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            熱成型參數(shù)對(duì)碳纖維熱塑性復(fù)合材料的影響

            Join Date: 2024-09-07

            經(jīng)過熱成型和脫模后的編織碳纖維織物/聚碳酸酯熱塑性復(fù)合材料的質(zhì)量,一直是大量研究的主題,特別是在需要SMC模具復(fù)合成型的行業(yè)應(yīng)用中。這些復(fù)合材料在使用模壓模具碳纖維模具的領(lǐng)域中至關(guān)重要。

            本研究通過結(jié)合有限元仿真田口正交表的方法,調(diào)查了熱成型參數(shù)的影響。仿真模型采用離散方法微觀力學(xué)模型,以描述編織碳纖維織物的變形行為,類似于在熱成型模具模壓工具中看到的變形行為。同時(shí),加入了樹脂模型以確保仿真準(zhǔn)確性。該方法通過在五種不同溫度下進(jìn)行的偏向拉伸測(cè)試得到了驗(yàn)證,提供了有關(guān)材料在熱成型過程中的行為的重要數(shù)據(jù),類似于使用BMC模具壓制模具的過程。

            composite

            關(guān)鍵的熱成型參數(shù)

            研究集中于三個(gè)關(guān)鍵的熱成型參數(shù),每個(gè)參數(shù)有三個(gè)等級(jí),類似于在模壓成型中考慮的參數(shù):

            • 坯料溫度:影響材料的柔韌性及其適應(yīng)模具形狀的能力,這在SMC工具BMC成型中至關(guān)重要。
            • 模具溫度:影響復(fù)合材料的最終形狀和表面光潔度,通常會(huì)影響熱成型模具SymaLITE模具。
            • 坯料保持壓力:在將材料固定到位并確保一致成型方面起著關(guān)鍵作用,這對(duì)于像復(fù)合模具SMC模具碳纖維模具來說尤為重要。

            研究的目標(biāo)是優(yōu)化四個(gè)重要的質(zhì)量因素:纖維包角、回彈角度、模具形狀適應(yīng)性以及U型工件的應(yīng)變,類似于在熱固性模具LFT成型中所遇到的情況。通過調(diào)整熱成型參數(shù),研究旨在實(shí)現(xiàn)這些因素的最佳組合,適用于各種復(fù)合工具方法。

            mold

            結(jié)果與分析

            有限元仿真顯示,從偏向拉伸測(cè)試中獲得的應(yīng)力-位移曲線與模擬結(jié)果非常吻合。這驗(yàn)證了本研究中采用的離散有限元方法的可靠性,該方法與驗(yàn)證SMC成型壓制工具過程類似。

            此外,田口正交表分析表明,坯料保持壓力是主導(dǎo)的工藝參數(shù),類似于在模壓模具BMC工具中的作用。坯料保持壓力的最佳值為1.18 kPa,使其成為熱成型過程中最關(guān)鍵的因素。坯料溫度是第二重要的因素,最佳范圍為160°C到230°C。有趣的是,模具溫度對(duì)最終復(fù)合材料質(zhì)量的影響相對(duì)較小,類似于在GMT模具D-LFT模具中觀察到的行為。

            最佳熱成型設(shè)置

            該研究推薦了用于編織碳纖維織物/聚碳酸酯熱塑性復(fù)合材料熱成型的以下最佳設(shè)置:

            • 坯料保持壓力:1.18 kPa(對(duì)模壓模具SMC模具至關(guān)重要)
            • 坯料溫度:230°C(與熱成型工具熱壓模具相關(guān))
            • 模具溫度:190°C(有利于復(fù)合成型碳纖維模具

            這些設(shè)置在所有四個(gè)質(zhì)量因素上取得了最理想的結(jié)果,表明對(duì)坯料保持壓力和溫度的精確控制對(duì)于實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的復(fù)合模具熱成型模具至關(guān)重要。

            The-model-of-the-thermoforming-process

            結(jié)論

            總之,本研究的結(jié)果為熱成型參數(shù)對(duì)編織碳纖維織物/聚碳酸酯熱塑性復(fù)合材料的影響提供了寶貴的見解。研究得出結(jié)論,坯料保持壓力和坯料溫度是兩個(gè)最重要的因素,而模具溫度起著次要作用。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于從事復(fù)合工具熱成型工具模壓模具的人員至關(guān)重要,提供了一條明確的途徑,用于生產(chǎn)具有理想回彈角度、纖維包角和模具形狀適應(yīng)性的高質(zhì)量復(fù)合材料。

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