konvensjonell forsterket termoplast har drevet utviklingen av utstyr, design og prosesseringsteknologi for å maksimere verdien og potensialet til LFRT.
Forskjellen mellom LFRT og tradisjonelle hakkede korte glassfiberforsterkede kompositter ligger i fiberens lengde. I LFRT er lengden på fiberen den samme som lengden på pellet. Dette skyldes at de fleste LFRT er produsert ved pultrusion i stedet for ren sammensetning. Ved LFRT-fremstilling trekkes en kontinuerlig slep av glassfiberfugl først inn i en dør som skal belegges og impregneres med harpiks. Etter å ha kommet ut av dysen, blir den kontinuerlige stripen av forsterkende plast hakket eller pelletert, vanligvis kutt i lengde på 10 ~ 12 mm. I kontrast inneholder konvensjonelle korte glassfiberkompositter bare hakkede tråder med en lengde på 3 til 4 mm, som ytterligere reduseres i lengde til mindre enn 2 mm i ekstruder av skjærtype.
LFRT fremstilles vanligvis ved hjelp av en pultrusjonsprosess, impregnering av kontinuerlige glassfiberbunter med harpiks, og deretter kutte dem i lange pellets. Glassfiberlengden tilsvarer lengden på pellet.
Fiberlengden i LFRT-pellets bidrar til å forbedre de mekaniske egenskapene til LFRT - økt slagfasthet eller seighet samtidig som stivheten opprettholdes. Så lenge fibrene holder lengden under formingsprosessen danner de et "indre skjelett" som gir ypperlige mekaniske egenskaper. En dårlig støpeprosess kan imidlertid gjøre lange fiberprodukter til korte fibermaterialer. Hvis fiberens lengde er kompromittert under formingsprosessen, er det ikke mulig å oppnå nivået på ytelse som kreves.
Figur før og etter termisk dekomponering av injeksjonsstøpte deler. Lysfargen er det indre skjelettet som dannes av de lange fibre etter at harpiksen brenner av, og skjelettet beholder formen på delen. For å opprettholde fiberlengden under LFRT-støping, er det tre viktige aspekter å vurdere: sprøytestøpe maskin, del og støpeform og bearbeidingsforhold.
01 Forholdsregler for utstyr
Et vanlig spørsmål om LFRT-behandling er om det er mulig for oss å forme disse materialene ved hjelp av eksisterende sprøytestøpeutstyr. I de aller fleste tilfeller kan utstyr for å lage stiftfiberkompositter også brukes til å forme LFRT. Mens typisk stiftfiberstøpeutstyr er tilfredsstillende for de fleste LFRT-deler og -produkter, kan enkelte modifikasjoner på utstyret være bedre for å opprettholde fiberlengden.
En universalskrue med en typisk "følingskompresjonsmåling" -del er ideell for denne prosessen, og fibernedbrytende skjær kan reduseres ved å redusere kompresjonsforholdet til måleseksjonen. Meteringsseksjonens kompresjonsforhold på ca. 2: 1 er det beste for LFRT-produkter. Fremstilling av skruer, fat og andre komponenter fra spesielle metalllegeringer er ikke nødvendig fordi LFRT-slitasje ikke er så stor som konvensjonelle hakkede glassfiberforsterkede termoplaster.
Et annet utstyr som kan ha nytte av designoversikten, er dysespissen. Noen termoplast er lettere å tippe med en invertert konisk dyse som skaper en høy grad av skjær som materialet injiseres i formhulen. Imidlertid kan denne dysespissen betydelig redusere fiberlengden til fiberkompositten. Det anbefales derfor å bruke en 100% "free-flow" spissdysespiss / ventilsammenstilling som gir lett tilgang til lange fibre gjennom dysen. I tillegg bør diameteren til dysen og porthullene være 5,5 mm (0.250in) eller mer i løs størrelse og har ingen skarpe kanter. Det er viktig å forstå hvordan materialet strømmer gjennom sprøytestøpeutstyret, og hvor det er bestemt at skjæringen vil bryte fiberen.
02 Deler og mold design
God del og muggdesign bidrar også til å holde fiberlengden på LFRT. Eliminerer skarpe hjørner rundt en del av kanten, inkludert ribber, sjefer og andre funksjoner, unngår unødvendig stress i den støpte delen og reduserer slitasje på fiber. Deler skal være ensartet veggtykkelse nominell veggdesign. Større endringer i veggtykkelse resulterer i inkonsekvent fylling og uønsket fiberorientering i delen. Hvor tykkere eller tynnere er nødvendig, bør abrupte endringer i veggtykkelse unngås for å unngå dannelse av områder med høy skjær som kan skade fibrene og bli en kilde til spenningskonsentrasjon. Forsøk vanligvis å åpne porten i tykkere veggen og strømme til den tynne delen, og fyllingsenden holdes i den tynne delen. Vanlige gode retningslinjer for plastdesign tyder på at holde veggtykkelsen under 4 mm vil gi god, jevn strømning og redusere muligheten for nedbør og hulrom. For LFRT-komplekser er den optimale veggtykkelsen typisk rundt 3 mm (0,120 in) og minimumstykkelsen er 2 mm (0,080 in). Når veggtykkelsen er mindre enn 2 mm, øker sannsynligheten for brudd av fiberen av materialet etter å ha kommet inn i formen.
Deler er bare ett aspekt av designet, og det er også viktig å vurdere hvordan materialet kommer inn i formen. Når løpere og portene fører materialet inn i hulrommet, kan det oppstå en betydelig fiberfeil i disse områdene uten riktig design.
Ved utforming av en form som brukes til å forme LFRT-forbindelser, er en full filetløper den beste, med en minste diameter på 5,5 mm (0,250in). I tillegg til fullrunner, vil enhver annen form for løper ha skarpe hjørner, de vil øke stresset under støpeprosessen for å undergrave glassfiberforsterkningen. Hot runner systemer med åpne løpere er akseptable. Den minste tykkelsen på porten skal være 2 mm (0,080in). Hvis mulig, finn porten langs en kant som ikke hindrer strømmen av materiale inn i hulrommet. Sprue på delflaten vil kreve 90 ° rotasjon for å forhindre brudd på fiberen og redusere mekaniske egenskaper. Til slutt, vær oppmerksom på plasseringen av sveiselinjene og hvordan de påvirker området under belastning (eller stress) når delen brukes. Fusjonslinjen skal flyttes til området der spenningsnivået forventes å være lavere med en rimelig utforming av porten.
Datafyllingsanalyse kan hjelpe deg med å finne ut hvor disse smeltbare koblingene er plassert. Strukturell endelig elementanalyse (FEA) kan brukes til å sammenligne plasseringen av høy spenning med plasseringen av sammenløpslinjen som bestemt under fyllingsanalysen. Det skal bemerkes at disse komponentene og mold design er bare forslag. Det er mange eksempler på komponenter som har tynne vegger, varierende veggtykkelser og delikate eller fine egenskaper som gir god ytelse med LFRT-kompositter. Men jo lenger bort fra disse forslagene, desto mer tid og krefter er viet til å sikre de fulle fordelene ved lang fiberteknologi.
03 Behandlingsdesign
Behandlingsforhold er nøkkelen til LFRT-suksess. Så lenge de riktige bearbeidingsbetingelsene er benyttet, er det mulig å benytte konvensjonelle sprøytestøpe maskiner og tilrettelagte forme for de fremstilte LFRT-komponentene. Med andre ord, selv med riktig utstyr og muggdesign, kan fiberlengden lide hvis dårlige behandlingsforhold brukes. Dette krever å forstå betingelsene som fiberen vil møte under formingsprosessen og å identifisere området som vil forårsake overdreven skjæring av fiberen.
Først må du kontrollere tilbake trykk. Høyt tilbaketrykk innfører betydelige skjærkrafter på materialet, noe som reduserer fiberlengden. Med tanke på at man starter med null tilbaketrykk og øker det bare for å la skruen trekke seg jevnt under fôring, er et baktrykk på 1,5-2,5 bar (20-50 psi) vanligvis tilstrekkelig for å oppnå en konsistent mat.
Høy skruehastighet har også bivirkninger. Jo raskere skruen roterer, desto mer sannsynlig er det for det faste og usmeltede materialet å komme inn i kompresjonsdelen av skruen som forårsaker fiberskade. I likhet med anbefalingene for tilbaketrykk, prøv å holde rotasjonshastigheten på det laveste nivået som er nødvendig for å stabile fylle skruen. Ved dannelse av LFRT-komplekser er skruthastigheter på 30-70 r / min vanlige.
Under sprøytestøping skjer smelter gjennom to interaksjonsfaktorer: skjær og varme. Fordi målet er å beskytte lengden på fiberen i LFRT ved å redusere skjær, vil det være behov for mer varme. Avhengig av harpikssystemet, er temperaturen ved hvilken LFRT-kompositten behandles typisk 10-30 ° C høyere enn konvensjonelle støpeforbindelser.
Men før du bare øker sylindertemperaturen helt, vær oppmerksom på reversering av tønnstemperaturfordelingen. Vanligvis stiger tønnstemperaturen når materialet beveger seg fra tippen til dysen, men for LFRT anbefales det å ha høyere temperatur på tippen. Den inverterte temperaturfordeling myker og smelter LFRT-pelletsene før de går inn i kompresjonsdelen med høy skjæreskrue, og derved letter fiberlengden.
Det endelige notatet om behandling innebærer bruk av sikkerhetskopieringsmateriale. Sliping av en støpt del eller dyse resulterer vanligvis i en lavere fiberlengde, slik at tilsetningen av reservemateriale kan påvirke den totale fiberlengden. For ikke å redusere de mekaniske egenskapene vesentlig, anbefales det å returnere maksimal mengde materiale til 5%. En høyere mengde resirkulert materiale vil ha en negativ innvirkning på mekaniske egenskaper som slagstyrke.
