Magneet bijgestaan samengestelde productie: Een flexibele nieuwe techniek voor het bereiken van hoge consolidatie druk in vacuüm zak/Lay-opwaarts processen

Het algemene doel van deze procedure is om een door magneten ondersteunde composietfabricage of MACM-techniek te gebruiken om de kwaliteit van natte laminaatcomposietlaminaten in vacuümzakken aanzienlijk te verbeteren door tijdens de fabricage van het laminaat een hoge consolidatiedruk toe te passen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het een goedkope, eenvoudige manier is om composietlaminaten te produceren en dat het kan worden gebruikt om grote, geometrisch complexe onderdelen relatief eenvoudig te fabriceren. Deze methode is breed toepasbaar, niet alleen in natte lagen vacuümzakprocessen, maar ook in andere composietfabricagetechnieken zoals prepreg-uitharding buiten de autoclaaf en vacuümgeassisteerde harsoverdrachtsgiettechniek.

De voorbereiding van de lagen en de plaatsing van de magneten zijn moeilijk te leren zonder visuele demonstratie. Wij geloven dat deze presentatie andere onderzoekers zal helpen MACM te implementeren om hoogwaardige composietlaminaten te maken. Om de procedure te starten, plaatst u zorgvuldig 25 permanente magneten van een inch bij een inch bij 1/2 inch N52 Neodymium-IJzer-Boron in een vijf bij vijf vierkante configuratie met afwisselende polariteit op een 12-inch bij 6-inch-bij 3/16-inch magnetische stalen plaat.

Gebruik een rotatiedoeknipper om zes lagen van acht inch bij zes inch geweven glasvezel te snijden, roer vervolgens 40 gram epoxyhars en 10,96 gram harshardener bij 350 tpm tot het volledig gemengd is. Ontgast de hars gedurende 15 minuten om ingesloten lucht te verwijderen die tijdens het mengproces is binnengedrongen. Plaats vervolgens een 0,3 millimeter dikke acht inch bij zes inch aluminium caulplaat voorgecoat met PTFE-losmiddel in het midden van een geperforeerde losfilm van 10 1/2 inch bij 8 1/2 inch.

Plaakle de randen van de caulplaat op de losfilm met half inch brede polyestertape. Bevestig vervolgens een op een zijde van een 1/4-inch dikke 400-serie gereedschapsstaalplaat een op een zijde van een flexibele siliconen warmteplaat met kleefband. Bedek een 17-inch bij 11-inch gebied aan de andere zijde van de staalplaat met 0,003-inch dik niet-poreus PTFE-gecoat glasvezel losfilm.

Omlijn het gebied met dubbelzijdige afdichtingstape van een halve inch breed, ontworpen voor vacuümbagging. Breng net genoeg van de ontgaste hars aan op een gebied van zes inch bij acht inch om een enkele laag van de geweven glasvezel nat te maken. Plaats een enkele laag van het doek op de hars en gebruik een roller om overtollige hars uit te persen en samen te knijpen.

Plaats extra hars op het doek en gebruik een schraper om de hars over het doek te verspreiden totdat het vezelbed volledig verzadigd is. Herhaal dit proces voor de resterende vijf lagen glasvezel, gebruik ongeveer dezelfde hoeveelheid hars voor elke laag. Plaats vervolgens de caulplaat op een vezelvoorvorm.

Plaakle de randen van de bevestigde losfilm met polyestertape. Plaats twee lagen ademend doek van 16 inch bij 10 inch op de losfilm. Plaats het onderste stuk van een tweedelige aluminium twist-lock vacuümklep op het ademend doek en zorg ervoor dat de klep ten minste zes inch of 15,3 centimeter van de verzadigde voorvorm verwijderd is om contact met overtollig hars te voorkomen.

Verwijder de achterkant van de afdichtingstape. Plaats vacuümbaggingfilm over de samenstelling en druk de randen stevig tegen de afdichtingstape. Verbind vervolgens het bovenste stuk van de vacuümklep met een vacuümpomp uitgerust met een drukregelaar.

Snij een kleine snede in de vacuümbaggingfilm over het onderste stuk van de klep. Steek het bovenste stuk van de klep in het onderste stuk en draai het bovenste stuk voorzichtig om het op zijn plaats te vergrendelen zonder de vacuümzak te kreukelen. Start de vacuümpomp, wacht tot de druk is gestabiliseerd op 93 kilo Pascal en controleer het systeem op lekken.

Klem alle vier de zijden van de onderplaat aan een ondersteuningsbasis om de samenstelling te immobiliseren. Laat het laminaat 45 minuten onder constante vacuüm op kamertemperatuur uitharden. Plaats vervolgens voorzichtig de array van permanente magneten op de vacuümzak en zorg ervoor dat de magneten goed zijn uitgelijnd met de vezelstack.

Verhoog de temperatuur van de onderplaat tot 60 graden Celsius met vijf graden Celsius per minuut. Laat het laminaat acht uur op die temperatuur uitharden. Wanneer het uitharden is voltooid, laat u de vacuüm los, verwijdert u de vacuümzak en ontvormt u het composietlaminaat.

Om de meetprocedure te beginnen, bevestigt u een stalen onderplaat aan de beweegbare dwarsbalk van een mechanisch testinstrument uitgerust met een 1.000 pond krachtcel en een lineaire variabele differentiaaltransformator. Bevestig een stalen bovenplaat aan de krachtcel. Zorg ervoor dat de onderste stalen plaat ten minste 25 millimeter van de bovenplaat verwijderd is.

Plaats vervolgens een Neodymium-IJzer-Boron permanente magneet op de onderplaat. Begin de onderplaat met een tot twee millimeter per minuut omhoog te bewegen. Neem de gegenereerde magnetische kracht en de verplaatsing in de loop van de tijd op.

Blijf de metingen van de magnetische compactiekracht monitoren totdat de magneet bijna contact maakt met de bovenplaat. Stop vervolgens de test en bereken de magnetische compactiedruk versus de opening. Om de dichtheidsbepaling te starten, snijdt u drie monsters van een laminaatmonster volgens ASTM-specificaties.

Plaats elk monster in een beker met 300 milliliter van een transparante, waterige zware vloeistof. Plaats het composietmonster in de beker en zorg ervoor dat het monster op de vloeistof drijft. Voeg drie milliliter gedistilleerd water toe aan de vloeistof en roer de oplossing gedurende vijf minuten op 1.000 tpm.

Ga door met het toevoegen van water op deze manier totdat het composietmonster in het mengsel hangt, wat aangeeft dat de dichtheid van de oplossing gelijk is aan de dichtheid van het monster. Gebruik een specificiteitsbepalingsbeker om de dichtheid van