FRP复合材料的制作

纤维增强塑料的过程描述和工艺选择信息

介绍
Fiber-reinforced plastics can be fabricated using several processes – hand layup and sprayup lamination, continuous lamination, spin casting, resin transfer molding and its variations, injection molding, etc. However, let’s now focus not on individual processes, but on 3 important categories to which these processes belong
•开放成型
•低容量闭合成型
•压缩成型

流程描述
A.开放式成型 -开放成型是生产FRP部件的最简单,最广泛的过程。它是在环境商店条件下完成的。模具通常由FRP制造。部分的化妆品表面在模具旁边制造。模具的背面是开放的。虽然大多数制造过程涉及在构造部分的主结构之后涉及外部涂层的应用,但是开放模具部件由外部建造到内部。开放成型的第一步是将凝胶涂层(部分的外部涂层)施加到模具上。层压板设计的剩余层,包括一些但不是所有的下列,背部凝胶涂层:
1.屏障外套 - 这是在凝胶涂层后面施加的。屏障涂层改善了部件化妆品,减少了裂缝并改善了海洋零件中的渗透泡沫抗性。
2.皮肤层压板 - 一种相对薄的玻璃纤维增​​强层压板,在凝胶涂层后面制造。皮肤层压板改善化妆品和渗透泡泡耐药性。
3.打印阻塞器 - 一种可喷涂皮肤涂层的可喷涂的句法泡沫材料,以改善层压化妆品。
4.芯片材料 - 轻量级材料,用于构建部分厚度和刚度而不增加重量。
5.散装层压板 - 层压板的主要部分,提供大部分结构性能。

用于皮肤和散装层压板中使用的玻璃纤维增​​强可以通过手动铺设或喷涂技术施加。开放模具工艺的排放是显着的,并受联邦Neshap标准调节,并在某些情况下,国家和地方法规进行调节。

B.低容量闭合成型 -
低容量闭合成型方法的类别包括液体树脂,其中液体树脂被转移到含有增强材料的封闭腔模具中。随着时间的推移,低容量闭合成型工艺的许多变化已经进化如
•真空输液
•Seamann Composites树脂输注人 - U形方法(Scrimp®)
•常规RTM.
•浅rtm(壳体层压板RTM)
•硅胶袋RTM
•封闭腔袋成型(CCBM®)
•多插入工具(MIT®)RTM
•零喷射压力(ZIP®)RTM。

使用这些方法制造的零件可以在外表面上或可能不具有凝胶涂层。这些过程的零件尺寸受模具和部分处理注意事项的限制。由于操作员技能的替代力较少,部分到部件一致性比开放成型更好。此外,可以生产双面化妆品部件。这些过程的排放仍然受到监管;然而,由于工艺的封闭部分,它们远低于开放成型。如果使用的话,凝胶涂层应用的排放与开放成型相同。

C.压缩成型
压缩成型是另一个封闭的模塑过程。它在模具封闭期间使用夹紧力来通过模腔流动预先制造的化合物。液压机通常提供夹紧力。压缩模具通常由镀铬工具钢制成。片状化合物,散装成型化合物和湿成型化合物是预先制造的化合物的实例。

如果在压缩成型部件上需要外部涂层,则通常施加施加外部涂层;但是,可提供模具涂层。零件尺寸受压压板尺寸限制。部分到部分一致性是优秀的。压缩成型的排放仍然受到调节;然而,由于该过程的封闭性,它们远低于开放成型。

下表为您提供了我们刚才讨论的过程之间的差异的主旨

过程比较.
部分特征
开型成型
小声
封闭的成型
压缩成型
最大零件大小
任何尺寸
任何尺寸
高达100平方英尺
限制零件大小的因素
模具和部件处理
模具和部件处理
按大小
部分表面
一边
双面,光滑或纹理
双面,光滑或纹理
分开一致
公平的
好到优秀
优秀的
横截面
完全变化
如果统一更好
轻松多种多样
每年零件数量
<1000
<10,000
> 5,000
每颗模具每8小时班次
1-2
16-90
100-500.
模具建筑
合成的
铝镍壳,或
合成的
镀铬工具钢
模具提前时间 2-4周 4-8周 16周或以上
每吨排放量的综合 37.1 135-16302 135-16302

1.从统一排放因素取得的数字;35%苯乙烯含量树脂;机械非雾化应用;和30%的玻璃纤维。

2.从EPA AP-42排放因子取得的数字;35%苯乙烯含量树脂;复合浆(25%至100%树脂);和30%的玻璃纤维。

过程选择
当用于制造特定部分的最佳过程不明显时,应通过过程贸易研究完成处理选择。过程贸易研究涉及比较由各种过程制造的特定部件的零件制造成本和部分性能因素。部件制造成本包括但不限于设备成本,工具成本,材料成本和劳动力成本。部件性能因素取决于所研究的特定部分,但可包括,重量,强度要求和外观要求。危险空气污染物(HAP)或其他调节材料的排放因工艺而异,也可能分为过程选择。遵循一个例子贸易研究。

主题部件来自运行船的甲板。它是一种铰接的舱口盖,可提供对甲板储物室或冷却器的进入。阶梯面在外表面上具有非滑动轮廓。阶梯面包括玻璃皮上填充蜂窝芯的玻璃皮。该零件尺寸为11英寸,25英寸,1.5英寸高周边法兰。设计标准包括从三英尺高度的冲击300磅。

该部分在图1中示出。
在贸易研究中考虑的过程是开放的成型,几个低容量关闭

模塑方法包括真空输注,有机硅袋RTM,浅r r rdm和常规RTM。为每个部分计算设备成本,工具成本,材料成本和劳动力成本。

成本基于2005年的典型价值,并作为相对成本作为基准的开放成本呈现,以100份作为基线。生产的部件数量从10到9,000变化。部件将在三年的时间框架上产生,每年具有相同数量的零件。过程贸易研究成本结果如下表1所示。随着所产生的零件数量增加,每个部分的成本降低。然而,减少量取决于该过程,这意味着图1贸易研究舱口覆盖了不同的过程是不同生产率最具成本效益的过程。bob全站app

表1-过程贸易研究成本结果

财产 开型成型 真空输液 浅rtm. 有机硅袋RTM 常规RTM.
部分外观 零靠侧是粗糙的 部分背面是哑光 部分背面是光滑的 部分背面是哑光 部分背面是光滑的
力量 可接受的 可与开放成型相当 可与开放成型相当 可与开放成型相当 可与开放成型相当
具有成本效益的生产运行规模bob全站app <100份 <200份 100到9,000份 100到9,000份 > 1000份
排放量 0.126磅/部分 0.064磅/部分 0.064磅/部分 0.064磅/部分 0.064磅/部分

常规RTM在生产运行尺寸小于1000份的舱口盖生产不是具有成本效益的选择。bob全站app对于生产bob全站app的生产尺寸大于1,000份,此过程变得竞争,较轻RTM,即使在9,000份的生产运行尺寸由于需要凝胶涂层表面,也不会比浅r rm更便宜。

对于非凝胶的大型生产运行,成本比较可能是不同的bob全站app
涂层部分。虽然具有较轻的RTM的竞争力,但有机硅袋RTM绝不是舱口盖生产的成本效益。bob全站app这是由于制造硅袋所需的材料的成本。然而,有机硅袋RTM可以是具有封闭轮廓的零件的优异工艺选择,这些轮廓不容易被其他方法制造。

浅光RTM是舱口盖生产的低成本过程,生产运行尺寸大于100份。bob全站app

真空输注具有开放成型的竞争力,因为舱口盖生产的低成本过程耗尽不到100份。bob全站app由于每个部分所需的消bob全站app耗材料(真空袋膜,密封胶片等)的成本,在较高的生产率下,真空输注并不具有成本效益。整体过程贸易研究结果包括舱口盖的零件外观,强度,成本和排放,如表2所示。

与低VOC材料的开放成型相比,使用闭合的封闭模塑过程将排放量减少50%。部分外观差异的排放差异可能会影响舱口覆盖生产的过程选择。bob全站app

该贸易研究作为可以进行的评估类型的示例提供,以便在进程选择上做出明智的决定。达到的结论对于劳动,材料和资本成本的所有部分,尺寸,复杂性和特定组合无效

表2. RTM过程的比较
财产 开型成型 真空输液 浅rtm. 有机硅袋RTM 常规RTM.
部分外观 零靠侧是粗糙的 部分背面是哑光 部分背面是光滑的 部分背面是哑光 部分背面是光滑的
力量 可接受的 可与开放成型相当 可与开放成型相当 可与开放成型相当 可与开放成型相当
具有成本效益的生产运行规模bob全站app <100份 <200份 100到9,000份 100到9,000份 > 1000份
排放量 0.126磅/部分 0.064磅/部分 0.064磅/部分 0.064磅/部分 0.064磅/部分

开放成型是舱口盖生产的低成本过程,生产不到100份。bob全站app但对于生产超过100份的生产并不成本效益。bob全站app

更多信息
关于FRP复合材料的此信息是标题为“Composites应用指南”的书籍的提取物。

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