روش های ساخت کامپوزیت – شرکت کامپوزیت صنعت قائم – شرکت کامپوزیت صنعت قائم

روش های ساخت کامپوزیت

روشهای ساخت کامپوزیت ها

 

comsgh-composit

2

روش های مختلفی جهت تولید قطعات کامپوزیتی پایه پلیمری  وجود دارد که به طور کلی به سه دسته تقسیم می شوند :

۱-      روش های تولید ساده  لایه چینی دستی و پاششی  که شامل روش های تولید با قالب باز هستند . تیراژ دراین نوع تولید ، محدود  یک الی سه قطعه در روز  است و کیفیت محصول به اپراتور بستگی دارد .

۲-      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 می گیرند .

۳-      روش تولید قطعات صنعتی SMC ، BMC ، RTM ، GMT ، LFT و … که روش های LFT و GMT مربوط به گرمانرم ها و روش های RTM ،BMC و SMC مربوط به گرما سخت ها هستند .

 

بازار تولید قطعات صنعتی در اروپا در سال ۱۹۹۹  معادل ۳۵۲ هزارتن بوده که سهم هریک از این روش ها به صورت زیر است :

اس ام سی: ۱۹۰ هزارتن معادل ۵۴ درصد

بی ام سی: ۹۰ هزارتن معادل ۶/۲۵ درصد

ال اف تی و جی ام تی: ۴۲ هزارتن معادل ۹/۱۱ درصد

آر تی ام: ۳۰ هزارتن معادل ۵/۸ درصد

 

3

 جهت آشانایی با جزئیات این روش های تولید، به ادامه مطلب مراجعه فرمایید.

 ۱- روش تولید SMC

Sheet Moulding Compoundیا SMC ترکیبی از خانواده گرما سخت های تقویت شده با الیاف شیشه  بین ۶۰- ۲۰ درصد است که معمولا ً از پنج ماده اصلی زیر تشکیل شده است :

– رزین پلی استر غیر اشباع  ویژه SMC  که دارای یک پیک گرمازا بین ۲۹۰-۲۲۰  درجه سانتی گراد است .

– افزودنی LS , LP

– الیاف شیشه  معمولا ً از نوع رووینگ

– پر کننده  کربنات کلسیم ، کائولن و هیدروکسید آلومینیوم

 

فرآیند تولید قطعه SMC شامل سه مرحله است :

– تهیه ورق یا لایه SMC

– تولید قطعه قالب گیری

– عملیات تکمیلی

تهیه ورق SMC به این شکل است که ابتدا مواد اولیه مطابق فرمولاسیون درون مخلوط کن و با دور بالا مخلوط می شوند . پس از آن که خمیر حاصله به گرانروی مناسب رسید ، غلیظ کننده Thickener به آن اضافه می شود . خمیر حاصل به وسیله پمپ ، به دستگاه تولید ورق SMC منتقل و بر روی دو لایه فیلم پلی اتیلنی ، به عنوان فیلم حامل Carrier ، ریخته می شود . میزان خمیر به وسیله دو تیغه قابل تنظیم است . سپس الیاف شیشه به طول ۲۵ میلی متر  ۵۰-۱۲ میلی متر بریده شده و به صورت منظم بر روی خمیر ریخته می شود . لایه حاصل همراه با فیلم دیگر که فقط شامل خمیر است و فاقد الیاف است تشکیل یک لایه را می دهند . پس از عبور از یک سری غلتک ، الیاف به صورت کامل با خمیر آغشته می شود ، سپس ورق بسته بندی می شود . پس از حدود سه الی پنج روز محصول آماده عملیات قالب گیری است . لایه های SMC  برش خورده ، درون قالب گرم فولادی قرار می گیرند و پرس طی دو مرحله بسته شده و دو مرحله فشار اعمال می شود . در نهایت ضمن عملیات پخت قطعه درون قالب محصول تولید می شود .

تجهیزات مورد نیاز عبارتند از : پرس هیدرولیک با قابلیت Close speed دردو مرحله  مرحله اول mm/s ۲۵۰-۱۰۰ و مرحله دومmm/s ۲۰-۵/۲ و قابلیت اعمال فشار در دو مرحله و قالب از جنس فولاد با قابلیت گرم شدن به وسیله الکتریسیته یا روغن .

مزایای این روش ، تولید در حجم زیاد ، امکان ساخت قطعات ساده و پیچیده ، تولید قطعه با کیفیت سطحی A ، هزینه بسیار کم نیروی انسانی به ازای واحد محصول ، قیمت پایین محصول تمام شده و مشخصات مکانیکی یکنواخت با تلرانس ۶ درصد بوده و معایب آن ، نیاز به سرمایه گذاری زیاد ، عملیات پیچیده تر بازیافت نسبت به گرمانرم ها است . روش SMC به طور گسترده ای در صنایع الکتریکی به کار می رود . میزان مصرف اروپا در سال ۱۹۹۹ معادل ۸۲ هزار تن  تابلوهای برق ، قطعات الکتریکی ، محفظه چراغ بزرگراه و اتوبان بوده است . علت استفاده از SMC در صنایع الکتریکی ، نارسانایی الکتریکی ، پایداری در حرارت بالا ، عدم نیاز به رنگ آمیزی ، مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی ، مقاومت مکانیکی زیاد ، مقاومت شیمیایی ، پایداری ابعادی ، قابلیت بازیافت و آزادی عمل در طراحی است .

این روش در صنعت حمل و نقل نیز کاربردهای فراوانی دارد . میزان مصرف آن در اروپا در سال ۱۹۹۹ معادل ۶۷ هزار تن شامل بدنه خودرو ، قطعات با استحکام زیاد ، بدنه قطارهای سریع السیر ، قطعات کامیون و اتوبوس  بوده است . علت استفاده از SMCدر صنایع حمل و نقل وزن کم محصول ، پایداری ابعادی ، آزادی عمل در طراحی ، توانایی تولید قطعه با کیفیت سطحی A ، هزینه کم سرمایه گذاری نسبت به تولید قطعه فلزی ، سرعت عمل در مونتاژ ، مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی و تولید قطعه با ضخامت های متغیر است .

روش SMC در صنعت ساختمان نیز به کار گرفته شده است . به طوری که میزان مصرف آن در اروپا در سال ۱۹۹۹ معادل ۴۱ هزارتن  شامل ساخت پانل های ساختمانی ، حمام آماده ، صندلی ، میز و سایر موارد بوده است .

 

     ۲- روش تولید BMC

Bulk Moulding Compound      یا BMC ترکیبی از خانواده گرما سخت های تقویت شده با الیاف شیشه است که طول الیاف در آن ۶ میلی متر ۱۲-۴ میلی متر و میزان الیاف در خمیر بین ده تا حداکثر بیست درصد است . فرآیند تولید قطعه BMCشامل سه مرحله است . تهیه خمیر BMC ، تولید قطعه قالب گیری  و عملیات تکمیلی . تهیه خمیر BMC بدین شکل است که ابتدا مواد اولیه مطابق فرمولاسیون درون مخلوط کن با دور بالا مخلوط و پس از این که خمیر به دست آمده به گرانروی مناسب رسید به مخلوط کن دیگری از نوع دو باز و با تیغه Z پمپ می شود . سپس به آن غلیظ کننده Thickener و الیاف شیشه به طول ۶-۴ میلی متر اضافه و مخلوط می شوند . خمیر حاصل درون فیلم پلی اتیلنی بسته بندی می شود و پس از حدود سه الی پنج روز ، محصول آماده عملیات قالب گیری است . تکه های BMC آماده درون قالب گرم فولادی  قرار می گیرند و پرس طی دو مرحله بسته و دو مرحله فشار اعمال می شود . در نهایت ضمن عملیات پخت درون قالب ، قطعه تولید می شود .

تجهیزات مورد نیاز عبارتند از : پرس هیدرولیک با قابلیت Close speed در دو مرحله مرحله اول mm/s ۲۵۰-۱۰۰ و مرحله دوم mm/s ۲۰-۵/۲  و قابلیت اعمال فشار در دو مرحله و قالب از جنس فولاد با قابلیت گرم شدن بوسیله الکتریسیته یا روغن .

مزایای این روش عبارتند از : تولید در حجم زیاد ، امکان ساخت قطعات ساده و پیچیده ، تولید قطعه با کیفیت سطحی A ، هزینه بسیار کم نیروی انسانی به ازای واحد محصول و بهای کم محصول تمام شده و معایب آن شامل نیاز به سرمایه گذاری زیاد در عملیات پیچیده بازیافت نسبت به گرمانرم ها است .

 

    ۳- روش تولید GMT

Glass Mat reinforced Thermoplastic یا GMT ترکیبی از خانواده گرمانرم های معمولا ً پلی پروپیلن تقویت شده با الیاف شیشه اند که در آن الیاف شیشه به صورت مت یا تک جهته استفاده می شود . فرآیند تولید قطعه GMT شامل چهار مرحله است : تهیه الیاف مت مخصوص GMT ، تهیه ورق GMT ، تولید قطعه قالب گیری  و عملیات تکمیلی . در این روش یک blank GMT  گرمانرم PP درون کوره قرار داده شده و جهت آماده سازی عملیات قالب گیری گرم می شود . سپس با قرار دادن آن درون قالب و بسته شدن پرس طی دو مرحله و اعمال فشار در یک مرحله ، قطعه تولید می شود .

تجهیزات مورد نیاز عبارتند از : پرس هیدرولیک با قابلیت Close speed در دو مرحله  مرحله اول mm/s ۵۰۰-۲۰۰ ، مرحله دومmm/s ۲۰-۱۰  و قابلیت اعمال فشار دریک مرحله ، قالب از جنس فولاد یا آلومینیوم با قابلیت تثبیت درجه حرارت و کوره از نوع هوای گرم یا مادون قرمز .

مزایای روش GMT عبارتند از : تولید در حجم زیاد ، امکان ساخت قطعات ساده و پیچیده ، هزینه بسیار کم نیروی انسانی به ازای محصول ، قابلیت بازیافت ، تنوع در محصولات ، قیمت متوسط محصول و امکان استفاده از ربات جهت اتوماسیون کامل تولید و معایب آن شامل نیاز به سرمایه گذاری زیاد ، عدم توانایی تولید محصول با کیفیت سطحی A و قابلیت اشتعال است .

 

   ۴- روش تولید LFT

روش های مختلفی وجود دارد که اساس همگی آنها ترکیب زمینه پلی پروپیلن یا انواع دیگر گرمانرم ها  با الیاف شیشه بلند درون اکسترو در طی دو مرحله و سپس آماده سازی آن و قرار دادن ورق آماده درون پرس ، بسته شدن پرس طی دو مرحله و اعمال فشار در یک مرحله است .

تجهیزات مورد نیاز عبارتند از : اکسترودر ، پرس هیدرولیک و قالب از جنس فولاد یا آلومینیوم با قابلیت تثبیت درجه حرارت .

مزایای روش LFT عبارتند از: تولید در حجم زیاد ، امکان ساخت قطعات ساده و پیچیده ، هزینه بسیار کم نیروی انسانی به ازای محصول ، قابلیت بازیافت ، تنوع در محصولات ، قیمت کم محصول ، امکان استفاده از ربات جهت اتوماسیون کامل تولید و معایب آن شامل نیاز به سرمایه گذاری زیاد ، عدم توانایی تولید محصول با کیفیت سطحی A و قابلیت اشتعال است .

 

   4

۵- روش تولید RTM

تزریق رزین به داخل یک قالب بسته– تجهیزات مورد نیاز این روش عبارتند از : قالب بسته  معمولا ً از جنس کامپوزیت  ، دستگاه تزریق رزین ، دستگاه خلأ ، بالابر و لوازم مناسب برش و یا شکل دهی الیاف .

از مزایای روش آر تی ام می توان به ساخت قطعات با ابعاد بزرگ، نیاز به سرمایه گذاری اولیه کم قالب و تجهیزات، قابلیت تولید قطعه با کیفیت سطحی بالا و مشخصات مکانیکی مناسب و از معایب آن به عدم قابلیت تولید قطعات پیچیده، قیمت تمام شده متوسط جهت محصول ، عملیات پیچیده تر بازیافت نسبت به گرمانرم ها اشاره کرد .