EN
«UD prepreg-ті кесуде ерекше дәлдік талап етіледі» деген себеп
Өлшемдік дәлдіктің және жиектің сапасының маңызы
Микрон деңгейінде UD-препрегті кесу үшін күрделі және конструкциялық инженерлік білім-дағдылар қажет. 0,1 миллиметрге дейінгі кесілген орындар мәселелер туғызады. Аэрокосмостағы композиттік қолданыстарда жүктің ұстау қабілеті 30%-ға төмендейді. Бұл – кішкентай ретсіз орналасулар салдарынан пайда болатын кернеу нүктелеріне байланысты. Бірбағытты көміртекті талшықтар үшін маңыздысы – талшықтардың бір-біріне параллель орналасуы, ұстап алынуы және түзу болуы. Біріккен, шашыраған немесе қабаттарға бөлінген жиек талшықтардың жүкті қабылдауындағы құрылымдық қасиеттеріне сәйкес келмейді. Сондықтан пышақ технологиясы – кесу кезінде шынығатын смоланы және талшықтарды бақылауды жақсарту мақсатында әзірленді; оның ұшы 90:1 қатынасынан асады. Үйкеліс салдарынан пайда болатын қатты жылу да, 60 °C-тан тез асып кетеді, сондықтан эпоксидті смоланың алдын-ала қатуын күтеміз. Инженерлік композиттің көптеген аймақтарында смола керек болғаннан бұрын қатады. Бұл алдын-ала қату циклдері материалдың уақытша әлсізденуіне әкеліп соғатын ең әлсіз нүктелерді тудырады.
Резинаның сезімталдығы мен талшықтардың бағытталуы толеранция шектерін қалай шектейді
UD дайындық материалдарындағы термореактивті смола матрицасы кесуде бірқатар нақты қиындықтарға әкеледі. Смола матрицасы температураның көтерілуіне жауап ретінде жұмсарады, ал композиттер бойынша соңғы зерттеулер кесу жылдамдығы 2 метр/секундтан асып кеткен кезде кесу процесінің туғызған қиятын күштері салдарынан смоланың беріктігі 15–20% төмендейтінін көрсетеді («Журнал по композитным материалам», 2023 ж.). UD дайындықтағы композиттің беріктігі композиттің ұзындығы бойынша параллель орналасқан талшықты материалдарға байланысты, бірақ бұл әрі қарай талшықтардың бағытына қатысты кесу бұрышын өзгертуге әкелетін барлық кесу күштеріне сезімталдықты да туғызады. Нақты айтқанда, егер кесу бұрышы талшықтардың бағытынан 3 градустан артық ауытқыса, бұл қабаттардың толығымен бөлінуіне әкелуі мүмкін, нәтижесінде қабаттардың адгезиясы 40%-ға дейін төмендейді. Осылайша, бұл екі қиындық +/– 0,05 мм дәлдікпен кесуді қажет етеді, бұл смоланың жылулық деградациясын болдырмау үшін кесу тербелістерін 5 микрометрден төмен деңгейде ба control ете алатын және нақты уақытта бақылау жүйелері бар ілгерілемелі кесу әдістерін қажет етеді.
Қиылу технологияларының дамуы
Қиылу құралдары мен технологиясы: ұғымдар мен мәселелер
Күрделі дизайнерлік шығарылымдардың кіші көлемді өндірісінде кіші көлемді бірбағытты прегрептерді кесу әзірге автоматтандырылған процестермен жасалмайды. Осы мақсатта қатты айналмалы пышақтар ең тиімді болып табылады. Айналмалы кескіштердің жоғарғы және төменгі бөліктері қатты карбид ұштарымен жасалады. Бұл ұштар абразивті көміртекті талшықтарды кескен кезде ұзақ уақыт бойы сүйір қалады, яғни бірбағытты талшықтарды кескен кезде олардың орын ауыстыру ықтималдығы төмен болады. Абразивті кесудің әсерінен болат ұштар көптеп қызып, түзеліп кетеді, сондықтан оларды қолдануға болмайды. Карбид ұштары жылу өткізгіштігі жақсы болғандықтан, кескіштің ұш аймағы және нәтижесінде оны қоршаған қатты прегреп шайысы аймағы кесу кезінде аз әсерленеді. Дұрыс кесу үшін кескіштің ұшын кескіш бетіне әртүрлі бұрыштарда (әдетте шамамен 45 градус) ұстап, кесудің барлық ұзындығы бойынша күшті біркелкі түсіру керек. Прегрепті кесу кезіндегі жиегінің мәселелері жиі туындайды. Құрылымдық зерттеулер прегреп композиттерінің көпшілігінің ақаулары дұрыс анықталмаған жиектерге байланысты екендігін көрсетеді. Сондықтан прегрептермен жұмыс істейтін адам үшін кесу дағдысы өте маңызды.
Деламинацияның пайда болу ықтималдығын азайту үшін сүйір пышақтармен бір ретті кесулерді қолданыңыз
Күрделі пішіндерді жасаған кезде сызғыштар немесе үлгілерді қолданыңыз
Резинаның шеттерден ажырауын терең зерттеңіз
Бейімделмеген қолдық әдістер — орташа көлемдегі өндірістік орын үшін жылына шамамен $740 мыңға бағаланатын материалдың шығынының негізгі себебі болып табылады (Ponemon Institute, 2023). Дәлдік — кесудің боксальды күштерін азайту үшін сүйір пышақтар мен ұшық қозғалыстардың дұрыс тепе-теңдігіне байланысты, осылайша әуе-ғарыш саласында қажетті ±0,5 мм дәлдікке жетуге мүмкіндік береді.
Тақырыбы: Жоғары дәлдікті UD прегрепті кесуге арналған автоматтандырылған жүйелер
Тақырыбы: CNC тарту пышағы жүйелері: адаптивті қысымды реттеу мен геометриялық реттеу мүмкіндігі бар ең жақсы UD прегреп кесу жүйелері
CNC тарту пышағы жүйелері бір бағыттағы композиттік дайындамаларды кесуге өте қолайлы, себебі олар кесу кезінде пышақ қысымын динамикалық түрде реттей алады. Бұл қысымды реттеу қажетсіз талшықтың шетінің деформациялануын азайтады. Осындай шеттің деформациялануын болдырмау өте маңызды. Соңғы жылдардағы зерттеулерге сәйкес, талшықтың 0,5 мм-ге дейінгі деформациялануы композиттің беріктігін шамамен 18% азайтады. Пышақ қысымын реттеуден басқа, кесу пышақтары шеттегі делиминацияны азайту үшін 15–30 градус бұрышпен жасалады. Сонымен қатар, дизайнерлер кесу кезінде смоланың көтерілуін азайту үшін тарту пышақтарына арнайы ұштар қосады. Кейбір ілгері жеткен жүйелерде кесілетін контурдың керілуін бақылау арқылы белсенді кері байланыс басқаруы қолданылады. Талшықтардың бағытын дұрыс басқару — ең қатаң өнеркәсіптік стандарттарға сай композиттік бөлшектерді алу үшін өте маңызды.
Су құбырымен кесу мен лазерлік кесу: термалық жүктемені, кесік сапасын және бір бағытты аралықтардың қабаттарының бөлінуін салыстыру
Су құбырымен кесу технологиясы – материалдарды кесуге қолданылатын жоғары қысымды су мен абразивтердің қоспасын қолданады. Судың құбырымен кесу жылу қолданбайды, сондықтан ол термореттеуші бір бағытты аралықтарды (UD prepregs) кесуге қолайлы. 2020 жылғы «Journal of Manufacturing Processes» журналында жарияланған зерттеу су құбырымен кесудің минималды жылу әсерін тигізетін аймақтар қалдыратынын және шамамен 0,8 мм кесік енін беретінін көрсетті. Су құбырымен кесуге қарамастан, лазерлік кескіштер 300 градус Цельсийге дейінгі жылу әсерін тигізетін аймақтарды құрайды, бұл материалдардың балқуына немесе булануына және одан төменгі қабаттардағы қабаттардың бөлінуіне әкеледі. Лазерлік кескіштер прототиптау үшін жылдам және өте тиімді болса да, өндірушілер көптеген көмекші көміртектің пайда болуын азайту үшін нақты толқын ұзындықтары үшін параметрлерді дәл реттеуі керек. Су құбырымен кескіштердің кесік ені шамамен 0,1 мм құрайды, ал аралықтардың ластануын болдырмау үшін ылғалдықты бақылау өте маңызды.
Бір бағытты аралықтарды (UD prepreg) кесудегі дәлдік неге маңызды?
Аэрокосмалық композиттік қолданыстарды ескере отырып, тіпті азғантай салыстырмау материалдардың жүкті ұстау қабілетінің бұзылуына әкелуі мүмкін. Сондықтан кесу дәлдігі — кернеу концентрациясын болдырмау үшін материалдардың беріктігі мен өнімділігін қамтамасыз етуге қажетті дұрыс салыстыруды қамтамасыз ету үшін өте маңызды.
Бір бағытты (UD) прегрепті қолмен кесуге айналмалы кескіштер мен карбидті пышақтар қандай артықшылықтарға ие?
Карбидті пышақпен жабдықталған айналмалы кескіш ұзақ уақыт жұмыс істейді, талшықтардың салыстырмауын азайтады және шаяндың ыдырауын тоқтату үшін жылуын тиімді шашады.
Бір бағытты (UD) прегрепті CNC тарту пышағы жүйелерімен кесудің қандай артықшылықтары бар?
CNC тарту пышағы жүйелерінде адаптивті қысымды реттеу қолданылады, ол талшықтардың деформациялануын және қабаттардың бөлінуін болдырмайды; сонымен қатар, кернеуді нақты уақытта бақылау арқылы дәл кесу жүзеге асады.
Неге өндірушілер бір бағытты (UD) прегрепті лазерлік жүйелермен емес, су-жарғақ кесумен кесуді қалайды?
Су қысымымен кесу материалдарға жылулық зақым келтірмейді, ал лазерлік кесу жылу қосып, материалдарды бөлуі мүмкін. Сонымен қатар су қысымымен кесу әдістерінде жылу мәселелері болмайды.