Miks on pultrusioon ülitäpsete klaaskiudprofiilide{0}} eelistatud protsess?
Pultrusioon on pidev protsess komposiitprofiilide valmistamiseks. See hõlmab keerdumata immutamistklaaskiudheietused ja muud pidevad tugevdusmaterjalid, nagu polüesterpinnamatt, vaiguga tellingutele. Seejärel lastakse vaik läbi vormi, mis säilitab kindla ristlõike kuju, kõveneb vormi sees ja pressitakse pidevalt välja, et moodustada pultrudeeritud tooteid. See on automatiseeritud tootmisprotsess.
Pultrusioonimeetodil toodetud toodetel on suurem tõmbetugevus kui tavalisel terasel. Vaigu{1}}rikas pinnakiht tagab ka suurepärase korrosioonikindluse, muutes selle söövitavas keskkonnas parimaks alternatiiviks terasele. Seda kasutatakse laialdaselt transpordis, elektrotehnikas, elektriisolatsioonis, keemiatööstuses, kaevanduses, laevaehituses, laevaehituses, söövitavates keskkondades ning mitmesugustes kodu- ja tsiviilrakendustes.
Pultrusioonivormimisprotsessi voog: Pultrusiooniprotsesse on mitmel kujul ja neid saab liigitada mitmel viisil. Nende hulka kuuluvad katkendlikud ja pidevad protsessid, vertikaalsed ja horisontaalsed protsessid, märg- ja kuivprotsessid, roomik- ja klammerdatud tõmbejõud, hallituss-kõvenemine ja vormis geelistumine ilma -vormist välja-kõvenemiseta ning kuumutusmeetodid, nagu elektriküte, infrapunakuumutus, kõrgsagedussoojendus, kuumutamine või nende kombinatsioonide mikrolaineahi.
Tüüpiline pultrusiooniprotsessi voog on järgmine: klaaskiust heieldamine – immutamine – eelvormimine – ekstrusioonvormimine ja kõvenemine – veojõud – lõikamine – valmistoode
Pultrusiooniseadmete komponendid:
1. Tugevdava materjali transpordisüsteem: nagu roving raam, matt laotamise seade, roving augud jne.
2. Vaigu immutamine: kõige sagedamini kasutatakse sirge soonega immutamise meetodit. Kogu immutusprotsessi ajal tuleks kiud ja matid paigutada väga korralikult.
3. Eelvormimine: immutatud tugevdusmaterjal läbib eelvormimisseadme, seda transporditakse hoolikalt ja pidevalt, et tagada nende suhteline asend, lähenedes järk-järgult toote lõplikule kujule ja ekstrudeerides liigset vaigust enne vormi sisenemist vormimiseks ja kõvenemiseks.
4. Vorm: vorm on konstrueeritud kindlaksmääratud süsteemitingimustes. Lähtudes vaigu kõvenemise eksotermilisest kõverast ning materjali ja vormi vahelistest hõõrdeomadustest, on vorm jagatud kolmeks erinevaks kuumutustsooniks, mille temperatuuri määravad vaigusüsteemi omadused. Hallitus on pultrusiooniprotsessi kõige kriitilisem osa; tüüpiline vormi pikkus on 0,6–1,2 meetrit.
5. Veoseade: veoseade ise võib olla roomiktõmmits või kaks edasi-tagasi liikuvat kinnitusseadet, et tagada pidev liikumine.
6. Lõikeseade: Profiil lõigatakse vajaliku pikkusega automaatselt liikuva sünkroonse lõikesaega.
Vormimisvormi ülesanne on saavutada tooriku tihendamine, vormimine ja kõvenemine. Matriitsi ristlõike mõõtmed peaksid{1}} võtma arvesse vaigu vormimise kokkutõmbumiskiirust. Matriitsi pikkus on seotud kõvenemiskiiruse, stantsi temperatuuri, toote suuruse, pultrusioonikiiruse ja tugevdusmaterjali omadustega ning on üldiselt 600–1200 mm. Hõõrdumise vähendamiseks, kasutusea pikendamiseks ja vormi lahtivõtmise hõlbustamiseks on vajalik kõrge pinnaviimistlus. Tavaliselt kasutatakse elektrikütet; mikrolaineahjus kuumutamist kasutatakse suure jõudlusega-komposiitmaterjalide jaoks. Matriitsi sisselaskeava juures on vaja jahutusseadet, et vältida liimi enneaegset kõvenemist. Impregneerimisprotsess kontrollib peamiselt liimi suhtelist tihedust (viskoossust) ja immutusaega. Selle nõuded ja mõjutegurid on samad, mis prepregi puhul.
Kõvenemis- ja vormimisprotsess kontrollib peamiselt vormimistemperatuuri, stantsi temperatuuri jaotust ja materjali läbimise aega (pultrusioonikiirus). See on pultrusioonvormimise põhiprotsess. Pultrusiooni ajal läbib prepreg vormi läbimisel mitmeid keerulisi füüsikalisi, keemilisi ja füüsikalis-keemilisi muutusi, mis jäävad suures osas ebaselgeks. Laias laastus võib vormi jagada kolmeks tsooniks, lähtudes prepregi seisukorrast selle läbimisel. Tugevdusmaterjal läbib vormi ühtlase kiirusega, samal ajal kui vaik käitub erinevalt. Vormi sissepääsu juures käitub vaik ligikaudu nagu Newtoni vedelik; vaigu ja vormi siseseina vaheline viskoosne takistus aeglustab selle edasiliikumist, jõudes järk-järgult tagasi kiu omaga võrreldavale tasemele, kui kaugus vormi sisepinnast suureneb.
Kui prepreg liigub edasi, läbib see kuumutamisel ristsidumise reaktsiooni, selle viskoossus väheneb, viskoossuskindlus suureneb ja see hakkab geelistuma, sisenedes geelitsooni. See järk-järgult kõveneb, kahaneb ja eraldub vormist. Vaik liigub koos kiuga ühtlaselt edasi sama kiirusega. Kõvenemise tsoonis jätkab see kuumuse käes kõvenemist, tagades kindlaksmääratud kõvenemisastme saavutamise vormi lahtivõtmisel. Kõvenemistemperatuur on tavaliselt kõrgem kui vaigu eksotermilise piigi tippväärtus ning temperatuur, geelistumisaeg ja tõmbekiirus on sobitatud.
Eelsoojendustsooni temperatuur peaks olema suhteliselt madal ja temperatuuri jaotust tuleks reguleerida nii, et kõvenemise eksotermiline tipp ilmuks vormi keskele veidi hiljem, kusjuures eralduspunkt on kontrollitud vormi keskel. Temperatuuride erinevus kolme sektsiooni vahel peaks olema vahemikus 20–30 kraadi ja temperatuurigradient ei tohiks olla liiga suur. Arvesse tuleks võtta ka eksotermilise kõvenemisreaktsiooni mõju. Tavaliselt kasutatakse iga kolme tsooni temperatuuri reguleerimiseks kolme paari küttesüsteeme.
Tõmbejõud on sujuva lahtihaavamise tagamiseks ülioluline. Tõmbejõu suurus sõltub toote ja vormi vahelisest liidese nihkepingest. Nihkepinge väheneb veokiiruse suurenedes, ilmutades kolm tippu vormi sisselaskeava, keskmise ja väljalaskeava juures. Sisselaskeava piigi põhjustab vaigu viskoosne takistus sellel hetkel. Selle suurus sõltub vaigu viskoosse vedeliku omadustest, sisselasketemperatuurist ja täiteaine sisaldusest. Vormi sees väheneb vaigu viskoossus temperatuuri tõustes ja nihkepinge väheneb. Kõvenemisreaktsiooni edenedes suureneb viskoossus ja nihkepinge. Teine tipp vastab vabastuspunktile ja väheneb oluliselt veojõukiiruse suurenedes. Kolmas tipp on väljalaskeava juures, mis tekib kõvastunud toote ja vormi siseseina vahelisest hõõrdumisest, ning selle väärtus on suhteliselt väike. Tõmbejõud on protsessi juhtimisel väga oluline. Toote sileda pinna saavutamiseks peab nihkepinge vabanemispunktis (teine tipp) olema väike ning toode tuleb vormist võimalikult varakult vabastada. Tõmbejõu muutused peegeldavad toote reaktsiooniseisundit vormis ja on seotud kiusisalduse, toote kuju ja suuruse, eraldusaine, temperatuuri, veokiiruse jne.
