磁石は、複合材生産を支援: 柔軟な新しい技術高圧真空袋/Lay アップ プロセスを達成するため

この手順の全体的な目標は、磁石支援複合材製造またはMACM技術を使用して、ラミネート製造中に高い圧密圧力を適用することにより、ウェットレイアップ真空バッグ複合ラミネートの品質を大幅に向上させることです。この技術の主な利点は、複合ラミネートを低コストで簡単に製造する方法であり、大型で幾何学的に複雑な部品を比較的簡単に製造するために使用できることです。この方法は、湿式真空バッグプロセスだけでなく、オートクレーブ外プリプレグ硬化や真空アシスト樹脂トランスファー成形などの他の複合製造技術にも広く適用できます。

層の準備と磁石の配置と配置は、視覚的なデモンストレーションなしでは習得が困難です。このプレゼンテーションは、他の研究者がMACMを実装して高性能複合ラミネートを作成するのに役立つと信じています。手順を開始するには、1インチ×1インチ×1/2インチのN52ネオジム-鉄-ホウ素永久磁石を、12インチ×6インチ×3/16インチの磁性鋼板に5×5の正方形の交互の極性で慎重に配置します。

回転式ファブリックカッターを使用して、8インチ×6インチの平織りガラス繊維の6つの層を切断し、40グラムのエポキシ樹脂と10.96グラムの樹脂硬化剤を350rpmで完全に混合するまで一緒に攪拌します。レジンを15分間脱気して、混合プロセス中に導入された閉じ込められた空気を取り除きます。次に、PTFE離型剤でプレコートされた厚さ0.3ミリメートルの8インチ×6インチのアルミニウム製カウルプレートを、10 1/2インチ×8 1/2インチの穴あき離型フィルムの中央に置きます。

カウルプレートの端を半インチ幅のポリエステルテープで剥離フィルムにテープで固定します。次に、接着剤で裏打ちされた柔軟なシリコーンヒートシートを、厚さ1/4インチの400シリーズ工具鋼板の片面に固定します。鋼板の反対側の17インチ×11インチの領域を、厚さ0.003インチの非多孔質PTFEコーティングガラス繊維剥離フィルムで覆います。

真空袋詰め用に設計された幅1/2インチ幅の両面シーラントテープでエリアの輪郭を描きます。6インチ×8インチの領域に脱気した樹脂を適量だけ塗布して、平織りガラス繊維の1つの層を濡らします。レジンの上に布地を1枚重ね、ローラーを使って余分なレジンを押し出します。

布地に追加の樹脂を注ぎ、スキージを使用して繊維床が完全に飽和するまで樹脂を布地に広げます。ガラス繊維の残りの5つの層について、各層にほぼ同じ量の樹脂を使用して、このプロセスを繰り返します。次に、カウルプレートをファイバープリフォームに置きます。

付属の剥離フィルムの端をポリエステルテープでテープで留めます。リリースフィルムの上に16インチ×10インチのブリーザークロスを2層重ねます。2ピースのアルミニウム製ツイストロック真空バルブの底部をブリーザークロスに置き、バルブが飽和プリフォームから少なくとも6インチまたは15.3センチメートル離れていることを確認して、過剰な樹脂との接触を防ぎます。

シーラントテープの裏地をはがします。バキュームバギングフィルムをアセンブリに置き、端をシーラントテープにしっかりと押し付けます。次に、真空バルブの上部を圧力調整器を備えた真空ポンプに接続します。

バルブの底部に真空バッグフィルムの小さなスリットを切ります。バルブの上部を下部の部分に挿入し、上部の部品をそっとひねって、真空バッグにしわを寄さずに所定の位置にロックします。真空ポンプを始動し、圧力が93キロパスカルで安定するのを待ち、システムに漏れがないか確認します。

Clamp 底板の4つの側面すべてをサポートベースに取り付けて、アセンブリを固定します。ラミネートを室温で45分間一定の真空下で硬化させます。次に、磁石がファイバースタックに適切に位置合わせされていることを確認しながら、永久磁石の配列を真空バッグに慎重に配置します。

底板の温度を摂氏60度まで、毎分5°Cで上げます。その温度でラミネートを8時間硬化させます。硬化が終了したら、真空を解除し、真空バッグを取り外し、複合ラミネートを離型します。

測定手順を開始するには、1, 000ポンドの力のロードセルと線形可変差動変圧器を備えた機械試験装置の可動クロスバーにスチール製の底板を固定します。スチール製のトッププレートをロードセルに取り付けます。底面の鋼板がトッププレートから少なくとも25ミリメートル離れていることを確認してください。

次に、ネオジム-鉄-ホウ素永久磁石を1つ、底板に慎重に置きます。底板を毎分1〜2ミリメートルで上向きに動かし始めます。発生した磁力と変位を経時的に記録します。

磁石がトッププレートにほぼ接触するまで、磁気圧縮力の測定を監視し続けます。次に、テストを停止し、磁気圧縮圧力とギャップを計算します。密度測定を開始するには、ASTM仕様に従ってラミネートサンプルから3つの試験片を切り取ります。

各標本を300ミリリットルの水性透明重液を含むビーカーに入れます。複合試料をビーカーに入れ、試料が液体に浮くことを確認します。3ミリリットルの蒸留水を液体に加え、溶液を1, 000rpmで5分間攪拌します。

複合試料が混合物に懸濁し、溶液の密度が試料の密度と等しくなるまで、この方法で水を加え続けます。比重カップを使用して、溶液の密度を決定します。レジンのバーンオフ手順を開始するには、各試料を別々の磁器るつぼに入れます。

試料とるつぼの重量を測定して記録し、るつぼを炉に入れます。炉を華氏112度または摂氏600度に毎分約10°Cで加熱し、樹脂を4時間燃焼させます。その後、炉の電源を切り、炉のドアを慎重に開きます。

炉を室温まで冷まします。次に、冷却したるつぼを炉から取り出し、回収したガラス繊維を計量して、繊維と樹脂の重量分率を計算します。ネオジム-鉄-ホウ素磁石がプレート間のギャップの関数として生成する磁気圧力の測定は、サプライヤー提供のデータシートとよく一致し、硬化プロセス中にレイアップの厚さが減少するにつれて、ラミネートに磁気圧力が増加することを確認しました。

圧密中に2つのランダムマットラミネートのレイアップ厚さが適度に減少したため、磁気圧力が顕著に増加しました。平織りラミネートのレイアップ厚さはわずかに減少しただけで、圧密時の磁気圧力がわずかに増加しました。0.2 から 0.4 メガパスカルの範囲の磁気圧縮圧力を適用すると、平織りとランダムマットガラス繊維ラミネートの両方の平均ラミネート厚さが大幅に減少しました。

これは、樹脂を多く含む面積とボイドボリュームの顕著な減少に反映されています。この変化は、複数の樹脂系で観察されました。MACMで製造されたラミネートの繊維体積分率の増加と空隙体積率の減少により、従来の方法で製造されたラミネートと比較して、曲げ強度と曲げ弾性率が大幅に改善されました。

このビデオを見れば、ウェットレイアップ真空バッグプロセスでラミネートの硬化中に永久磁石を使用して高い圧密圧力を加える方法について十分に理解できるはずです。高い圧密圧力により、これらの複合ラミネートの特性が大幅に向上しました。私たちは、構造用の高性能複合ラミネートの製造に磁気圧力を使用することに非常に興奮しています。

この方法は、他の複合材料製造プロセスにも適用できると考えています。永久磁石の配置と配置には、非常に高い圧力が発生するため、特に注意する必要があります。この手順を実行するときは、耐衝撃性手袋の着用などの予防措置を常に講じる必要があります。