Aimant a aidé fabrication Composite : Une Flexible nouvelle Technique pour réaliser la Consolidation haute pression sous vide sac/était en place processus

L’objectif global de cette procédure est d’utiliser une technique de fabrication composite assistée par aimant ou MACM pour améliorer considérablement la qualité des stratifiés composites à sac sous vide par voie humide en appliquant une pression de consolidation élevée pendant la fabrication du stratifié. Le principal avantage de cette technique est qu’il s’agit d’un moyen simple et peu coûteux de fabriquer des stratifiés composites et qu’elle peut être utilisée pour fabriquer de grandes pièces géométriquement complexes avec une relative facilité. Cette méthode est largement applicable non seulement dans les processus de sacs sous vide en couche humide, mais également dans d’autres techniques de fabrication de composites telles que le durcissement préimprégné hors autoclave et le moulage par transfert de résine assisté par vide.

La préparation des couches, la disposition et le placement des aimants sont difficiles à apprendre sans démonstration visuelle. Nous pensons que cette présentation aidera d’autres chercheurs à mettre en œuvre le MACM pour fabriquer des stratifiés composites haute performance. Pour commencer la procédure, placez soigneusement 25 aimants permanents en néodyme-fer-bore N52 d’un pouce sur un pouce sur 1/2 pouce dans une configuration carrée de cinq par cinq en polarité alternée sur une plaque d’acier magnétique de 12 pouces sur 6 pouces sur 3/16 pouce.

Utilisez un coupe-tissu rotatif pour couper six plis de fibre de verre à armure toile de huit pouces sur six pouces, puis mélangez 40 grammes de résine époxy et 10,96 grammes de durcisseur de résine à 350 tr/min jusqu’à ce qu’ils soient complètement mélangés. Dégazez la résine pendant 15 minutes pour éliminer l’air emprisonné introduit pendant le processus de mélange. Ensuite, placez une plaque de calulage en aluminium de 0,3 millimètre d’épaisseur de huit pouces sur six pouces prérecouverte d’agent de démoulage PTFE au centre d’un film de démoulage perforé de 10 1/2 pouces sur 8 1/2 pouces.

Collez les bords de la plaque de calfeutrage sur le film antiadhésif avec du ruban adhésif en polyester d’un demi-pouce de large. Ensuite, fixez une feuille chauffante en silicone flexible à dos adhésif sur un côté d’une plaque d’acier à outils de la série 400 de 1/4 de pouce d’épaisseur. Couvrez une zone de 17 pouces sur 11 pouces de l’autre côté de la plaque d’acier avec un film antiadhésif en fibre de verre non poreux recouvert de PTFE de 0,003 pouce d’épaisseur.

Délimitez la zone avec du ruban d’étanchéité double face de 1/2 pouce de large conçu pour l’ensachage sous vide. Appliquez juste assez de résine dégazée sur une zone de six pouces sur huit pouces pour mouiller une seule couche de fibre de verre à armure toile. Placez une seule couche de tissu sur la résine et utilisez un rouleau pour presser et presser l’excès de résine.

Versez de la résine supplémentaire sur le tissu et utilisez une raclette pour étaler la résine sur le tissu jusqu’à ce que le lit de fibres soit complètement saturé. Répétez ce processus pour les cinq plis restants de fibre de verre, en utilisant à peu près la même quantité de résine pour chaque pli. Ensuite, placez la plaque de calfeutrage sur une préforme en fibre.

Fixez les bords du film antiadhésif avec du ruban adhésif. Placez deux couches de tissu d’haleine de 16 pouces sur 10 pouces sur le film antiadhésif. Placez la pièce inférieure d’une soupape à vide en aluminium en deux parties sur le chiffon de reniflard, en veillant à ce que la soupape soit à au moins six pouces ou 15,3 centimètres de la préforme saturée pour éviter tout contact avec un excès de résine.

Retirez le support du ruban d’étanchéité. Placez un film d’ensachage sous vide sur l’ensemble et appuyez fermement les bords contre le ruban d’étanchéité. Ensuite, connectez la partie supérieure de la soupape à vide à une pompe à vide équipée d’un régulateur de pression.

Découpez une petite fente dans le film du sac sous vide sur la partie inférieure de la vanne. Insérez la partie supérieure de la valve dans la pièce inférieure et tournez doucement la pièce supérieure pour la verrouiller en place sans froisser le sac de l’aspirateur. Démarrez la pompe à vide, attendez que la pression se stabilise à 93 kilo Pascal et vérifiez que le système ne présente pas de fuites.

Fixez les quatre côtés de la plaque inférieure à une base de support pour immobiliser l’ensemble. Laissez le stratifié durcir sous vide constant pendant 45 minutes à température ambiante. Ensuite, placez soigneusement le réseau d’aimants permanents sur le sac d’aspirateur, en prenant soin de vous assurer que les aimants sont correctement alignés avec la pile de fibres.

Augmentez la température de la plaque inférieure à 60 degrés Celsius à cinq degrés Celsius par minute. Faites durcir le stratifié pendant huit heures à cette température. Une fois le durcissement terminé, relâchez le vide, retirez le sac d’aspirateur et démoulez le stratifié composite.

Pour commencer la procédure de mesure, fixez une plaque inférieure en acier à la barre transversale mobile d’un instrument d’essai mécanique équipé d’un capteur de force de 1 000 livres et d’un transformateur différentiel linéaire variable. Fixez une plaque supérieure en acier au capteur de force. Assurez-vous que la plaque d’acier inférieure se trouve à au moins 25 millimètres de la plaque supérieure.

Ensuite, placez soigneusement un aimant permanent Néodyme-Fer-Bore sur la plaque inférieure. Commencez à déplacer la plaque inférieure vers le haut à un à deux millimètres par minute. Enregistrez la force magnétique générée et le déplacement dans le temps.

Continuez à surveiller les mesures de la force de compactage magnétique jusqu’à ce que l’aimant entre presque en contact avec la plaque supérieure. Ensuite, arrêtez le test et calculez la pression de compactage magnétique en fonction de l’écart. Pour commencer la détermination de la densité, coupez trois échantillons dans un échantillon de stratifié selon les spécifications ASTM.

Placez chaque échantillon dans un bécher contenant 300 millilitres d’un liquide lourd aqueux transparent. Placez l’échantillon composite dans le bécher et assurez-vous que l’échantillon flotte sur le liquide. Ajoutez trois millilitres d’eau distillée au liquide et remuez la solution à 1 000 tr/min pendant cinq minutes.

Continuez à ajouter de l’eau de cette manière jusqu’à ce que l’échantillon composite soit en suspension dans le mélange, indiquant que la densité de la solution est égale à la densité de l’échantillon. Utilisez une coupelle de gravité spécifique pour déterminer la densité de la solution. Pour commencer la procédure de combustion de la résine, placez chaque échantillon dans un creuset en porcelaine séparé.

Mesurez et enregistrez le poids des éprouvettes ainsi que des creusets, puis placez les creusets dans un four. Chauffez le four à 1 112 degrés Fahrenheit ou 600 degrés Celsius à environ 10 degrés Celsius par minute et laissez la résine brûler pendant quatre heures. Ensuite, éteignez la fournaise et ouvrez soigneusement la porte de la fournaise.

Laissez le four refroidir à température ambiante. Ensuite, retirez les creusets refroidis du four et pesez les fibres de verre récupérées pour calculer les fractions pondérales de la fibre et de la résine. La pression magnétique mesurée générée par un aimant néodyme-fer-bore en fonction de l’espace entre les plaques correspondait bien à la fiche technique fournie par le fournisseur, confirmant qu’une pression magnétique accrue est appliquée au stratifié à mesure que l’épaisseur de la couche diminue pendant le processus de durcissement.

La diminution modérée de l’épaisseur de stratification des deux stratifiés de tapis aléatoires pendant la consolidation a entraîné des augmentations notables de la pression magnétique. L’épaisseur de la couche de stratifié à armure toile n’a que légèrement diminué, ce qui a entraîné une légère augmentation de la pression magnétique pendant la consolidation. L’application d’une pression de compactage magnétique dans la plage de 0,2 à 0,4 méga pascals a considérablement réduit l’épaisseur moyenne du stratifié pour les stratifiés de fibre de verre à armure toile et à armure mate aléatoire.

Cela s’est traduit par une réduction notable des surfaces riches en résine et des volumes de vides. Ce changement a été observé dans plusieurs systèmes de résine. L’augmentation de la fraction volumique des fibres et la diminution de la fraction volumique des vides des stratifiés fabriqués avec MACM ont entraîné des améliorations significatives de la résistance à la flexion et du module de flexion par rapport aux stratifiés produits de manière conventionnelle.

Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’utiliser les aimants permanents pour appliquer une pression de consolidation élevée pendant le durcissement d’un stratifié dans le processus de pose de sacs sous vide humides. La pression de consolidation élevée a considérablement amélioré les propriétés de ces stratifiés composites. Nous sommes très enthousiastes à l’égard de l’utilisation de la pression magnétique dans la fabrication de stratifiés composites structurels à haute performance.

Nous pensons que cette méthode peut être adoptée dans d’autres procédés de fabrication de composites. N’oubliez pas d’être très prudent lors de l’arrangement et du placement des aimants permanents car ils génèrent une pression très élevée. Des précautions telles que le port de gants résistants aux chocs doivent toujours être prises lors de l’exécution de cette procédure.