Mıknatıs kompozit üretim destekli: Vakum çanta/Lay-yukarıya oluşum yüksek konsolidasyon basıncı elde etmek için esnek yeni bir teknik

Bu prosedürün genel amacı, laminat imalatı sırasında yüksek bir konsolidasyon basıncı uygulayarak ıslak serme vakum torbalı kompozit laminatların kalitesini önemli ölçüde iyileştirmek için mıknatıs destekli kompozit imalat veya MACM tekniği kullanmaktır. Bu tekniğin temel avantajı, kompozit laminatlar üretmenin düşük maliyetli, basit bir yolu olması ve büyük, geometrik olarak karmaşık parçaları nispeten kolaylıkla imal etmek için kullanılabilmesidir. Bu yöntem, yalnızca ıslak tabaka vakum torbası işlemlerinde değil, aynı zamanda otoklav dışı prepreg kürleme ve vakum destekli reçine transfer kalıplama gibi diğer kompozit üretim tekniklerinde de geniş çapta uygulanabilir.

Katman hazırlama ve mıknatıs düzenlemesi ve yerleştirmeyi görsel gösteri olmadan öğrenmek zordur. Bu sunumun, diğer araştırmacıların yüksek performanslı kompozit laminatlar yapmak için MACM'yi uygulamalarına yardımcı olacağına inanıyoruz. Prosedüre başlamak için, 25 adet bir inç x bir inç x 1/2 inç N52 Neodimyum-Demir-Bor kalıcı mıknatısı, 12 inç x 6 inç x 3/16 inç manyetik çelik levha üzerine alternatif polaritede beşe beş kare konfigürasyonda dikkatlice yerleştirin.

Sekiz inç x altı inç düz dokuma cam elyafı altı kat kesmek için döner bir kumaş kesici kullanın, ardından tamamen karışana kadar 350 rpm'de 40 gram epoksi reçine ve 10.96 gram reçine sertleştiriciyi karıştırın. Karıştırma işlemi sırasında ortaya çıkan sıkışan havayı çıkarmak için reçinenin gazını 15 dakika boşaltın. Ardından, 10 1/2 inç x 8 1/2 inç delikli serbest bırakma filminin ortasına PTFE kalıp ayırıcı ile önceden kaplanmış 0,3 milimetre kalınlığında sekiz inç x altı inç alüminyum kazan plakası yerleştirin.

Kazan plakasının kenarlarını yarım inç genişliğinde polyester bantla serbest bırakma filmine bantlayın. Ardından, 1/4 inç kalınlığında 400 serisi takım çeliği levhasının bir tarafına arkası yapışkanlı esnek bir silikon ısı levhası sabitleyin. Çelik levhanın diğer tarafında 17 inç x 11 inçlik bir alanı 0,003 inç kalınlığında gözeneksiz PTFE kaplı fiberglas ayırma filmi ile kaplayın.

Vakumlu torbalama için tasarlanmış 1/2 inç genişliğinde çift taraflı sızdırmazlık bandı ile alanı ana hatlarıyla belirtin. Düz dokuma cam elyafının tek bir katını ıslatmak için altı inç'e sekiz inçlik bir alana yeterince gazı alınmış reçine uygulayın. Reçinenin üzerine tek bir kat kumaş yerleştirin ve fazla reçineyi bastırmak ve sıkmak için bir rulo kullanın.

Kumaşın üzerine ilave reçine dökün ve elyaf yatağı tamamen dolana kadar reçineyi kumaşın üzerine yaymak için bir silecek kullanın. Kalan beş kat cam elyafı için bu işlemi, her kat için yaklaşık olarak aynı miktarda reçine kullanarak tekrarlayın. Ardından, kazan plakasını bir fiber preform üzerine yerleştirin.

Ekteki serbest bırakma filminin kenarlarını polyester bantla bantlayın. Serbest bırakma filminin üzerine iki kat 16 inç x 10 inç havalandırma bezi yerleştirin. Fazla reçine ile teması önlemek için valfin doymuş preformdan en az altı inç veya 15.3 santimetre uzakta olduğundan emin olarak, iki parçalı alüminyum çevirmeli kilitli vakum valfinin alt parçasını havalandırma bezinin üzerine yerleştirin.

Sızdırmazlık bandı desteğini çıkarın. Tertibatın üzerine vakumlu torbalama filmi yerleştirin ve kenarları sızdırmazlık bandına sıkıca bastırın. Ardından, vakum valfinin üst parçasını bir basınç regülatörü ile donatılmış bir vakum pompasına bağlayın.

Valfin alt parçasının üzerine vakum torbası filminde küçük bir yarık kesin. Valfin üst parçasını alt parçaya yerleştirin ve vakum torbasını kırıştırmadan yerine kilitlemek için üst parçayı hafifçe çevirin. Vakum pompasını çalıştırın, basıncın 93 kilo Pascal'da sabitlenmesini bekleyin ve sistemde sızıntı olup olmadığını kontrol edin.

cl'yi clamp düzeneği hareketsiz hale getirmek için alt plakanın dört tarafını da bir destek tabanına yerleştirin. Laminatın oda sıcaklığında 45 dakika boyunca sabit vakum altında kürlenmesine izin verin. Ardından, mıknatısların elyaf yığını ile düzgün şekilde hizalandığından emin olarak kalıcı mıknatıs dizisini vakum torbasına dikkatlice yerleştirin.

Alt plakanın sıcaklığını dakikada beş santigrat derecede 60 santigrat dereceye yükseltin. Laminatı bu sıcaklıkta sekiz saat kürleyin. Kürleme bittiğinde, vakumu serbest bırakın, vakum torbasını çıkarın ve kompozit laminatı kalıptan çıkarın.

Ölçüm prosedürüne başlamak için, 1.000 poundluk bir kuvvet yük hücresi ve bir doğrusal değişken diferansiyel transformatör ile donatılmış bir mekanik test cihazının hareketli çapraz çubuğuna çelik bir alt plaka sabitleyin. Yük hücresine çelik bir üst plaka takın. Alt çelik plakanın üst plakadan en az 25 milimetre uzakta olduğundan emin olun.

Ardından, alt plakaya dikkatlice bir Neodimyum-Demir-Bor kalıcı mıknatıs yerleştirin. Alt plakayı dakikada bir ila iki milimetre hızla yukarı doğru hareket ettirmeye başlayın. Üretilen manyetik kuvveti ve zaman içindeki yer değiştirmeyi kaydedin.

Mıknatıs neredeyse üst plakaya temas edene kadar manyetik sıkıştırma kuvveti ölçümlerini izlemeye devam edin. Ardından, testi durdurun ve boşluğa karşı manyetik sıkıştırma basıncını hesaplayın. Yoğunluk belirlemeye başlamak için, ASTM spesifikasyonlarına göre bir laminat numunesinden üç numune kesin.

Her numuneyi 300 mililitre sulu şeffaf ağır sıvı içeren bir behere yerleştirin. Kompozit numuneyi behere yerleştirin ve numunenin sıvı üzerinde yüzdüğünden emin olun. Sıvıya üç mililitre damıtılmış su ekleyin ve çözeltiyi beş dakika boyunca 1.000 rpm'de karıştırın.

Kompozit numune karışımda süspanse olana kadar bu şekilde su eklemeye devam edin, bu da çözeltinin yoğunluğunun numunenin yoğunluğuna eşit olduğunu gösterir. Çözeltinin yoğunluğunu belirlemek için özgül bir ağırlık kabı kullanın. Reçine yakma prosedürüne başlamak için, her numuneyi ayrı bir porselen potaya yerleştirin.

Numunelerin ve potaların ağırlıklarını ölçün ve kaydedin, ardından potaları bir fırına yerleştirin. Fırını dakikada yaklaşık 10 santigrat derecede 1.112 derece Fahrenheit veya 600 santigrat dereceye ısıtın ve reçinenin dört saat boyunca yanmasına izin verin. Daha sonra fırını kapatın ve fırın kapısını dikkatlice açın.

Fırının oda sıcaklığına soğumasını bekleyin. Ardından, soğutulmuş potaları fırından çıkarın ve elyaf ve reçinenin ağırlık fraksiyonlarını hesaplamak için geri kazanılan cam elyaflarını tartın. Plakalar arasındaki boşluğun bir fonksiyonu olarak bir Neodimyum-Demir-Bor mıknatıs tarafından üretilen ölçülen manyetik basınç, tedarikçi tarafından sağlanan veri sayfası ile iyi bir şekilde uyuştu ve kürleme işlemi sırasında döşemenin kalınlığı azaldıkça laminata artan manyetik basıncın uygulandığını doğruladı.

Konsolidasyon sırasında iki rastgele mat laminatın döşeme kalınlığındaki ılımlı düşüşler, manyetik basınçta kayda değer artışlara neden oldu. Düz dokuma laminat döşeme kalınlığı çok az azaldı, bu da konsolidasyon sırasında manyetik basınçta küçük bir artışa neden oldu. 0,2 ila 0,4 mega Paskal aralığında manyetik sıkıştırma basıncının uygulanması, hem düz dokuma hem de rastgele mat cam elyaf laminatlar için ortalama laminat kalınlığını önemli ölçüde azalttı.

Bu, reçine bakımından zengin alanlarda ve boşluk hacimlerinde kayda değer bir azalmaya yansıdı. Bu değişiklik birden fazla reçine sisteminde gözlemlendi. MACM ile imal edilen laminatların artan elyaf hacmi fraksiyonu ve azalan boşluk hacmi fraksiyonu, geleneksel olarak üretilen laminatlara göre eğilme mukavemeti ve eğilme modülünde önemli iyileşmeler ile sonuçlanmıştır.

Bu videoyu izledikten sonra, ıslak yatırma vakum torbası işleminde bir laminatın kürlenmesi sırasında yüksek bir konsolidasyon basıncı uygulamak için kalıcı mıknatısların nasıl kullanılacağını iyi anlamış olmalısınız. Yüksek konsolidasyon basıncı, bu kompozit laminatların özelliklerini önemli ölçüde geliştirdi. Yapısal, yüksek performanslı kompozit laminatların üretiminde manyetik basıncın kullanılması bizi çok heyecanlandırıyor.

Bu yöntemin diğer kompozit üretim süreçlerinde de benimsenebileceğine inanıyoruz. Kalıcı mıknatısların düzenlenmesi ve yerleştirilmesi sırasında çok yüksek bir basınç oluşturdukları için ekstra dikkatli olmayı unutmayın. Bu işlem yapılırken her zaman darbeye dayanıklı eldiven giymek gibi önlemler alınmalıdır.