Магнит помощь композитного производства: Гибкая новую технику для достижения высокой консолидации давление в вакуумной мешок/Lay-до процессов

Общая цель этой процедуры заключается в использовании метода производства композитных материалов с помощью магнитов или метода MACM для значительного улучшения качества композитных материалов с вакуумным мешком для влажной укладки за счет применения высокого давления консолидации во время изготовления ламината. Основное преимущество этой технологии заключается в том, что это недорогой и простой способ производства композитных ламинатов и его можно использовать для изготовления больших, геометрически сложных деталей с относительной легкостью. Этот метод широко применяется не только в процессах производства вакуумных пакетов с влажным слоем, но и в других технологиях производства композитных материалов, таких как отверждение препрега вне автоклава и вакуумное литье с переносом смолы.

Подготовку слоев, а также расположение и размещение магнитов трудно изучить без наглядной демонстрации. Мы верим, что эта презентация поможет другим исследователям внедрить MACM для создания высокоэффективных композитных ламинов. Чтобы начать процедуру, осторожно поместите 25 постоянных неодим-железо-борных магнитов N52 размером один дюйм на один дюйм на 1/2 дюйма в квадратной конфигурации пять на пять с переменной полярностью на магнитную стальную пластину размером 12 дюймов на 6 дюймов на 3/16 дюйма.

С помощью ротационного резака для ткани вырежьте шесть слоев стекловолокна полотняного переплетения размером восемь на шесть дюймов, затем смешайте 40 граммов эпоксидной смолы и 10,96 граммов отвердителя смолы при 350 оборотах в минуту до полного смешивания. Дегазируйте смолу в течение 15 минут, чтобы удалить захваченный воздух, попавший в процессе смешивания. Затем поместите алюминиевую пластину для котловины толщиной 0,3 миллиметра размером восемь на шесть дюймов, предварительно покрытую разделительным составом из ПТФЭ, в центр перфорированной разделительной пленки размером 10 1/2 дюйма на 8 1/2 дюйма.

Приклейте края пластины для скотча к разделительной пленке полиэфирной лентой шириной в полдюйма. Затем закрепите гибкий силиконовый тепловой лист на клейкой основе с одной стороны пластины из инструментальной стали серии 400 толщиной 1/4 дюйма. Покройте область размером 17 на 11 дюймов с другой стороны стальной пластины разделительной пленкой из непористого стекловолокна толщиной 0,003 дюйма с покрытием из ПТФЭ.

Очертите область с помощью двусторонней герметизирующей ленты шириной 1/2 дюйма, предназначенной для вакуумной упаковки. Нанесите достаточное количество дегазированной смолы на участок размером шесть на восемь дюймов, чтобы смочить один слой стекловолокна простого плетения. Поместите один слой ткани на смолу и с помощью валика прижмите и выдавите излишки смолы.

Налейте дополнительную смолу на ткань и с помощью скребка распределите смолу по ткани до тех пор, пока волокнистая основа полностью не пропитается. Повторите этот процесс для оставшихся пяти слоев стекловолокна, используя примерно одинаковое количество смолы для каждого слоя. Затем поместите пластину с капустой на волокнистую преформу.

Заклейте края прилагаемой разделительной пленки полиэфирной лентой. Положите два слоя дышащей ткани размером 16 на 10 дюймов поверх разделительной пленки. Поместите нижнюю часть двухкомпонентного алюминиевого вакуумного клапана с поворотным замком на ткань для дыхания, убедившись, что клапан находится на расстоянии не менее шести дюймов или 15,3 сантиметра от пропитанной преформы, чтобы избежать контакта с избытком смолы.

Снимите подложку из герметизирующей ленты. Наложите на сборку пленку для вакуумных мешков и плотно прижмите края к герметизирующей ленте. Затем подсоедините верхнюю часть вакуумного клапана к вакуумному насосу, оснащенному регулятором давления.

Вырежьте небольшую щель в пленке вакуумного пакета над нижней частью клапана. Вставьте верхнюю часть клапана в нижнюю часть и осторожно поверните верхнюю часть, чтобы зафиксировать ее на месте, не мять вакуумный пакет. Запустите вакуумный насос, дождитесь, пока давление стабилизируется на уровне 93 кг Паскалей, и проверьте систему на герметичность.

Зажмите все четыре стороны нижней пластины к опорному основанию, чтобы обездвижить узел. Дайте ламинату застыть под постоянным вакуумом в течение 45 минут при комнатной температуре. Затем осторожно поместите массив постоянных магнитов на вакуумный пакет, следя за тем, чтобы магниты были правильно выровнены по стеку волокон.

Увеличьте температуру нижней плиты до 60 градусов Цельсия со скоростью пять градусов Цельсия в минуту. Отверждайте ламинат в течение восьми часов при этой температуре. Когда отверждение будет завершено, отпустите вакуум, снимите вакуумный пакет и снимите композитный ламинат.

Чтобы начать процедуру измерения, закрепите стальную нижнюю пластину на подвижной перекладине прибора для механических испытаний, оснащенного силовым датчиком веса 1 000 фунтов и линейным переменным дифференциальным трансформатором. Прикрепите к тензодатчику стальную верхнюю пластину. Следите за тем, чтобы нижняя стальная пластина находилась на расстоянии не менее 25 миллиметров от верхней пластины.

Затем осторожно поместите один постоянный магнит неодим-железо-бор на нижнюю пластину. Начните перемещать нижнюю пластину вверх со скоростью один-два миллиметра в минуту. Запишите создаваемую магнитную силу и смещение с течением времени.

Продолжайте следить за измерениями силы магнитного уплотнения до тех пор, пока магнит почти не коснется верхней пластины. Затем остановите испытание и рассчитайте зависимость давления магнитного уплотнения от зазора. Чтобы начать определение плотности, вырежьте три образца из образца ламината в соответствии со спецификациями ASTM.

Поместите каждый экземпляр в стакан, содержащий 300 миллилитров водной прозрачной тяжелой жидкости. Поместите композитный образец в стакан и убедитесь, что образец плавает на жидкости. Добавьте в жидкость три миллилитра дистиллированной воды и перемешивайте раствор при 1000 оборотах в минуту в течение пяти минут.

Продолжайте добавлять воду таким образом до тех пор, пока композитный образец не будет взвешенным в смеси, указывая на то, что плотность раствора равна плотности образца. Используйте удельный гравитационный стакан для определения плотности раствора. Чтобы начать процедуру выжигания смолы, поместите каждый образец в отдельный фарфоровый тигель.

Измерьте и запишите вес образцов, а также тиглей, затем поместите тигли в печь. Нагрейте печь до 1,112 градусов по Фаренгейту или 600 градусов по Цельсию со скоростью около 10 градусов по Цельсию в минуту и дайте смоле сгореть в течение четырех часов. После этого выключите печь и осторожно откройте дверцу печи.

Дайте печи остыть до комнатной температуры. Затем извлеките охлажденные тигли из печи и взвесьте восстановленные стекловолокна, чтобы рассчитать весовые доли волокна и смолы. Измеренное магнитное давление, создаваемое неодимовым магнитом из железа-бора в зависимости от зазора между пластинами, хорошо согласуется с предоставленным поставщиком техническим паспортом, подтверждая, что повышенное магнитное давление прикладывается к ламинату по мере уменьшения толщины слоя в процессе отверждения.

Умеренное уменьшение толщины укладки двух нерегулярных слоев мата во время уплотнения привело к заметному увеличению магнитного давления. Толщина укладки ламината гладкого переплетения уменьшилась лишь незначительно, что привело к небольшому увеличению магнитного давления во время уплотнения. Применение давления магнитного уплотнения в диапазоне от 0,2 до 0,4 мега Паскаль значительно снизило среднюю толщину ламината как для полотняного плетения, так и для ламината из стекловолокна с произвольным матом.

Это выразилось в заметном сокращении областей с высоким содержанием смолы и объемов пустот. Это изменение наблюдалось в нескольких системах смол. Увеличенная объемная доля волокон и уменьшенная объемная доля пустот у ламинатов, изготовленных из MACM, привели к значительному улучшению прочности на изгиб и модуля изгиба по сравнению с традиционно производимыми ламинатом.

После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как использовать постоянные магниты для приложения высокого давления консолидации во время отверждения ламината в процессе вакуумного мешка для влажной прокладки. Высокое давление уплотнения значительно улучшило свойства этих композитных ламинов. Мы очень рады использованию магнитного давления в производстве конструкционных, высокоэффективных композитных ламинов

Мы считаем, что этот метод может быть использован в других процессах производства композитных материалов. Не забывайте быть особенно осторожными при расстановке и размещении постоянных магнитов, так как они создают очень высокое давление. При выполнении этой процедуры всегда следует соблюдать меры предосторожности, такие как ношение ударопрочных перчаток.