Pelėsių tikslumo ir atpalaidavimo agento įtaka SMC gaminių paviršiaus kokybei

Lakštinio formavimo mišinio (SMC) formuoti gaminiai yra plačiai naudojami automobilių, aviacijos ir kitose srityse. Paviršiaus kokybė tiesiogiai lemia jų veikimą. Pelėsių tikslumas ir atpalaiduojančios medžiagos tipas yra pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos paviršiaus kokybei, o jų bendras poveikis dar nesuformavo sistemingo modelio. Šiame darbe taikomas vieno-kintamojo metodas, fiksuojami liejimo proceso parametrai ir nagrinėjama skirtingų formų tikslumo ir atpalaidavimo agentų tipų įtaka gaminių paviršiaus šiurkštumui (Ra), blizgesiui, defektų dažniui ir dydžio nuokrypiui. Išanalizuotas sinergijos mechanizmas ir išsiaiškintas optimalus proceso derinys. Rezultatai rodo, kad pelėsių tikslumas yra dominuojantis veiksnys, o atpalaiduojančios medžiagos tipas yra optimizavimo veiksnys. Didelio- tikslumo formų ir fluoro angliavandenilių atpalaidavimo agentų sinergija gali pasiekti geriausią paviršiaus kokybę. Šiame tyrime pateikiamos teorinės ir technologinės gairės, kaip gaminti aukštos kokybės -SMC produktus.

1. Įvadas

SMC yra pagamintas iš nesočiosios poliesterio dervos kaip matricos ir gali būti formuojamas taip, kad būtų pagaminti sudėtingi{0}}formos ir matmenų stabilūs gaminiai. Tobulėjant pramonės poreikiams, rinkoje keliami aukštesni SMC gaminių glotnumo, blizgesio ir vėlesnio apdorojimo reikalavimai, todėl būtina vengti tokių defektų kaip burbuliukai ir įbrėžimai.

Liejimo proceso parametrai turi tam tikrą įtaką paviršiaus kokybei, tačiau svarbesnį vaidmenį vaidina formos tikslumas ir atpalaiduojančios medžiagos tipas. Formos tikslumas tiesiogiai lemia gaminio formos atkartojimo efektą, o dėl nepakankamo tikslumo gali susidaryti šiurkštūs paviršiai ir matmenų nukrypimai; Atskyrimo priemonė, kaip izoliacinė terpė, netinkamo tipo gali sukelti problemų, tokių kaip sukibimas pelėsiais ir paviršiaus likučiai.

Daugumoje esamų tyrimų daugiausia dėmesio skiriama vienam veiksniui arba kitoms sudėtinėms medžiagoms, o sistemingų SMC tyrimų yra palyginti nedaug. Jųdviejų sąveikos taisyklės nebuvo aiškiai apibrėžtos. Remiantis tuo, šiame darbe nagrinėjama šių dviejų įtaka SMC gaminių paviršiaus kokybei ir jų sąveikos mechanizmui, optimizuojamas proceso derinys ir teikiama parama kokybės kontrolei.

2. Eksperimentinės schemos projektavimas

2.1 Eksperimentinės žaliavos ir įranga

Konkretūs eksperimente naudojamų žaliavų, įrangos, formų ir atpalaidavimo medžiagų parametrai yra tokie, kaip parodyta toliau esančioje lentelėje:

Kategorija	Tipas / specifikacija	Branduolio parametras
SMC kompozicinė medžiaga	techninė klasė	Pagrindiniai komponentai: nesočioji poliesterio derva, ne-šarminis stiklo pluoštas (ilgis 30 mm, kiekis 30 %), kalcio karbonato užpildas (40 % kiekis); Kambario temperatūros tankis 1.8 - 2.0 g/cm³; Kietėjimo temperatūra 120 - 140 laipsniai
bandymų įstaiga	Keturių-kolonų hidraulinis presas	Modelis 1000kN, naudojamas SMC liejimo procesui
	paviršiaus šiurkštumo matuoklis	Modelis TR200, naudojamas gaminio paviršiaus šiurkštumui matuoti
	blizgesio matuoklis	Modelis HG60, naudojamas gaminių paviršiaus blizgumui matuoti
	koordinačių matavimo mašina	Naudojamas gaminio dydžio nuokrypiui nustatyti
	Didelės{0}}raiškos mikroskopas	Naudojamas gaminio paviršiaus defektams stebėti
Plokščia plokštelė forma	didelio tikslumo	Ertmės matmenys: 400mm × 200mm × 3mm; Ra Mažesnis arba lygus 0,2 μm; Kietumas didesnis arba lygus HRC55; Valdymo klaida Mažiau arba lygi 0,03 mm (po poliravimo ir valymo)
	Vidutinis tikslumas	Ertmės matmenys: 400mm × 200mm × 3mm; Ra=0.4 - 0.8 μm; Kietumas HRC 45 - 55; Valdymo klaida 0.03 - 0.05mm (po poliravimo ir valymo)
	mažas tikslumas	Ertmės matmenys: 400mm × 200mm × 3mm; Ra Didesnis arba lygus 1,0 μm; Kietumas mažesnis arba lygus HRC45; Valdymo klaida Didesnė arba lygi 0,05 mm (po poliravimo ir valymo)
išorinis atpalaidavimo agentas	Silikono tipo	Modelis KL-200; Bendras tipas; Dangos kiekis 10g/m²
	Fluoro angliavandeniliai	Modelis: FC-302; PTFE tipas; Atsparus aukštai temperatūrai ir mažai likučių; Dangos kiekis: 10g/m²
	Vaškinio tipo	Modelis W-401; Sintetinis polietileno vaško tipas; Ekonominis modelis; Dangos kiekis 10g/m²

 

2.2 Bandymo proceso parametrai

Naudojant vieną{0}}kintamąjį metodą, buvo fiksuoti formų presavimo proceso parametrai: temperatūra 130 laipsnių, slėgis 600 kN, slėgio išlaikymo laikas 720 s, formos užsidarymo greitis 15 mm/s. Po 20 minučių sukietėjimo forma buvo atvėsinta ir išardyta. Kiekviena testų grupė buvo pakartota 5 kartus, o vidutinė vertė buvo paimta siekiant sumažinti klaidas.

2.3 Paviršiaus kokybės vertinimo rodikliai

Atsižvelkite į pramonės standartus ir pasirinkite 4 pagrindinius rodiklius: paviršiaus šiurkštumą (Ra), blizgesį (60 laipsnių kampas), defektų dažnį (statistiniai burbuliukai, įbrėžimai ir kt.) ir matmenų nuokrypį (atitinka ±0,3 % standartą). Visi buvo išmatuoti atitinkamais prietaisais ir paimta kelių taškų vidutinė vertė.

Paviršiaus šiurkštumas (Ra): Matuojamas šiurkštumo matuokliu. Kuo mažesnė vertė, tuo lygesnis paviršius.

Blizgesys: Matuojamas blizgesio matuokliu. Kuo didesnė vertė, tuo geresnis blizgesys.

Defektų dažnis: stebimas per mikroskopą, apskaičiuojamas pagal sugedusių gaminių proporciją.

Matmenų nuokrypis: matuojamas trijų{0}}koordinačių matavimo mašina. Kuo mažesnis nuokrypis, tuo didesnis matmenų tikslumas.

 

 

3 Testo rezultatai ir analizė

 

3.1 Formos tikslumo įtakos SMC formuotų gaminių paviršiaus kokybei dėsnis

 

Kai fluorokarbono atpalaidavimo priemonė yra fiksuota, bandymo rezultatai rodo, kad pelėsių tikslumas dominuoja paviršiaus kokybei, o kuo didesnis tikslumas, tuo geresnis efektas:

 

(1) Paviršiaus šiurkštumas:Didelio tikslumo gaminiai turi Ra=0.22 μm, vidutinio tikslumo – 0,65 μm, o mažo – 1,85 μm. Dėl formos ertmės formos atkartojimo efekto, mažo tikslumo formos gali sukelti paviršiaus šiurkštumą ir atskleisti pluoštus.

 

(2) Blizgesys:Didelio-tikslumo gaminių blizgumas yra 98GU, vidutinio-tikslumo gaminių – 82GU, o mažo-tikslumo produktų – 58GU. Kuo sklandesnė ertmė, tuo tolygesnis šviesos atspindys ir didesnis blizgesys.

 

(3) Defektų lygis:Didelis tikslumas 0,1%, vidutinis tikslumas 0,8%, mažas tikslumas 4,7%. Mažo tikslumo formose yra didelių kreipiamųjų klaidų ir šiurkščių ertmių, kurios gali įstrigti ore ir susidaryti burbuliukus bei įbrėžimus.

 

(4) Matmenų nuokrypis:Didelis tikslumas ±0,12%, vidutinis tikslumas ±0,23%, mažas tikslumas ±0,38% (viršijantis standartą), nepakankamas formos tikslumas, dėl kurio uždarymo metu atsiranda nesutapimų ir matmenų nuokrypiai.

3.2. Pelėsių atpalaidavimo priemonių tipų įtaka SMC formuotų gaminių paviršiaus kokybei

Užfiksavus didelio{0}}tikslumo formą, skirtingų pelėsių atpalaidavimo priemonių poveikis labai skiriasi. Išsamus eksploatacinių savybių reitingas yra toks: fluoro anglies tipas > silikono tipas > vaško tipas:

(fluorangliavandenilio tipas): geriausias formavimo efektas, be likučių, Ra=0.22 μm, blizgumas 98GU, defektų lygis Mažesnis arba lygus 0,2%, atsparumas aukštai temperatūrai, tinka aukščiausios klasės produktams, tik taikant didesnę kainą ir griežtus dengimo reikalavimus;

(2) Silikoninis tipas: pasižymi dideliu universalumu ir nedidelėmis sąnaudomis, todėl galima atlikti kelis išardymo procesus. Tačiau paviršius yra linkęs į likutinę silikoninę plėvelę, todėl šiek tiek sumažėja blizgesys, o Ra=0.35 μm, defektų lygis yra 0,5 %, todėl reikia antrinio valymo. Jis tinka vidutinės klasės -produktams.

 

(3) Pagrindas vašku-: kaina yra mažiausia, tačiau išardymas prastas, plėvelė susidaro netolygi, o likučiai lengvai atsiranda. Blizgesys yra apytiksliai 59GU, Ra=0.82 μm, defektų lygis yra 1,8%, jis turi gerą atsparumą karščiui, tačiau tinka tik žemos-galybės konstrukcijos komponentams.

 

3.3 Sinergetinės įtakos dėsnis tarp pelėsių tikslumo ir formavimo agento tipo

Tarp jų yra didelis sinerginis poveikis. Formos tikslumas yra dominuojantis veiksnys, o formavimo priemonė yra optimizavimo veiksnys. Pagrindinis derinio efektas yra toks:

(1) Didelio tikslumo + fluorangliavandenilio tipas: optimalus derinys, Ra=0.22 μm, blizgumas 98GU, defektų lygis Mažesnis arba lygus 0,1 %, atitinkantis aukščiausios klasės produktų reikalavimus;

 

(2) Didelis tikslumas + silikonas / vaškas -pagrįstas: poveikis prastas. Likęs pelėsių atpalaidavimo agentas panaikina formos pranašumus ir neleidžia visiškai įgyvendinti didelio tikslumo vertės.

 

(3) Vidutinis tikslumas + fluoroangliavandenis tipas: subalansuoja kainą ir kokybę, Ra=0.65 μm, blizgumas 82GU, defektų lygis 0,8%, tinka vidutinės klasės produktams;

 

(4) Vidutinis tikslumas + silikono / vaško tipas: poveikis yra vidutinis, defektų lygis yra nuo 1,2% iki 2,5%. Jis tinka vidutinės-kategorijos produktams, kuriems keliami gana žemi išvaizdos reikalavimai.

 

(5) Mažas tikslumas + savavališkas atpalaidavimo agentas: poveikis yra blogiausias. Ra Didesnis arba lygus 1,8 μm, defektų lygis Didesnis arba lygus 4,5%. Jis tinka tik konstrukciniams komponentams, kuriems netaikomi kokybės reikalavimai.

 

4 Mechanizmo analizė

4.1. Formos tikslumo morfologinio replikacijos ir matmenų valdymo mechanizmas

Formos ertmė lemia gaminio paviršiaus lygumą per morfologinį replikacijos efektą. Labai-tikslios formos užtikrina sklandų dervos tekėjimą ir vienodą pluošto pasiskirstymą, todėl paviršius yra lygesnis; per dydžio perdavimo efektą kontroliuojamas matmenų tikslumas. Didelio-tikslumo formose yra nedidelių kreipiamųjų klaidų, todėl galima išvengti netolygaus formos užsidarymo ir burbulų likučių, taip sumažinant matmenų nuokrypius; mažo-tikslumo formos yra linkusios į įvairius defektus.

4.2. Atpalaidavimo agentų sąsajos izoliavimo mechanizmas

Atpalaiduojančios medžiagos pašalina formavimąsi sumažindamos paviršiaus įtampą suformuodamos izoliacinį sluoksnį: Fluorokarbono{0}} pagrindu pagamintos atpalaiduojančios medžiagos turi mažą paviršiaus energiją, sudaro tankias plėveles be likučių ir yra atsparios aukštai temperatūrai, todėl užtikrina paviršiaus kokybę;

silikono{0}}pagrindo atpalaiduojančios medžiagos turi gerą tepimą, tačiau yra linkusios susidaryti silicio plėvelių likučiai, o tai turi įtakos tolesniam apdorojimui; Vaško{1}}atskyrimo medžiagos sudaro nelygias plėveles ir yra prastai atsparios aukštai -temperatūrai, gali susidaryti likučių ir sukelti defektų.

4.3 Dviejų sinergetinio poveikio mechanizmas

Sinergijos esmė yra „tikslus dominavimas ir optimizuotas išardymas“: didelio{0}}tikslios formos sudaro pagrindą paviršiaus kokybei, todėl atpalaidavimo priemonė tolygiai pasklinda; Didelio našumo-atskyrimo priemonės kompensuoja formos tikslumo trūkumą, sumažina trintį ir pelėsių lipnumą. Šių dviejų derinimas gali sinergiškai padidinti efektyvumą, o priešingai – abipusiai panaikinami pranašumai ir pablogėja paviršiaus kokybė.

 

5. Išvada ir rekomendacijos

 

5.1 Pagrindinė išvada

Pelėsių tikslumas yra dominuojantis veiksnys. Labai-tikslios formos gali žymiai pagerinti paviršiaus kokybę, o mažo-tikslios formos negali patenkinti aukščiausios-pagalbos taikymo reikalavimų.

Atpalaiduojančios medžiagos tipas yra svarbus optimizavimo veiksnys. Išsamios savybės yra tokios: fluoro anglies tipas > silikono tipas > vaško tipas, tinka įvairių rūšių gaminiams.

Jų abiejų sinergijos poveikis yra reikšmingas. Optimalus derinys yra didelio tikslumo + fluoro angliavandenilio tipas, o vidutinio tikslumo + fluoro angliavandenilio tipo derinys yra idealus pasirinkimas, subalansuojantis kainą ir kokybę.

Pelėsių morfologijos replikacijos efektas ir atpalaiduojančio agento sąsajos izoliacijos efektas kartu lemia paviršiaus kokybę. Suderinus šiuos du efektus galima pasiekti sinerginį patobulinimą.

 

5.2 Gamybos proceso pasiūlymai

Aukštos{0}}galybės gaminiams: naudokite labai-tikslius liejimo formas ir fluoro angliavandenilių atpalaidavimo priemones. Dangos kiekis turi būti kontroliuojamas maždaug 10 g/m². Būtina reguliari formų priežiūra.

 

Vidutinės{0}}kategorijos produktai: naudokite vidutinio tikslumo + fluoro angliavandenilio tipo arba didelio tikslumo + silikono tipo. Silikono tipui reikalingas papildomas antrinis valymo procesas.

 

Žemos-klasės konstrukciniai komponentai: užteks pasirinkti žemo-tikslumo + vaško- medžiagas, valdyti liejimo parametrus ir atitikti pagrindinius naudojimo reikalavimus.

 

Gamybos metu reguliariai tikrinamas formų tikslumas, valomos ertmės, standartizuojamas atpalaiduojančios medžiagos dengimo procesas. Norint pasiekti aukštos-kokybės ir mažos{2}}kainos, imamasi tinkamų šių dviejų veiksnių suderinimo.