מגנט בסיוע ייצור מורכבים: גמיש טכניקה חדשה להשגת קונסולידציה גבוהה בלחץ בתהליכים ואקום שקית/Lay-Up

המטרה הכוללת של הליך זה היא להשתמש בייצור מרוכב בסיוע מגנט או בטכניקת MACM כדי לשפר משמעותית את האיכות של למינציה מרוכבת של שקיות ואקום רטובות על ידי הפעלת לחץ קונסולידציה גבוה במהלך ייצור למינציה. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שמדובר בדרך פשוטה ובעלות נמוכה לייצור למינציה מרוכבת וניתן להשתמש בה לייצור חלקים גדולים ומורכבים מבחינה גיאומטרית בקלות יחסית. שיטה זו ישימה באופן נרחב לא רק בתהליכי שקיות ואקום בשכבה רטובה אלא גם בטכניקות ייצור מרוכבות אחרות כגון ריפוי prepreg מחוץ לחיטוי ודפוס העברת שרף בסיוע ואקום.

הכנת שכבות וסידור ומיקום מגנטים קשה ללמוד ללא הדגמה חזותית. אנו מאמינים שמצגת זו תעזור לחוקרים אחרים ליישם MACM לייצור למינציה מרוכבת בעלת ביצועים גבוהים. כדי להתחיל בהליך, הנח בזהירות 25 מגנטים קבועים N52 Neodymium-Iron-Boron בגודל 1 אינץ' על 1/2 אינץ' בתצורה מרובעת של חמישה על חמישה בקוטביות מתחלפת על לוח פלדה מגנטי בגודל 12 אינץ' על 6 אינץ' על 3/16 אינץ'.

השתמש בחותך בד סיבובי כדי לחתוך שש שכבות של שמונה אינץ' על שישה אינץ' של סיבי זכוכית באריגה רגילה, ולאחר מכן ערבבו יחד 40 גרם שרף אפוקסי ו-10.96 גרם מקשה שרף ב-350 סל"ד עד לערבוב מלא. הסר את השרף למשך 15 דקות כדי להסיר אוויר כלוא שהוכנס במהלך תהליך הערבוב. לאחר מכן, הנח צלחת אלומיניום בעובי 0.3 מילימטר בגודל שמונה אינץ' על שישה אינץ' מצופה מראש בחומר שחרור PTFE במרכז סרט שחרור מחורר בגודל 10 1/2 אינץ' על 8 1/2 אינץ'.

הדביקו את שולי צלחת הגלימה לסרט השחרור בעזרת סרט פוליאסטר ברוחב חצי אינץ'. לאחר מכן, תקן יריעת חום סיליקון גמישה עם גיבוי דבק לצד אחד של לוח פלדת כלים מסדרת 400 בעובי 1/4 אינץ'. כסו שטח בגודל 17 אינץ' על 11 אינץ' בצד השני של לוח הפלדה בסרט שחרור פיברגלס לא נקבובי בעובי 0.003 אינץ'.

מתאר את האזור עם סרט איטום דו צדדי ברוחב 1/2 אינץ 'המיועד לשקיות ואקום. מרחו מספיק מהשרף נטול הגז על שטח של שישה אינץ' על שמונה אינץ' כדי להרטיב שכבה אחת של סיבי הזכוכית הפשוטים. הניחו שכבה אחת של הבד על השרף והשתמשו ברולר כדי ללחוץ ולסחוט עודפי שרף.

יוצקים שרף נוסף על הבד ומשתמשים במגב כדי לפזר את השרף על הבד עד שמיטת הסיבים רוויה לחלוטין. חזור על תהליך זה עבור חמש שכבות סיבי הזכוכית הנותרות, תוך שימוש באותה כמות שרף לכל שכבה. לאחר מכן, הניחו את צלחת הגלימה על תבנית סיבים.

הדביקו את הקצוות של סרט השחרור המצורף בעזרת סרט פוליאסטר. הנח שתי שכבות של בד נשימה בגודל 16 אינץ' על 10 אינץ' על גבי סרט השחרור. הנח את החלק התחתון של שסתום ואקום נעילת טוויסט מאלומיניום שני חלקים על בד הנשימה, וודא שהשסתום נמצא לפחות שישה אינץ' או 15.3 סנטימטרים מהצורה הרוויה כדי למנוע מגע עם עודף שרף.

הסר את גיבוי סרט האיטום. הנח סרט שקיות ואקום מעל המכלול ולחץ את הקצוות בחוזקה כנגד סרט האיטום. לאחר מכן, חבר את החלק העליון של שסתום הוואקום למשאבת ואקום המצוידת בווסת לחץ.

חותכים חריץ קטן בסרט שקית הוואקום מעל החלק התחתון של השסתום. הכנס את החלק העליון של השסתום לחלק התחתון, וסובב בעדינות את החלק העליון כדי לנעול אותו במקומו מבלי לקמט את שקית הוואקום. הפעל את משאבת הוואקום, המתן עד שהלחץ יתייצב על 93 קילו פסקל ובדוק אם יש נזילות במערכת.

clamp כל ארבעת הצדדים של הצלחת התחתונה לבסיס תמיכה כדי לשתק את המכלול. אפשר לרבד להתרפא בוואקום קבוע למשך 45 דקות בטמפרטורת החדר. לאחר מכן, הנח בזהירות את מערך המגנטים הקבועים על שקית הוואקום, הקפד לוודא שהמגנטים מיושרים כראוי עם ערימת הסיבים.

רמפו את הטמפרטורה של הצלחת התחתונה ל 60 מעלות צלזיוס בחמש מעלות צלזיוס לדקה. רפאו את הלמינציה במשך שמונה שעות בטמפרטורה זו. בסיום הריפוי, שחרר את הוואקום, הסר את שקית הוואקום ושחרר את הלמינציה המרוכבת.

כדי להתחיל בהליך המדידה, אבטח לוחית תחתונה מפלדה למשקוף הניתן להזזה של מכשיר בדיקה מכני המצויד בתא עומס כוח של 1,000 פאונד ושנאי דיפרנציאלי משתנה ליניארי. חבר לוחית עליונה מפלדה לתא העומס. ודא שלוחית הפלדה התחתונה נמצאת לפחות 25 מילימטרים מהצלחת העליונה.

לאחר מכן, הנח בזהירות מגנט קבוע אחד של ניאודימיום-ברזל-בורון על הצלחת התחתונה. התחל להזיז את הצלחת התחתונה כלפי מעלה במהירות של מילימטר עד שניים לדקה. רשום את הכוח המגנטי שנוצר ואת התזוזה לאורך זמן.

המשך לעקוב אחר מדידות כוח הדחיסה המגנטי עד שהמגנט כמעט יוצר קשר עם הצלחת העליונה. לאחר מכן, עצור את הבדיקה וחשב את לחץ הדחיסה המגנטי לעומת הפער. כדי להתחיל בקביעת הצפיפות, חתוך שלוש דגימות מדגימת למינציה על פי מפרט ASTM.

מניחים כל דגימה בכוס המכילה 300 מיליליטר נוזל כבד שקוף מימי. הנח את הדגימה המרוכבת בכוס וודא שהדגימה צפה על הנוזל. מוסיפים לנוזל שלושה מיליליטר מים מזוקקים ומערבבים את התמיסה ב -1, 000 סל"ד למשך חמש דקות.

המשך להוסיף מים בדרך זו עד שהדגימה המרוכבת תלויה בתערובת, מה שמצביע על כך שצפיפות התמיסה שווה לצפיפות הדגימה. השתמש בכוס משקל סגולי כדי לקבוע את צפיפות התמיסה. כדי להתחיל בהליך שריפת השרף, הנח כל דגימה בכור חרסינה נפרד.

מדוד ורשום את משקולות הדגימות כמו גם את כור ההיתוך, ולאחר מכן הניח את כורי ההיתוך בכבשן. מחממים את התנור ל-1, 112 מעלות פרנהייט או 600 מעלות צלזיוס בכ-10 מעלות צלזיוס לדקה ומניחים לשרף להישרף למשך ארבע שעות. לאחר מכן, כבה את התנור ופתח בזהירות את דלת התנור.

הניחו לתנור להתקרר לטמפרטורת החדר. לאחר מכן, הסר את כור ההיתוך המקורר מהתנור ושקול את סיבי הזכוכית המשוחזרים כדי לחשב את שברי המשקל של הסיבים והשרף. הלחץ המגנטי הנמדד שנוצר על ידי מגנט ניאודימיום-ברזל-בורון כפונקציה של הפער בין הלוחות הסכים היטב עם גיליון הנתונים שסופק על ידי הספק, ומאשר כי לחץ מגנטי מוגבר מופעל על הלמינציה ככל שעובי ההנחה יורד במהלך תהליך הריפוי.

הירידה המתונה בעובי ההנחה של שני למינציה מחצלת אקראית במהלך האיחוד הביאה לעלייה ניכרת בלחץ המגנטי. עובי הנחת הלמינציה באריגה רגילה ירד רק מעט, וכתוצאה מכך עלייה קטנה בלחץ המגנטי במהלך האיחוד. הפעלת לחץ דחיסה מגנטי בטווח של 0.2 עד 0.4 מגה פסקל הפחיתה משמעותית את עובי הלמינציה הממוצע הן עבור אריגה רגילה והן עבור למינציה של סיבי זכוכית מחצלת אקראית.

זה בא לידי ביטוי בירידה ניכרת באזורים עשירים בשרף ובנפחי ריקים. שינוי זה נצפה על פני מערכות שרף מרובות. שבר נפח הסיבים המוגדל וחלק נפח הריק המופחת של הלמינציה המיוצרים עם MACM הביאו לשיפורים משמעותיים בחוזק הכיפוף ובמודול הכיפוף ביחס ללמינציה המיוצרת באופן קונבנציונלי.

לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד להשתמש במגנטים קבועים כדי להפעיל לחץ קונסולידציה גבוה במהלך ריפוי לרבד בתהליך שקית הוואקום הרטובה. לחץ הקונסולידציה הגבוה שיפר במידה ניכרת את המאפיינים של הלמינציה המרוכבת הללו. אנו נרגשים מאוד מהשימוש בלחץ מגנטי בייצור למינציה מרוכבת מבנית בעלת ביצועים גבוהים.

אנו מאמינים שניתן לאמץ שיטה זו בתהליכי ייצור מרוכבים אחרים. אל תשכח להיות זהיר במיוחד במהלך סידור ומיקום מגנטים קבועים מכיוון שהם מייצרים לחץ גבוה מאוד. תמיד יש לנקוט באמצעי זהירות כגון לבישת כפפות עמידות בפני פגיעות בעת ביצוע הליך זה.