Método de Produção (8) - Moldagem por Compressão
A fibra de carbono é amplamente utilizada na indústria aeroespacial, infraestrutura, blindagem eletromagnética, fabricação de automóveis, exploração de petróleo e outros campos devido às suas vantagens de resistência à fadiga, resistência a altas temperaturas, alta resistência, alto módulo, condutividade, resistência à radiação, pequeno coeficiente de expansão térmica, peso leve, etc. Possui alta flexibilidade em design e pode ser produzido por vários métodos de produção, incluindo enrolamento, extrusão, injeção, moldagem manual e moldagem. Abaixo, mostraremos mais detalhes sobre um dos métodos de produção mais comuns de produtos de fibra de carbono - Moldagem por Compressão.
As etapas do método de produção de moldagem por compressão:
1. Colocação de inserções incorporadas (se houver)
As peças embutidas são geralmente feitas de metal e podem melhorar as propriedades mecânicas dos produtos, como condutividade, condutividade térmica ou outras características funcionais.
É melhor pré-aquecer a pastilha antes de colocá-la e a pastilha deve ser colocada com precisão e estabilidade para evitar deslocamento ou desprendimento. Caso contrário, o objetivo do uso dos insertos não pode ser alcançado, podendo levar ao sucateamento do produto e até danos ao molde.
2. Colocação de material
A colocação do material afeta o tamanho e a densidade do produto e, portanto, o material deve ser rigorosamente medido antes de ser colocado no molde pelo método de peso, método volumétrico e método de contagem.
O método do peso é preciso, mas desajeitado e frequentemente usado para materiais fragmentados e fibrosos. O método volumétrico não é tão preciso quanto o método de peso, mas é fácil de operar e geralmente é usado para medição de pó. O método de contagem é usado apenas para a colocação de pré-impregnados.
3. Fechamento do molde
O fechamento do molde consiste em 2 etapas:
1) antes do molde macho entrar em contato com os materiais: baixa pressão (1-5-3.0MPa) é usada para encurtar o ciclo e evitar qualquer mudança de material
2) após o contato do molde macho com os materiais: a velocidade de fechamento do molde deve ser diminuída, e alta pressão (15-30MPa) deve ser usada lentamente para evitar danificar o inserto e causar a saída de ar do molde
4. Cura
O processo de transição de um material de um estado fluido para um estado duro e insolúvel é chamado de solidificação de resinas termoendurecíveis. A taxa de cura depende da taxa na qual os componentes de baixo peso molecular da resina se transformam em produtos de alto peso molecular, ou seja, a taxa de cura está relacionada à estrutura molecular da resina.
5. Manutenção da Pressão
O processo de cura da resina no molde está sempre sob alta temperatura e alta pressão, e o tempo de manutenção da pressão é essencialmente o tempo para manter a temperatura e a pressão, o que é completamente consistente com a taxa de cura. Se o tempo de manutenção da pressão for muito curto, significa resfriamento prematuro e redução da pressão que pode levar à cura incompleta da resina, reduzindo as propriedades mecânicas e elétricas, bem como a resistência térmica do produto. Ao mesmo tempo, o produto continuará a encolher e apresentar deformações após a desmoldagem.
6. Desmoldagem
Produtos com hastes formadoras ou certas partes embutidas devem primeiro ser desparafusados com ferramentas especializadas antes da desmoldagem.
8. Limpeza de Moldes
É necessário limpar o molde após cada produção para evitar qualquer resíduo de material no molde. Após a limpeza, o desmoldante pode ser aplicado na próxima moldagem.
As principais vantagens de adotar a moldagem por compressão para material compósito de fibra de carbono:
1. Alta eficiência de produção, fácil de obter especialização e produção automatizada
2. O produto tem alta precisão dimensional e boa repetibilidade
3. A superfície é lisa e não requer muito pós-processamento
4. Capaz de formar produtos com estruturas complexas de uma só vez
5. O preço é baixo para produção em massa
Desvantagens da moldagem de material compósito de fibra de carbono:
1. A fabricação de moldes é complexa e o investimento é alto
2. Adequado apenas para produtos compostos de pequeno e médio porte devido ao grande peso do molde
Com a melhoria contínua e o desenvolvimento da tecnologia de processamento de metal, nível de fabricação da prensa e desempenho do processo de resina sintética, a tonelagem e o tamanho da mesa da prensa continuam a aumentar, e a temperatura e a pressão de moldagem do material de moldagem também são relativamente reduzidas, levando a o desenvolvimento gradual de produtos moldados de grande porte.
Durante o processo de moldagem, atenção especial deve ser dada aos três fatores de temperatura, pressão e tempo. A temperatura tem um impacto decisivo na fusão, fluxo e solidificação dos materiais; A pressão pode fazer com que as camadas de pré-impregnados de fibra de carbono se liguem com mais firmeza; O tempo pode permitir tempo suficiente para que o produto na cavidade do molde se solidifique.
