탄소 섬유 곰팡이의 성능을 향상시키는 방법?

I. 원료 시스템 최적화 : "소스"에서 기본 성능 향상

탄소 섬유 몰드의 코어 원료에는 탄소 섬유 강화 재료, 수지 매트릭스 및 첨가제가 포함됩니다. 이러한 재료의 선택은 금형의 기본 성능을 직접 결정하고 금형의 응용 시나리오 (온도, 압력 및 제품 정밀 요구 사항)에 따라 조정해야합니다.

 

 

탄소 섬유 강화 재료

강도/강성 개선 및 최적화 LAY - UP 효율 : High - 모듈러스 탄소 섬유 (예 : T800 및 T1100 등급 탄소 섬유)를 선택하십시오. 기존의 T700과 비교하여, 이들은 곰팡이 강성을 20% -30% 증가시키고 성형 중에 변형을 감소시킬 수 있습니다.

하이브리드 섬유 강화 : 소량의 유리 섬유 또는 아라미드 섬유를 로컬 높이 - 응력 영역 (예 : 곰팡이 가장자리, 이별 표면)에 통합하여 비용 및 충격 저항을 균형을 유지합니다.

섬유 형태 최적화 : 단방향 (UD) 직물을 사용하여 특정 방향에서 강도를 향상 시키거나 여러 - 축 직물 (예 : ± 45도, 90도)을 사용하여 등방성을 달성하고 국소 응력 농도를 피하십시오.

기능 첨가물 추가 : 나노 - 크기의 실리카 (SIO₂) 또는 질화물 (BN) 입자를 통합하여 수지의 열전도율 (곰팡이 가열/냉각 효율) 및 내마모성을 향상시킵니다.

 

핵심 재료/액세서리 (곰팡이 무게 감소 및 로컬 지원 성능 향상)

대형 - 스케일 몰드 (예 : 풍력 터빈 블레이드 곰팡이, 자동차 섀시 몰드), 가벼운 폼 코어 (예 : PMI 폼) 또는 벌집 코어는 내부에 내장 될 수 있습니다. 이것은 좌굴 저항을 개선하면서 강성을 감소시키지 않고 곰팡이 무게를 30% -50% 줄입니다. 금속 인서트 (예 : 알루미늄 합금, 스테인리스 스틸)는 내마모성 및 밀봉 정밀도를 향상시키기 위해 이별 표면에 내장 될 수 있습니다.

 

II. 성형 공정 향상 : 곰팡이 정밀도 및 내부 품질 향상

1. Prepreg 성형 공정 최적화 (주류 프로세스)

Prepreg 성형 (Autoclave Molding 및 진공 백 몰딩 포함)은 높은 - 엔드 카본 섬유 몰드의 주요 제조 방법입니다. 핵심 최적화 지점은 다음과 같습니다.

(1) LALE - UP 설계 및 실행

금형 응력 시뮬레이션 (예 : 유한 요소 분석, FEA)을 기반으로 LALE - UP 시퀀스를 설계하십시오. 예를 들어, UD 패브릭 층의 수를 높음 - 응력 영역에서 늘리고 "층간 주름을 피하기 위해"스텝 형 레이 - Up "을 사용하십시오.

배치 중 환경 습도 (50% RH 이상) 및 온도 (20 - 25도)를 제어하여 Prepreg 수분 흡수 및 내부 버블 형성을 방지합니다. 보조 압축에 "스크레이퍼 + 롤러"를 사용하고 2-3 층마다 중간 압축을 수행하여 다공성을 줄입니다 (표적 다공성은 1%이상 또는 동일).

 

(2) 경화 매개 변수의 정확한 제어

"세그먼트 가열 곡선 곡선", 예를 들어 : 저온 (60 - 80도) 1-2 시간 동안 (휘발성 구성 요소를 제거하기 위해) → 경화 온도 (수지 유형에 의해 결정된 120-180도, 3-4 시간) → 느린 냉각 (2도, 내부의 냉각 속도)을 유지하기 위해 보유합니다.

오토 클레이브 성형 동안 압력 균일 성 (0.5-0.8mpa)을 제어하고 "압력 센서"를 사용하여 몰드 표면 압력을 실시간으로 모니터링하여 부족한 국소 압력으로 인한 결함을 방지하십시오.

 

2. 고급 성형 기술 채택

수지 전달 성형 (RTM) 공정 : 복잡한 구조 (예 : 갈비뼈 및 홈이있는 곰팡이)가있는 금형에 적합합니다. 수지는 저압에서 미리 형성된 섬유 블랭크에 주입하여 수동 평신도 - UP의 오차를 줄이고, 곰팡이 치수 정밀도 (공차 ± 0.1mm)를 개선하고 더 부드러운 표면 (RA보다 작거나 0.8μm)을 달성 할 수 있습니다.

ATP (Automated Tow Placement)/ATL (Automated Tape Laying) 기술 : 대형 - 스케일 금형 (예 : Aero - 엔진 Nacelle Molds), 자동 견인 배치 기계 (ATL) 또는 테이프 레이싱 머신 (AFP)은 정확한 탄소 섬유 배치를 달성하는 데 사용됩니다 (위치 정확도 ± 0.5mm). 이는 수동 LALE - UP의 편차를 피하고 LALE - UP 효율과 일관성을 향상시키고 인간 운영으로 인한 성능 변동을 줄입니다.

III. 포스트 강화 - 처리 및 표면 수정 : 내구성 및 사용자 경험 향상

1. 정밀 가공 (차원 정밀 개선)

경화 후, 곰팡이 공차가 설계 요구 사항을 충족시키기 위해 표면, 위치 구멍 및 장착 홈과 같은 주요 부품의 경우 CNC 가공 (다이아몬드 도구 사용)을 통해 금형을 다듬어야합니다 (예 : 0.05mm/m보다 적은 표면 평탄도를 이별).

몰드 캐비티 표면에서 "미세 연마"를 수행하십시오 : 습식 - 드라이 샌딩 용 800#, 1200#및 2000#Sandpaper를 순차적으로 사용한 다음, 연마 페이스트 (예 : Alumina Polishing Paste)로 거울 연마를 수행하십시오. 최종 표면 거칠기는 0.2μm보다 작거나 동일하게 감소하여 높은 - 정밀 제품 (예 : 광학 부품, 항공 우회 구조 부품)의 성형 요구를 충족시킬 수 있습니다.

 

2. 표면 코팅 변형 (기능 향상)

방출 코팅 : 폴리 테트라 플루오로 에틸렌 (PTFE) 코팅 또는 실리콘 - 기반 릴리스 제제를 적용하여 생성물과 금형 사이의 접착력을 줄이고, 낮은 방출력 (생성물 손상 또는 곰팡이 표면 스크래치를 피하기 위해), 코팅 내마모성 (500 개 이상의 방출 사이클을 견딜 수 있음)을 향상시킵니다.

마모/부식 - 저항성 코팅 : 부식성 수지 (예 : 특정 에폭시, 비닐 에스테르 수지)와 접촉하는 곰팡이의 경우, 세라믹 코팅 (예 : AG, Allox, Zro₂, Zro₂, Zro₂) 또는 Cermet 코팅 (예 : CRN)을 적용하여 표면 경도 (800보다 큰 HV) 및 화학 저항성을 개선합니다.

열 전도성 코팅 : 그래 핀 열전 전도성 코팅을 금형 공동 또는 후면에 바릅니다. 이것은 열전도율 (기존 수지의 0.2W/(m · k)에서 1-2W/(m · k)로 증가하고 성형 중에 열 전달을 가속화하며 제품 경화주기를 단축시킨다 (생산 효율을 15%-20%향상시킨다).

 

 

3. 내부 결함 수리 (구조적 무결성 향상)

경화 후 검출 된 작은 기공의 경우 (예 : 직경<0.5mm), use the "resin infusion + vacuum degassing" method for repair: inject low-viscosity epoxy resin (with curing agent added) into the pores, remove bubbles in a vacuum environment, and then cure at low temperature to restore local strength.

인터레이어 박탈 결함의 경우 "초음파 테스트 위치 + 탄소 섬유 패치 수리": 사암과 분리 된 영역의 표면을 청소하고, 결함 영역보다 2-3 배 더 큰) 사전 핫 프레스 (EG, Hot Press Iron)를 통해 치료 한 영역의 강도가 원래 구조의 90% 이상을 보장합니다.

IV. 구조 설계 최적화 : 응용 시나리오 일치 및 응력 집중 감소

탄소 섬유 몰드의 구조 설계는 제품 모양, 성형 공정 (예 : 곰팡이 개방/닫는 방법, 난방/냉각 요구 사항) 및 응용 환경 (예 : 온도, 압력)을 고려해야합니다. 설계를 통한 최적화는 응력 집중력을 줄이고 전반적인 성능을 향상시킵니다.

1. 날카로운 구조를 피하고 필레와 전환을 최적화합니다

곰팡이 공동의 모서리에 충분히 큰 필레 (R이 3mm 이상)와 갈비뼈의 뿌리를 설계하여 날카로운 각도로 인한 응력 농도를 피하십시오 (균열은 날카로운 각도에서 형성되기 쉽다).

곰팡이 두께 전이 영역 (1 : 5보다 작은 두께 변화 속도)에 "점진적인 변화 설계"를 채택하여 갑작스런 두께 증가/감소로 인해 고르지 않은 경화 수축 (쉽게 휘파람을 유발합니다)을 방지합니다.

2. 온도 안정성을 향상시키기 위해 가열/냉각 시스템을 통합합니다

정밀한 온도 제어 (예 : 복합 재료 핫도 - 프레스 성형 금형), 금속 가열 튜브 (예 : 스테인레스 스틸 가열 튜브) 또는 냉각 채널 (예 : 구리 채널)이 필요한 금형의 경우. 곰팡이 표면 온도 균일 성 (온도 차이는 ± 2도 이상)을 보장하기 위해 50-80mm로 채널 간격을 제어하고 국소 온도 차이로 인한 제품 결함을 피하십시오.

가열/냉각 매체의 원활한 순환을 보장하고 온도 제어 응답 속도를 향상시키기 위해 "죽은 구역"(예 : 닫힌 모서리)을 피하는 채널을 설계합니다.

3. 곰팡이지지 및 위치 향상

큰 - 스케일 곰팡이의 바닥에서 "강화 갈비뼈"또는 "지지 발"(1.5m 이상)을 설계하여 Hoisting 또는 사용 중 - 체중으로 인한 변형을 방지합니다.

곰팡이 개방/닫기 금형의 경우 정확한 위치 제작 메커니즘 (예 : 가이드 기둥, 가이드 부시)을 설계하십시오. 곰팡이 개방/닫는 동안 중심을 보장하고 표면 오정렬을 구별하여 발생하는 제품 플래시를 피하기 위해 가이드 기둥과 가이드 덤불 사이의 적합 통관을 제어하십시오.

4. 금형 저장 요구 사항

직사광선을 피하기 위해 건조하고 일정한 - 온도 환경 (온도 15 - 25도, 습도는 50% RH보다 적거나 50%에 해당)에 곰팡이를 저장합니다 (수지 노화 방지). 전용 브래킷을 사용하여 큰 - 스케일 금형을 지원하여 장기 압력으로 인한 변형을 피하십시오.