Veidņu precizitātes un atbrīvošanas līdzekļa ietekme uz SMC izstrādājumu virsmas kvalitāti

Lokšņu formēšanas maisījuma (SMC) formētie izstrādājumi tiek plaši izmantoti automobiļu, kosmosa un citās jomās. Virsmas kvalitāte tieši nosaka to veiktspēju. Pelējuma precizitāte un atbrīvošanās līdzekļa veids ir galvenie faktori, kas ietekmē virsmas kvalitāti, un to kopējā ietekme vēl nav izveidojusi sistemātisku modeli. Šajā rakstā ir izmantota viena -mainīgā metode, fiksēti formēšanas procesa parametri un izpētīta dažādu veidņu precizitātes un atbrīvošanas līdzekļu veidu ietekme uz izstrādājumu virsmas raupjumu (Ra), spīdumu, defektu biežumu un izmēra novirzi. Tiek analizēts sinerģijas mehānisms un noskaidrota optimālā procesa kombinācija. Rezultāti liecina, ka veidņu precizitāte ir dominējošais faktors, un atbrīvošanās līdzekļa veids ir optimizācijas faktors. Augstas-precizitātes veidnes un fluoroglekļa atbrīvošanas līdzekļi sinerģijā var sasniegt vislabāko virsmas kvalitāti. Šis pētījums sniedz teorētiskas un procesa vadlīnijas augstas kvalitātes -SMC produktu ražošanai.

1. Ievads

SMC ir izgatavots no nepiesātinātiem poliestera sveķiem kā matricas, un to var veidot, lai iegūtu sarežģītas -formas un izmēru stabilus produktus. Atjaunojot nozares prasības, tirgū tiek izvirzītas augstākas prasības attiecībā uz SMC produktu gludumu, spīdumu un turpmāko apstrādes veiktspēju, un ir jāizvairās no tādiem defektiem kā burbuļi un skrāpējumi.

Formēšanas procesa parametriem ir zināma ietekme uz virsmas kvalitāti, bet veidņu precizitātei un atbrīvošanas līdzekļa veidam ir lielāka nozīme. Pelējuma precizitāte tieši nosaka produkta formas atkārtošanās efektu, un nepietiekama precizitāte var izraisīt raupju virsmu un izmēru novirzes; Atbrīvošanas līdzeklis kā izolācijas vide, neatbilstošs veids var radīt problēmas, piemēram, pelējuma saķeri un virsmas atlikumus.

Lielākā daļa esošo pētījumu koncentrējas uz vienu faktoru vai citiem kompozītmateriāliem, un ir salīdzinoši maz sistemātisku pētījumu par SMC. Abu mijiedarbības noteikumi nav skaidri definēti. Pamatojoties uz to, šajā rakstā tiek pētīta abu ietekme uz SMC produktu virsmas kvalitāti un to mijiedarbības mehānismu, optimizēta procesa kombinācija un sniegts atbalsts kvalitātes kontrolei.

2. Eksperimentālās shēmas izstrāde

2.1. Eksperimentālās izejvielas un aprīkojums

Eksperimentā izmantoto izejvielu, iekārtu, veidņu un atbrīvošanas līdzekļu specifiskie parametri ir parādīti tabulā zemāk:

Kategorija	Tips / Specifikācija	Kodola parametrs
SMC kompozītmateriāls	tehniskā pakāpe	Galvenās sastāvdaļas: nepiesātinātie poliestera sveķi, ne-sārmu stikla šķiedra (garums 30 mm, saturs 30%), kalcija karbonāta pildviela (saturs 40%); Telpas temperatūras blīvums 1.8 - 2.0 g/cm³; Sacietēšanas temperatūra 120 - 140 grādi
pārbaudes iekārta	Četru-kolonnu hidrauliskā prese	Modelis 1000kN, izmantots SMC formēšanas procesā
	virsmas raupjuma mērītājs	Modelis TR200, ko izmanto izstrādājuma virsmas raupjuma mērīšanai
	spīduma mērītājs	Modelis HG60, ko izmanto izstrādājumu virsmas spīduma mērīšanai
	koordinātu mērīšanas mašīna	Izmanto, lai noteiktu produkta izmēra novirzi
	Augstas{0}}izšķirtspējas mikroskops	Izmanto, lai novērotu izstrādājuma virsmas defektus
Plakana plākšņu veidne	augsta precizitāte	Dobuma izmēri: 400mm × 200mm × 3mm; Ra mazāks vai vienāds ar 0,2 μm; Cietība ir lielāka vai vienāda ar HRC55; Vadības kļūda Mazāka vai vienāda ar 0,03 mm (pēc pulēšanas un tīrīšanas)
	Vidēja precizitāte	Dobuma izmēri: 400mm × 200mm × 3mm; Ra=0.4 - 0.8 μm; Cietība HRC 45 - 55; Vadības kļūda 0.03 - 0.05mm (pēc pulēšanas un tīrīšanas)
	zema precizitāte	Dobuma izmēri: 400mm × 200mm × 3mm; Ra ir lielāks par 1,0 μm vai vienāds ar to; Cietība mazāka vai vienāda ar HRC45; Vadības kļūda, kas lielāka vai vienāda ar 0,05 mm (pēc pulēšanas un tīrīšanas)
ārējais izdalīšanas līdzeklis	Silikona tips	Modelis KL-200; Vispārējs tips; Pārklājuma daudzums 10g/m²
	Fluorogļūdeņraži	Modelis: FC-302; PTFE tips; Augstas temperatūras izturīgs ar zemu atlikumu; Pārklājuma daudzums: 10g/m²
	Vaskains tips	Modelis W-401; Sintētiskā polietilēna vaska tips; Ekonomiskais modelis; Pārklājuma daudzums 10g/m²

 

2.2 Pārbaudes procesa parametri

Izmantojot vienu-mainīgo metodi, tika fiksēti veidņu presēšanas procesa parametri: temperatūra 130 grādi, spiediens 600 kN, noturēšanas spiediena laiks 720 s, veidnes aizvēršanās ātrums 15 mm/s. Pēc 20 minūšu sacietēšanas veidni atdzesēja un izņēma no formas. Katra testu grupa tika atkārtota 5 reizes, un, lai samazinātu kļūdas, tika ņemta vidējā vērtība.

2.3. Virsmas kvalitātes novērtēšanas rādītāji

Skatiet nozares standartus un atlasiet 4 galvenos rādītājus: virsmas raupjums (Ra), spīdums (60 grādu leņķis), defektu līmenis (statistikas burbuļi, skrāpējumi utt.) un izmēru novirze (atbilst ±0,3% standartam). Visi tika mērīti ar atbilstošiem instrumentiem un tika ņemta vairāku punktu vidējā vērtība.

Virsmas raupjums (Ra): mēra ar raupjuma mērītāju. Jo mazāka vērtība, jo gludāka ir virsma.

Spīdums: mēra ar spīduma mērītāju. Jo augstāka vērtība, jo labāks spīdums.

Defektu biežums: novērots ar mikroskopu, aprēķināts, pamatojoties uz bojāto produktu proporciju.

Izmēru novirze: mēra ar trīs{0}}koordinātu mērīšanas iekārtu. Jo mazāka ir novirze, jo lielāka ir izmēru precizitāte.

 

 

3 Testa rezultāti un analīze

 

3.1. Formas precizitātes ietekmes likums uz SMC formēto izstrādājumu virsmas kvalitāti

 

Kad fluoroglekļa izdalīšanas līdzeklis ir fiksēts, testa rezultāti liecina, ka virsmas kvalitātē dominē veidņu precizitāte, un jo augstāka precizitāte, jo labāks efekts:

 

(1) Virsmas raupjums:Augstas precizitātes izstrādājumiem ir Ra=0.22 μm, vidēja precizitāte 0,65 μm un zema precizitāte 1,85 μm. Pelējuma dobuma formas atkārtošanās efekta dēļ zemas precizitātes veidnes var izraisīt virsmas raupjumu un atsegt šķiedras.

 

(2) spīdums:Augstas-precizitātes produktu spīdums ir 98GU, vidējas-precizitātes izstrādājumiem ir 82GU, bet zemas-precizitātes produktiem ir 58GU. Jo vienmērīgāks ir dobums, jo vienmērīgāks ir gaismas atstarojums un augstāks spīdums.

 

(3) Defektu līmenis:Augsta precizitāte 0,1%, vidēja precizitāte 0,8%, zema precizitāte 4,7%. Zemas precizitātes veidnēs ir lielas vadotnes kļūdas un raupji dobumi, kas var iesprūst gaisu un radīt burbuļus un skrāpējumus.

 

(4) Izmēru novirze:Augsta precizitāte ±0,12%, vidēja precizitāte ±0,23%, zema precizitāte ±0,38% (pārsniedz standartu), nepietiekama veidņu precizitāte, kas izraisa novirzi slēgšanas laikā un izmēru novirzes.

3.2. Veidņu atbrīvošanas līdzekļu veidu ietekme uz SMC formēto izstrādājumu virsmas kvalitāti

Ja augstas{0}}precizitātes veidne ir fiksēta, dažādu veidņu atbrīvošanas līdzekļu iedarbība ievērojami atšķiras. Visaptverošais veiktspējas reitings ir šāds: fluoroglekļa tips > silikona tips > vaska tips:

(Fluoroglekļa tips): vislabākais noformēšanas efekts, bez atlikumiem, Ra=0.22 μm, spīdums 98GU, defektu līmenis ir mazāks par vai vienāds ar 0,2%, izturība pret augstu temperatūru, piemērota augstas kvalitātes -gala produktiem, tikai ar augstākām izmaksām un stingrām pārklājuma prasībām;

(2) Silikona tips: tam ir liela daudzpusība un mērenas izmaksas, kas ļauj veikt vairākus demontāžas procesus. Tomēr uz virsmas ir nosliece uz atlikušo silikona plēvi, kā rezultātā nedaudz samazinās spīdums ar Ra=0.35 μm, defektu līmenis ir 0,5%, un ir nepieciešama otrreizēja tīrīšana. Tas ir piemērots vidējas -klases produktiem.

 

(3) Uz vaska{1}} bāzes: izmaksas ir viszemākās, taču noformēšanas veiktspēja ir slikta, plēves veidošanās ir nevienmērīga un viegli veidoties nogulsnes. Spīdums ir aptuveni 59GU, Ra=0.82 μm, defektu līmenis ir 1,8%, un tam ir laba karstumizturība, taču tas ir piemērots tikai zemas kvalitātes-konstrukciju komponentiem.

 

3.3. Sinerģiskas ietekmes likums starp veidņu precizitāti un demontāžas līdzekļa veidu

Starp abiem ir ievērojama sinerģiska ietekme. Pelējuma precizitāte ir dominējošais faktors, un demontāžas līdzeklis ir optimizējošais faktors. Galvenās kombinācijas efekts ir šāds:

(1) Augstas precizitātes + fluorogļūdeņraža tips: optimālā kombinācija, Ra=0.22 μm, spīdums 98GU, defektu līmenis ir mazāks par vai vienāds ar 0,1%, kas atbilst augstas klases produktu prasībām;

 

(2) Augsta precizitāte + silikons/vasks{2}}: efekts ir vājš. Atlikušais veidņu atbrīvošanas līdzeklis atceļ veidnes priekšrocības, neļaujot pilnībā realizēt augstas precizitātes vērtību.

 

(3) Vidēja precizitāte + fluoroglekļa tips: līdzsvaro izmaksas un kvalitāti, Ra=0.65 μm, spīdums 82GU, defektu līmenis 0,8%, piemērots vidējas -klases produktiem;

 

(4) Vidēja precizitāte + silikona/vaska tips: efekts ir vidējs, defektu līmenis ir no 1,2% līdz 2,5%. Tas ir piemērots vidējas -klases produktiem ar salīdzinoši zemām izskata prasībām.

 

(5) Zema precizitāte + patvaļīgs atbrīvošanās līdzeklis: efekts ir vissliktākais. Ra Lielāks vai vienāds ar 1,8 μm, defektu līmenis Lielāks vai vienāds ar 4,5%. Tas ir piemērots tikai konstrukciju sastāvdaļām, kurām nav kvalitātes prasību.

 

4 Mehānisma analīze

4.1. Pelējuma precizitātes morfoloģiskās replikācijas un izmēru kontroles mehānisms

Veidnes dobums nosaka izstrādājuma virsmas gludumu, izmantojot morfoloģiskās replikācijas efektu. Augstas-precizitātes veidnes nodrošina vienmērīgu sveķu plūsmu un vienmērīgu šķiedru sadalījumu, tādējādi iegūstot gludāku virsmu; Izmantojot izmēru pārnešanas efektu, tiek kontrolēta izmēru precizitāte. Augstas-precizitātes veidnēs ir nelielas vadības kļūdas, un tās var izvairīties no nevienmērīgas veidņu aizvēršanās un burbuļu veidošanās, samazinot izmēru novirzes; zemas-precizitātes veidnēm ir tendence uz dažādiem defektiem.

4.2. Izdalīšanas aģentu saskarnes izolācijas mehānisms

Atbrīvošanas līdzekļi panāk noformēšanu, samazinot saskarnes spriegumu, veidojot izolācijas slāni: fluorogļūdeņraža -balstīšanas līdzekļiem ir zema virsmas enerģija, tie veido blīvas plēves bez atlikumiem un ir izturīgi pret augstām temperatūrām, nodrošinot virsmas kvalitāti;

Atbrīvošanas līdzekļiem uz silikona- bāzes ir laba eļļošana, taču tie ir pakļauti silīcija plēvju paliekām, kas ietekmē turpmāko apstrādi; Atbrīvošanas līdzekļi, kuru pamatā ir vasks-, veido nevienmērīgas plēves, un tiem ir vāja augstas -temperatūras izturība, tie ir pakļauti nogulsnēm un rada defektus.

4.3. Abu sinerģiskās iedarbības mehānisms

Sinerģijas pamatā ir "precīza dominēšana un optimizēta veidņu noņemšana": augstas-precizitātes veidnes nodrošina pamatu virsmas kvalitātei, ļaujot atbrīvotājam vienmērīgi izplatīties; Augstas -veiktspējas atbrīvošanas līdzekļi kompensē veidņu precizitātes trūkumu, samazinot berzi un pelējuma pielipšanu. Abu saskaņošana var sinerģiski palielināt efektivitāti, savukārt pretējā gadījumā tiek savstarpēji atceltas priekšrocības un samazināta virsmas kvalitāte.

 

5. Secinājums un ieteikumi

 

5.1. Pamatsecinājums

Pelējuma precizitāte ir dominējošais faktors. Augstas-precizitātes veidnes var ievērojami uzlabot virsmas kvalitāti, savukārt zemas-precizitātes veidnes nespēj apmierināt augstākās-pielietojuma prasības.

Atbrīvošanas līdzekļa veids ir svarīgs optimizācijas faktors. Visaptverošais sniegums ir šāds: fluoroglekļa tips > silikona tips > vaskveida tips, piemērots dažādu klašu produktiem.

Abu sinerģijas efekts ir ievērojams. Optimālā kombinācija ir augstas precizitātes + fluorogļūdeņraža tips, savukārt vidējas precizitātes + fluorogļūdeņraža tipa kombinācija ir ideāla izvēle, kas līdzsvaro izmaksas un kvalitāti.

Pelējuma morfoloģijas replikācijas efekts un atbrīvošanās līdzekļa saskarnes izolācijas efekts kopīgi nosaka virsmas kvalitāti. Šo divu efektu saskaņošana var panākt sinerģisku uzlabojumu.

 

5.2. Ražošanas procesa ieteikumi

Augstas{0}}produktiem: izmantojiet augstas-precizitātes veidnes un fluoroglekļa atbrīvošanas līdzekļus. Pārklājuma daudzums jākontrolē apmēram 10 g/m². Nepieciešama regulāra veidņu apkope.

 

Vidēja{0}}klases produkti: izmantojiet vidējas precizitātes + fluoroglekļa tipa vai augstas precizitātes + silikona tipu. Silikona tipam ir nepieciešams papildu sekundārais tīrīšanas process.

 

Zemas-konstrukcijas sastāvdaļas: izvēlieties zemas-precizitātes + vaska-materiālus, kontrolējiet formēšanas parametrus un pietiks ar lietošanas pamatprasībām.

 

Ražošanas laikā regulāri tiek pārbaudīta veidņu precizitāte, iztīrīti dobumi un standartizēts atbrīvošanās līdzekļa pārklāšanas process. Šo divu faktoru saprātīga atbilstība tiek pieņemta, lai panāktu augstu-kvalitāti un zemu{2}}izmaksu.