مقالات مفید

روش هاي توليد ماشيني کامپوزيت ها

روش هاي مختلفي جهت توليد قطعات کامپوزيتي پايه پليمري وجود دارد که به طور کلي به سه دسته تقسيم مي شوند :

  1. روش های تولید ساده لایه چینی دستی و پاششی که شامل روش های تولید با قالب باز هستند. تیراژ در این نوع تولید، محدود یک الی سه قطعه در روز است و کیفیت محصول به اپراتور بستگی دارد.
  2. روش های تولید خاص پالتروژن،پیچش الیاف و لایه نشانی پیوسته که جهت تولید قطعات خاص مانند لوله،پروفیل،ورق و غیره مورد استفاده قرار میگیرند.
  3. روش تولید قطعات صنعتی SMC ،BMC ، RTM،GMT ، LFT و… که روش های LFT وGMT مربوط به گرمانرم ها و روش های RTM وSMCوBMC مربوط به گرما سخت ها هستند.

بازار تولید قطعات صنعتی در اروپا در سال 1999 معادل ۳۵۲ هزار تن بوده که سهم هریک از این روش ها به صورت زیر است:

  • SMC : صد و نود هزارتن معادل 54 درصد
  • BMC: نود هزارتن معادل 6/25درصد
  • GMT و LFT : چهل و دو هزارتن معادل 9/11درصد
  • RTM : سی هزارتن معادل 5/8 درصد

روش تولید SMC

Sheet Moulding Compound یا SMC ترکیبی از خانواده گرما سخت های تقویت شده با الیاف شیشه بین 20 – 60 درصد است که معمولا از پنج ماده اصلی زیر تشکیل شده است:

  • رزین پلی استر غیر اشباع ویژه SMC که دارای يک پيک گرمازا بين ۲۲۰-۲۹۰ درجه سانتي گراد است .
  • فزودني LS , L
  • الياف شيشه معمولا ً از نوع رووينگ
  • پر کننده کربنات کلسيم ، کائولن و هيدروکسيد آلومينيوم

فرآيند توليد قطعه SMC شامل سه مرحله است :

تهيه ورق يا لايه SMC ، توليد قطعه قالب گيري و عمليات تکميلي . تهيه ورق SMC به اين شکل است که ابتدا مواد اوليه مطابق فرمولاسيون درون مخلوط کن و با دور بالا مخلوط مي شوند . پس از آن که خمير حاصله به گرانروي مناسب رسيد ، غليظ کننده Thickener به آن اضافه مي شود . خمير حاصل به وسيله پمپ ، به دستگاه توليد ورق SMC منتقل و بر روي دو لايه فيلم پلي اتيلني ، به عنوان فيلم حامل متر ميلي ۱۲-۵۰ متر ميلي ۲۵ طول به شيشه الياف سپس . است تنظيم قابل تيغه دو وسيله به خمير ميزان . شود مي ريخته ، Carrier بريده شده و به صورت منظم بر روي خمير ريخته مي شود . لايه حاصل همراه با فيلم ديگر که فقط شامل خمير است و فاقد الياف است
تشکيل يک لايه را مي دهند . پس از عبور از يک سري غلتک ، الياف به صورت کامل با خمير آغشته مي شود ، سپس ورق بسته بندي مي شود . پس از حدود سه الي پنج روز محصول آماده عمليات قالب گيري است . لايه هاي SMC برش خورده ، درون قالب گرم فولادي قرار مي گيرند و پرس طي دو مرحله بسته شده و دو مرحله فشار اعمال مي شود . در نهايت ضمن عمليات پخت قطعه درون قالب محصول توليد مي شود .

تجهيزات مورد نياز عبارتند از : پرس هيدروليک با قابليت Close speed دردو مرحله مرحله اول mm/s ۱۰۰-۲۵۰ و مرحله دوم mm/s ۲/۵-۲۰ و قابليت اعمال فشار در دو مرحله و قالب از جنس فولاد با قابليت گرم شدن به وسيله الکتريسيته يا روغن .

مزاياي اين روش ، توليد در حجم زياد ، امکان ساخت قطعات ساده و پيچيده ، توليد قطعه با کيفيت سطحي A ، هزينه بسيار کم نيروي انساني به ازاي واحد محصول ، قيمت پايين محصول تمام شده و مشخصات مکانيکي يکنواخت با تلرانس ۶ درصد بوده و معايب آن ، نياز به سرمايه گذاري زياد ، عمليات پيچيده تر بازيافت نسبت به گرمانرم ها است . روش SMC به طور گسترده اي در صنايع الکتريکي به کار مي رود . ميزان مصرف اروپا در سال ۱۹۹۹ معادل ۸۲ هزار تن تابلوهاي برق ، قطعات الکتريکي ، محفظه چراغ بزرگراه و اتوبان بوده است . علت استفاده از SMC در صنايع الکتريکي ، نارسانايي الکتريکي ، پايداري در حرارت بالا ، عدم نياز به رنگ آميزي ، مقاومت در برابر شرايط آب و هوايي ، مقاومت مکانيکي زياد ، مقاومت شيميايي ، پايداري ابعادي ، قابليت بازيافت و آزادي عمل در طراحي است .

ين روش در صنعت حمل و نقل نيز کاربردهاي فراواني دارد . ميزان مصرف آن در اروپا در سال ۱۹۹۹ معادل ۶۷ هزار تن شامل بدنه خودرو، قطعات با استحکام زياد ، بدنه قطارهاي سريع السير ، قطعات کاميون و اتوبوس بوده است . علت استفاده از SMC در صنايع حمل و نقل وزن کم محصول ، پايداري ابعادي ، آزادي عمل در طراحي ، توانايي توليد قطعه با کيفيت سطحي A ، هزينه کم سرمايه گذاري نسبت به توليد قطعه فلزي ، سرعت عمل در مونتاژ ، مقاومت در برابر شرايط آب و هوايي و توليد قطعه با ضخامت هاي متغير است .

روش توليد BMC

Bulk Moulding Compound یا BMC ترکیبی از خانواده گرما سخت های تقویت شده با الیاف شیشه است که طول الیاف در آن 6 میلی متر ۴-۱۲ ميلي متر و ميزان الياف در خمير بين ده تا حداکثر بيست درصد است. فرآيند توليد قطعه BMC شامل سه مرحله است . تهيه خمير BMC ، توليد قطعه قالب گيري و عمليات تکميلي . تهيه خمير BMC بدين شکل است که ابتدا مواد اوليه مطابق فرمولاسيون درون مخلوط کن با دور بالا مخلوط و پس از اين که خمير به دست آمده به گرانروي مناسب رسيد به مخلوط کن ديگري از نوع دو باز و با تيغه Z پمپ مي شود . سپس به آن غليظ کننده Thickener و الياف شيشه به طول ۴-۶ ميلي متر اضافه و مخلوط مي شوند . خمير حاصل درون
فيلم پلي اتيلني بسته بندي مي شود و پس از حدود سه الي پنج روز ، محصول آماده عمليات قالب گيري است . تکه هاي BMC آماده درون قالب گرم فولادي قرار مي گيرند و پرس طي دو مرحله بسته و دو مرحله فشار اعمال مي شود . در نهايت ضمن عمليات پخت درون قالب ، قطعه توليد مي شود .

تجهيزات مورد نياز عبارتند از : پرس هيدروليک با قابليت Close speed در دو مرحله مرحله اول mm/s ۱۰۰-۲۵۰ و مرحله دوم mm/s ۲/۵-۲۰ و قابليت اعمال فشار در دو مرحله و قالب از جنس فولاد با قابليت گرم شدن بوسيله الکتريسيته يا روغن .

مزاياي اين روش عبارتند از : توليد در حجم زياد ، امکان ساخت قطعات ساده و پيچيده ، توليد قطعه با کيفيت سطحي A ، هزينه بسيار کم نيروي انساني به ازاي واحد محصول و بهاي کم محصول تمام شده و معايب آن شامل نياز به سرمايه گذاري زياد در عمليات پيچيده بازيافت نسبت به گرمانرم ها است .

روش تولید GMT

Glass Mat reinforced Thermoplastic يا GMT ترکيبي از خانواده گرمانرم هاي معمولا ً پلي پروپيلن تقويت شده با الياف شيشه اند که در آن الياف شيشه به صورت مت يا تک جهته استفاده مي شود . فرايند توليد قطعه GMT شامل چهار مرحله است : تهيه الياف مت مخصوص GMT ، تهيه ورق GMT ، توليد قطعه قالب گيري و عمليات تکميلي . در اين روش يک blank GMT گرمانرم PP درون کوره قرار داده شده و جهت آماده سازي عمليات قالب گيري گرم مي شود . سپس با قرار دادن آن درون قالب و بسته شدن پرس طي دو مرحله و اعمال فشار در يک مرحله ، قطعه توليد مي شود .

تجهيزات مورد نياز عبارتند از : پرس هيدروليک با قابليت Close speed در دو مرحله مرحله اول mm/s 500-200 ، مرحله دوم mm/s 20-10 و قابليت اعمال فشار دريک مرحله ، قالب از جنس فولاد يا آلومينيوم با قابليت تثبيت درجه حرارت و کوره از نوع هواي گرم يا مادون قرمز .

مزاياي روش GMT عبارتند از : توليد در حجم زياد ، امکان ساخت قطعات ساده و پيچيده ، هزينه بسيار کم نيروي انساني به ازاي محصول ، قابليت بازيافت ، تنوع در محصولات ، قيمت متوسط محصول و امکان استفاده از ربات جهت اتوماسيون کامل توليد و معايب آن شامل نياز به سرمايه گذاري زياد ، عدم توانايي توليد محصول با کيفيت سطحي A و قابليت اشتعال است . 

روش تولید LFT

روش هاي مختلفي وجود دارد که اساس همگي آنها ترکيب زمينه پلي پروپيلن يا انواع ديگر گرمانرم ها با الياف شيشه بلند درون اکسترو در طي دو مرحله و سپس آماده سازي آن و قرار دادن ورق آماده درون پرس ، بسته شدن پرس طي دو مرحله و اعمال فشار در يک مرحله است .

تجهيزات مورد نياز عبارتند از : اکسترودر ، پرس هيدروليک و قالب از جنس فولاد يا آلومينيوم با قابليت تثبيت درجه حرارت .

مزاياي روش LFT عبارتند از : توليد در حجم زياد ، امکان ساخت قطعات ساده و پيچيده ، هزينه بسيار کم نيروي انساني به ازاي محصول ، قابليت بازيافت ، تنوع در محصولات ، قيمت کم محصول ، امکان استفاده از ربات جهت اتوماسيون کامل توليد و معايب آن شامل نياز به سرمايه گذاري زياد ، عدم توانايي توليد محصول با کيفيت سطحي A و قابليت اشتعال است . 

روش تولید RTM

تزريق رزين به داخل يک قالب بسته معمولا ً قالب کامپوزيتي که الياف شيشه ويژه اين روش قبلا ً درون آن قرار گرفته است .

تجهيزات مورد نياز اين روش عبارتند از : قالب بسته معمولا ً از جنس کامپوزيت ، دستگاه تزريق رزين ، دستگاه خلأ ، بالابر و لوازم مناسب برش و يا شکل دهي الياف .

تجهيزات مورد نياز اين روش عبارتند از : قالب بسته معمولا ً از جنس کامپوزيت ، دستگاه تزريق رزين، دستگاه خلأ ، بالابر و لوازم مناسببرش و يا شکل دهي الياف .

از مزاياي روش RTM مي توان به ساخت قطعات با ابعاد بزرگ ، نياز به سرمايه گذاري اوليه کم قالب و تجهيزات ، قابليت توليد قطعه با کيفيت سطحي A و مشخصات مکانيکي مناسب و از معايب آن به عدم قابليت توليد قطعات پيچيده ، قيمت تمام شده متوسط جهت محصول ، عمليات پيچيده تر بازيافت نسبت به گرمانرم ها اشاره کرد .

—————————————————————-

منابع:
aftab.ir
انجمن کامپوزیت ایران
مقاله ای که مشاهده می کنید در این گروه ثبت شده است:
صنایع
نام ثبت کننده مقاله:
niazemarkazi1

شرکت دانش بنیان کامپوزیت صنعت قائم

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.