Kuidas valida kuumutusplaati pikakiuliste termoplastide (LFT) survevormimiseks?

suure autodetaili survevormimine kuumast, klaaskiuga-tugevdatud termoplastist. Nagu kuumale abrasiivsele tekile vajutamine. Materjal voolab tonnide kaupa surve all, lihvides vastu kuumaid plaate. Tavaline terasplaat kulub ja kaotab oma tasasuse, tekitades osa paksuse erinevusi. Plaat peab olema soomuskattega. Kui valite õige kuumutusplaadi survevalu pikkade kiududega termoplasti rakendusi, võtke arvesse pinna kõvadust, konstruktsiooni jäikust ja termilist ühtlust – eriti süvatõmbe geomeetriate puhul.

Kulumisprobleem: klaaskiud abrasiividena
Pikakiulised termoplastid (LFT) sisaldavad tavaliselt 20{10}}50 massiprotsenti klaaskiude ja kiu pikkus on vahemikus 6–25 mm. Kompressioonitakti ajal liigutab sulapolümeermaatriks neid kõvasid teravatipulisi kiude üle plaadi pinna rõhul 50–200 baari (5–20 MPa). Kiud on väikesed kaabitsad, mis eemaldavad aeglaselt materjali plaadi pinnalt. Tootmisnädalate või kuude jooksul on pehmel või töötlemata terasplaadil kriimustused, sooned ja lokaalsed lohud. See põhjustab detaili paksuse ebaühtlust, mille tulemuseks on osade tagasilükkamine ja tööriistade ümbertöötamine.

Pinna karastamine: esimene kaitseliin
Plaadi esikülg on alasi ja vasar, mis kunagi ei peatu, on voolav, klaasiga-täidisega polümeer. Selle hõõrdumise vastu seismiseks peab plaadi pind olema vähemalt 60 Rockwell C (HRC) või umbes 700–800 HV.

Alusmaterjali valik
Plaadi korpus on tavaliselt valmistatud kvaliteetsest tööriistaterasest, nt AISI H13 (1.2344), AISI P20 (1.2311) või AISI 4140 eelkarastatud. Nende teraste soojusjuhtivus, töödeldavus ja mõõtmete stabiilsus on hea tavalistel vormimistemperatuuridel 150–250 kraadi. Kuid paljas teras ei ole LFT-rakenduste jaoks piisav.

Pinna kõvenemise protsessid
LFT survevaluplaadi tööpinna kõvendamiseks kasutatakse ühte kolmest standardprotseduurist:

Kõvadus (HRC) töötlemise sügavus Sobivus LFT jaoks
Gaas- või plasmanitreerimine0,3-0,5 mm 65-70Sobib mõõduka klaasikoguse jaoks (<=30%)
Kõva kroomimine 0,05–0,2 mm 65–70 Hea, kuid võib suure punktkoormuse korral praguneda
PVD keraamiline kate (TiN, CrN, AlTiN) 2–5 µm (0,002–0,005 mm) 80–85 (kuni 2000–3000 HV) Suurepärane tugevalt koormatud ühendite jaoks (suurem kui 40% klaasist või sellega võrdne)
Nitridimine moodustab difusioonitsooni, mis muutub järk-järgult kõva ühendi kihist pehmemaks südamikuks, vältides delaminatsiooni. See on keskmise mahuga tootmiseks kõige kuluefektiivsem alternatiiv.

Kõvakroomkattel on suur kulumiskindlus, kuid see nõuab täpset servade ettevalmistamist, et vältida koorumist termotsükli ajal.

Physical Vapour Deposition (PVD) coatings such as titanium nitride (TiN) or chromium nitride (CrN) offer the greatest surface hardness (usually >2000 HV) ja väga madal hõõrdetegur. Kuigi kate on üsna õhuke (paar mikronit), vähendab see oluliselt liimi kulumist ja kiudude kriimustamist. Kõige abrasiivsemate ja tugevama klaasiga materjalide puhul (näiteks 50% klaas) on optimaalne lahendus PVD-kate.

Struktuurne jäikus: tagakülg soonikuga
LFT-vormimisel peab plaat vastu pidama paindumisele ja läbipaindele kõrgel vormimisrõhul, mis on üldiselt vahemikus 100{3}}200 baari. Isegi väike kumer või nõgus deformatsioon (umbes 0,1 mm) toob kaasa ebaühtlase osa paksuse, õhukesed alad, kus rõhk on kõige suurem, ja paksud lõigud servades.

Tasasuse huvides tuleb kasutada tugevalt ribistatud kuumutusplaadi tagumist külge (vormimispinna vastaskülg). Ribid on valatud või töödeldud ruudustiku järgi, mis lisab sektsiooni moodulit ilma liigset massi lisamata. Ribi vahekaugus ja ribi paksus optimeeritakse sageli lõplike elementide analüüsi (FEA) abil eeldatava kinnitusjõu ja vormi geomeetria jaoks. 50–100 mm üldpaksusega kena soonikuga plaadi läbipaine võib täiskoormusel 1 meetri ulatuses olla alla 0,05 mm.

Süvatõmbega vormimine: temperatuuri ühtlus
Sügav-tõmmatud LFT-elemendid, nagu sõiduki tagaistmete korpused, esi{1}}otsamoodulid või akukorpused, vajavad pidevat materjalivoogu vertikaalsetesse või peaaegu{2}}vertikaalsetesse seintesse. Kui plaadi pinnal on kuumad või külmad tsoonid, ei voola polümeer ühtlaselt. Kuumemad tsoonid võimaldavad kiiremat voolu, samas kui jahedamad tsoonid tahkuvad enneaegselt ega täitu täielikult.

Kütteelemendid, mis on tavaliselt kassettküttekehad, tuleks paigaldada tööpinnale võimalikult lähedale, tavaliselt 15-25 mm pinnast allapoole. See vähendab termilist viivitust ja võimaldab kiiresti reageerida temperatuuri sättepunkti reguleerimisele. Suure soojuskaoga kohtades (nt servade lähedal ja sügavates tõmbenurkades) on kassettküttekehad virnastatud siksakilise või paralleelse mustriga, mille vahekaugus on suurem. Määrake mitu eraldi küttetsooni (tavaliselt 3-6 tsooni plaadi kohta), millest igaühel on oma temperatuuriandur (termopaar või RTD) ja suletud ahela kontroller. See tsooniline struktuur ületab soojuskaod plaadi erinevates piirkondades ja tagab, et kogu vormimispiirkond, sealhulgas süvatõmbeõõnsus, jääb soovitud temperatuurist ±2 kraadi piiresse.

Osa vabastuspinna viimistlus
Vormitud LFT-osa vabastamise optimeerimiseks tuleb plaadi pind viimistleda peeneks poleerimiseks (Ra 0,2–0,4 µm või parem). Siledam pind minimeerib kiudude takistust ja riknenud polümeerijääkide teket. Kattekiht kasutab PVD-ga kaetud plaatide poleerimist, mis tagab nii kulumiskindluse kui ka lihtsa vabastamise.

LFT survevalu valikukriteeriumide kokkuvõtlik nõueSoovitatav spetsifikatsioon
Põhimaterjal tööriistateras (H13, P20 või 4140)
Pinna kõvadus 60HRC või suurem (700HV või suurem)
Karastusmeetod Nitreerimine (0,3-0,5 mm) jaoks<30% glass; PVD TiN/CrN for >30% klaasist
Plaadi tagakülg Väga soonikkoes, FEA{0}}optimeeritud läbipainde jaoks<0.05 mm/m
Kassettküttekehad 15–25 mm pinnast, tsoonireguleerimine (±2 kraadi) Kütteelemendid
Pinnaviimistlus Poleeritud kuni Ra-ni 0,4 mikronit või vähem
Järeldus
LFT-vormimise plaadi valik on sõda hõõrdumise ja läbipainde vastu; viis võita on kasutada kindlat, hästi{0}}toega tööriista, millel on täpselt ühtlane kuumusprofiil. Pikakiuliste termoplastide kuumtöötlusplaadi survevalu jaoks on vaja pinda, mis talub klaaskiudude lihvimist – mis on saavutatav nitriidi, kõvakroom- või PVD-keraamiliste katetega – ja ribilist tagakülge, et vältida läbipainet kõrge rõhu all. Tööpinnaga külgnevates üksikutes tsoonides asuvad padrunsoojendid toodavad ühtlast soojust, mis on vajalik sügavtõmbevormimiseks. Homsete kergete ja ülitugevate autoosade valmistamiseks on vaja tööriista, mis ei kulu, hästi valitud plaat tagab just selle.