يتم استخدام اللدائن الحرارية المقواة بالألياف الطويلة (LFRT) في تطبيقات القولبة بالحقن ذات الخصائص الميكانيكية العالية. بينما يمكن أن توفر تقنية LFRT خصائص قوة وصلابة وتأثير جيدة ، تلعب طريقة معالجة هذه المادة دورًا مهمًا في تحديد الخصائص التي يمكن تحقيقها في الجزء الأخير.

من أجل تشكيل LFRTs بنجاح ، من الضروري فهم بعض خصائصها الفريدة. أدى فهم الاختلافات بين LFRTs واللدائن الحرارية المقواة التقليدية إلى دفع تطوير المعدات والتصميم وتقنيات المعالجة لتعظيم قيمة وإمكانات LFRTs.

الفرق بين LFRT والمركبات القصيرة التقليدية المدعمة بالألياف الزجاجية هو طول الألياف. في LFRT ، يكون طول الألياف هو نفسه طول الكريات. هذا يرجع إلى حقيقة أن معظم LFRTs يتم إنتاجها من خلال عملية صب pultrusion بدلاً من مركب من نوع القص.

في تصنيع LFRT ، يتم أولاً سحب الخيوط المستمرة من الألياف الزجاجية المتجولة غير المجدولة في قالب للطلاء والتشريب بالراتنج ، وبعد الخروج من القالب ، يتم قطع هذا الشريط المستمر من البلاستيك المقوى أو تقطيعه إلى حبيبات ، عادةً بطول 10 إلى 12 مم. على النقيض من ذلك ، تحتوي مركبات الألياف الزجاجية التقليدية القصيرة على ألياف مقطوعة بطول 3 إلى 4 مم فقط ، والتي يتم تقليلها بشكل أكبر إلى أقل من 2 مم في آلات البثق من النوع القص.

يساعد طول الألياف في كريات LFRT على تحسين الخصائص الميكانيكية لـ LFRT - زيادة مقاومة الصدمات أو المتانة - مع الحفاظ على الصلابة. طالما تحافظ الألياف على طولها أثناء عملية التشكيل ، فإنها تشكل "هيكلًا داخليًا" يوفر خصائص ميكانيكية رائعة. ومع ذلك ، فإن عملية القولبة السيئة يمكن أن تحول منتجًا طويل الألياف إلى مادة قصيرة الألياف. إذا تم اختراق طول الألياف أثناء عملية التشكيل ، فلا يمكن تحقيق المستوى المطلوب من الأداء.

من أجل الحفاظ على طول الألياف أثناء عملية صب LFRT ، هناك ثلاثة جوانب مهمة يجب مراعاتها: آلة التشكيل بالحقن ، وتصميم الجزء والقالب ، وظروف المعالجة.

1. اعتبارات المعدات

السؤال المتكرر حول معالجة LFRT هو ما إذا كان من الممكن لنا استخدام معدات القولبة بالحقن الموجودة لقولبة هذه المواد. في معظم الحالات ، يمكن أيضًا استخدام المعدات المستخدمة في تشكيل مركبات الألياف القصيرة لتشكيل LFRT ، وفي حين أن معدات تشكيل الألياف القصيرة النموذجية مناسبة لمعظم أجزاء ومنتجات LFRT ، يمكن إجراء بعض التعديلات على المعدات للمساعدة بشكل أفضل في الحفاظ على طول الألياف .

يعد المسمار اللولبي للأغراض العامة مع قسم "قياس ضغط التغذية" مناسبًا تمامًا لهذه العملية ، وبتقليل نسبة الضغط في قسم القياس ، يمكن تقليل قص الألياف المدمرة. تعد نسبة ضغط قسم القياس التي تبلغ تقريبًا 2: 1 مثالية لمنتجات LFRT. ليس من الضروري صنع البراغي والبراميل والمكونات الأخرى من السبائك المعدنية الخاصة لأن LFRT لا تتعرض للتآكل مثل اللدائن الحرارية التقليدية المقواة بالألياف الزجاجية القصيرة.

قطعة أخرى من المعدات التي قد تستفيد من مراجعة التصميم هي طرف الفوهة. يسهل معالجة بعض مواد اللدائن الحرارية باستخدام طرف فوهة مستدق عكسي يخلق درجة عالية من القص حيث يتم حقن المادة في تجويف القالب. ومع ذلك ، يمكن لطرف الفوهة هذا أن يقلل بشكل كبير من طول الألياف لمركبات الألياف الطويلة. لذلك يوصى باستخدام مجموعة صمام / طرف فوهة مشقوق بتصميم "التدفق الحر" بنسبة 100٪ ، والذي يسمح للألياف الطويلة بالمرور بسهولة عبر الفوهة إلى الجزء.

بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يبلغ قطر فتحات الفوهة والبوابة 5.5 مم (0.250 بوصة) أو أكثر ولا تحتوي على حواف حادة. من المهم أن نفهم كيف تتدفق المادة عبر معدات القولبة بالحقن وتحديد مكان القص الذي سيكسر الألياف.

ثانيًا. تصميم المكونات والعفن

يمكن أن يكون تصميم الجزء الجيد والعفن مفيدًا جدًا أيضًا في الحفاظ على طول ألياف LFRT. يؤدي التخلص من الزوايا الحادة حول بعض الحواف (بما في ذلك خطوط الأضلاع وعلامات التبويب والميزات الأخرى) إلى تجنب الإجهاد غير الضروري في الجزء المصبوب ويقلل من تآكل الألياف.

يجب أن يكون للأجزاء تصميم جدار اسمي بسمك جدار موحد. يمكن أن تؤدي الاختلافات الكبيرة في سمك الجدار إلى تعبئة غير متسقة واتجاه ألياف غير مرغوب فيه في الجزء. عندما تكون الأجزاء السميكة أو الأرق ضرورية ، تجنب التغيرات المفاجئة في سمك الجدار لتجنب تكوين مناطق قص عالية يمكن أن تلحق الضرر بالألياف وتصبح مصدرًا لتركيز الضغط. عادة ما تحاول فتح البوابة في الجدار السميك وتدفق إلى الجزء الأرق ، مع الحفاظ على النهاية الممتلئة في الجزء الأرق.

تشير مبادئ التصميم البلاستيكية الجيدة العامة إلى أن الحفاظ على سمك الجدار أقل من 4 مم (0.160 بوصة) سيعزز التدفق المنتظم الجيد ويقلل من احتمالية حدوث الحفر والفراغات. بالنسبة لمركبات LFRT ، يكون سمك الجدار الأمثل عادةً حوالي 3 مم (0.120 بوصة) ، وبسماكة لا تقل عن 2 مم (0.080 بوصة). مع سماكة الجدار أقل من 2 مم ، تزداد احتمالية كسر ألياف المادة بعد دخول القالب.

المكونات ليست سوى جانب واحد من التصميم ومن المهم النظر في كيفية دخول المادة إلى القالب. عندما يوجه المتسابقون والبوابات المواد إلى التجويف ، يمكن أن يحدث الكثير من تلف الألياف في هذه المناطق إذا لم يتم تصميمها بشكل صحيح.

عند تصميم قالب لقولبة مركبات LFRT ، يكون العداء الدائري الكامل هو الأمثل ، مع قطر لا يقل عن 5.5 مم (0.250 بوصة). أي شكل آخر من العداء غير عداء الزاوية المستدير الكامل سيكون له زوايا حادة تزيد من الضغوط أثناء عملية التشكيل وتدمر تقوية الألياف الزجاجية. أنظمة العداء الساخن ذات البوابات المفتوحة مقبولة.

يجب ألا تقل سماكة البوابة عن 2 مم (0.080 بوصة). إذا أمكن ، ضع البوابة بمحاذاة حافة لا تمنع تدفق المواد إلى التجويف. يجب تدوير البوابة الموجودة على سطح الجزء بزاوية 90 درجة لمنع تكسر الألياف التي قد تقلل الخواص الميكانيكية.

أخيرًا ، من المهم الانتباه إلى موقع خطوط الاندماج ومعرفة كيفية تأثيرها على المنطقة التي سيتم تحميل الجزء (أو الضغط عليه) أثناء الاستخدام. يجب نقل خطوط الاندماج إلى المناطق التي من المتوقع أن تكون مستويات الضغط فيها منخفضة من خلال وضع البوابة المناسب.

يمكن أن يساعد تحليل ملء القالب المحوسب في تحديد مكان خطوط الانصهار هذه. يمكن استخدام تحليل العناصر الهيكلية المحدودة (FEA) لمقارنة موقع الضغوط العالية بموقع خطوط الانصهار المحددة في تحليل ملء القالب.

وتجدر الإشارة إلى أن تصميمات الأجزاء والعفن هذه هي مجرد توصيات. هناك العديد من الأمثلة على الأجزاء ذات الجدران الرقيقة وتغيرات سمك الجدار والميزات الدقيقة أو الدقيقة التي حققت أداءً جيدًا باستخدام مجمعات LFRT. ومع ذلك ، كلما ابتعد المرء عن هذه التوصيات ، كلما تطلب الأمر مزيدًا من الوقت والجهد لضمان تحقيق الفوائد الكاملة لـ LFRT.


ثالثا. شروط المعالجة

تعتبر ظروف المعالجة حاسمة لنجاح LFRT. مع ظروف المعالجة الصحيحة ، من الممكن تحضير جزء LFRT جيد باستخدام آلة قولبة بالحقن عالمية وقالب مصمم بشكل صحيح. بمعنى آخر ، حتى مع تصميم المعدات والقوالب المناسبين ، قد يتأثر طول الألياف إذا تم استخدام ظروف معالجة سيئة. يتطلب ذلك فهم ما ستواجهه الألياف أثناء عملية التشكيل وتحديد المناطق التي ستسبب قص الألياف المفرط.

أولاً ، قم بمراقبة الضغط الخلفي. يؤدي الضغط الخلفي المرتفع إلى إحداث قوة قص كبيرة على المادة تقلل من طول الألياف. ضع في اعتبارك البدء بضغط خلفي صفري وزيادته بما يكفي فقط للسماح للمسمار بالعودة بشكل موحد أثناء التغذية ، باستخدام ضغط خلفي من 1.5 إلى 2.5 بار (20 إلى 50 رطل / بوصة مربعة) عادة ما يكون كافياً للحصول على تغذية ثابتة.

سرعات اللولب العالية لها تأثير ضار أيضًا. كلما زاد دوران المسمار ، زادت احتمالية دخول المواد الصلبة وغير المنصهرة إلى قسم ضغط اللولب مما يتسبب في تلف الألياف. على غرار التوصيات الخاصة بالضغط الخلفي ، يجب الحفاظ على السرعة منخفضة قدر الإمكان إلى الحد الأدنى المطلوب لتثبيت برغي الملء. تعتبر سرعات اللولب من 30 إلى 70 دورة / دقيقة شائعة عند تشكيل مركبات LFRT.

أثناء عملية القولبة بالحقن ، يحدث الذوبان من خلال عاملين يعملان معًا: القص والحرارة. نظرًا لأن الهدف هو الحفاظ على طول الألياف في LFRT عن طريق تقليل القص ، فستكون هناك حاجة إلى مزيد من الحرارة. اعتمادًا على نظام الراتينج ، ستكون درجة حرارة معالجة مركب LFRT عادةً أعلى من 10 إلى 30 درجة مئوية من المركب المصبوب تقليديًا.

ومع ذلك ، قبل زيادة درجة حرارة البرميل ببساطة عبر اللوح ، من المهم ملاحظة عكس توزيع درجة حرارة البرميل. عادةً ما ترتفع درجة حرارة البرميل أثناء انتقال المادة من القادوس إلى الفوهة ؛ ومع ذلك ، بالنسبة إلى LFRT ، تكون درجة الحرارة الموصى بها أعلى في القادوس. يؤدي عكس توزيع درجة الحرارة إلى تليين حبيبات LFRT وذوبانها قبل دخول قسم الضغط في المسمار عالي القص ، مما يسهل الاحتفاظ بطول الألياف.

تتضمن الملاحظة النهائية المتعلقة بالمعالجة استخدام مواد إعادة الاستخدام. عادةً ما ينتج عن طحن الأجزاء المصبوبة أو العصافير أطوال ألياف أقل ، لذلك يمكن أن تؤثر إضافة مواد إعادة الاستخدام على الطول الكلي للألياف. من أجل عدم تقليل الخواص الميكانيكية بشكل كبير ، فإن الحد الأقصى لمقدار إعادة الاستخدام الموصى به هو 5٪. يمكن أن تؤثر الكميات الكبيرة من المواد المعاد استخدامها سلبًا على الخصائص الميكانيكية مثل قوة التأثير.