La influència de la precisió del motlle i l'agent d'alliberament en la qualitat superficial dels productes SMC

Els productes modelats amb compostos d'emmotllament de làmines (SMC) s'utilitzen àmpliament en l'automoció, l'aeroespacial i altres camps. La qualitat de la superfície determina directament el seu rendiment. La precisió del motlle i el tipus d'agent d'alliberament són els factors bàsics que afecten la qualitat de la superfície, i el seu efecte combinat encara no ha format un patró sistemàtic. Aquest article adopta el mètode -variable únic, fixa els paràmetres del procés d'emmotllament i explora la influència de diferents precisions de motlle i tipus d'agent d'alliberament sobre la rugositat superficial (Ra), la brillantor, la taxa de defecte i la desviació de mida dels productes. S'analitza el mecanisme de sinergia i s'aclareix la combinació òptima de processos. Els resultats mostren que la precisió del motlle és el factor dominant i el tipus d'agent d'alliberament és el factor d'optimització. Els motlles d'alta-precisió i els agents d'alliberament de fluorocarburs en sinergia poden aconseguir la millor qualitat de superfície. Aquesta investigació proporciona orientació teòrica i de procés per a la producció d'alta-qualitat de productes SMC.

1. Introducció

SMC està fet de resina de polièster insaturada com a matriu i es pot modelar per produir productes de forma complexa-i dimensionalment estables. Amb l'actualització de les demandes de la indústria, el mercat té requisits més alts per a la suavitat, la brillantor i el rendiment de processament posterior dels productes SMC, i cal evitar defectes com ara bombolles i rascades.

Els paràmetres del procés d'emmotllament tenen certa influència en la qualitat de la superfície, però la precisió del motlle i el tipus d'agent d'alliberament tenen un paper més crucial. La precisió del motlle determina directament l'efecte de replicació de la forma del producte, i una precisió insuficient pot provocar superfícies rugoses i desviacions dimensionals; l'agent d'alliberament, com a mitjà d'aïllament, un tipus inadequat pot causar problemes com l'adhesió del motlle i residus superficials.

La majoria dels estudis existents se centren en un sol factor o altres materials compostos, i hi ha relativament pocs estudis sistemàtics sobre SMC. Les regles d'interacció entre ambdós no s'han definit clarament. A partir d'això, aquest article explora la influència dels dos en la qualitat superficial dels productes SMC i el seu mecanisme d'interacció, optimitza la combinació de processos i proporciona suport per al control de qualitat.

2. Disseny d'esquemes experimentals

2.1 Matèries primeres i equips experimentals

Els paràmetres específics de les matèries primeres, equips, motlles i agents d'alliberament utilitzats en l'experiment es mostren a la taula següent:

Categoria	Tipus / Especificació	Paràmetre del nucli
Material compost SMC	grau tècnic	Components principals: resina de polièster insaturada, fibra de vidre no -alcalina (longitud 30 mm, contingut 30%), farciment de carbonat de calci (contingut 40%); Densitat de temperatura ambient 1.8 - 2.0 g/cm³; Temperatura de curat 120 - 140 graus
instal·lació de proves	Premsa hidràulica de quatre-columnes	Model 1000kN, utilitzat per al procés d'emmotllament SMC
	rugòmetre de superfície	Model TR200, utilitzat per mesurar la rugositat superficial del producte
	mesurador de brillantor	Model HG60, utilitzat per mesurar la brillantor superficial dels productes
	màquina de mesurar coordenades	S'utilitza per detectar la desviació de mida del producte
	Microscopi{0}}d'alta definició	S'utilitza per observar defectes superficials del producte
Motlle de placa plana	alta precisió	Dimensions de la cavitat: 400 mm × 200 mm × 3 mm; Ra Menor o igual a 0,2μm; Duresa superior o igual a HRC55; Error d'orientació Menor o igual a 0,03 mm (després de polir i netejar)
	Precisió mitjana	Dimensions de la cavitat: 400 mm × 200 mm × 3 mm; Ra=0.4 - 0.8 μm; Duresa HRC 45 - 55; Error de guia 0.03 - 0.05mm (després de polir i netejar)
	poca precisió	Dimensions de la cavitat: 400 mm × 200 mm × 3 mm; Ra Major o igual a 1,0μm; Duresa Inferior o igual a HRC45; Error d'orientació Major o igual a 0,05 mm (després de polir i netejar)
agent d'alliberament extern	Tipus de silicona	Model KL-200; tipus general; Quantitat de recobriment 10 g/m²
	Fluorocarburs	Model: FC-302; tipus PTFE; Resistent a altes temperatures amb baix residu; Quantitat de recobriment: 10 g/m²
	Tipus ceros	Model W-401; Tipus de cera de polietilè sintètic; Model d'economia; Quantitat de recobriment 10 g/m²

 

2.2 Paràmetres del procés de prova

Mitjançant el mètode -variable únic, es van fixar els paràmetres del procés de premsat del motlle: temperatura 130 graus, pressió 600 kN, temps de pressió de manteniment 720 s, velocitat de tancament del motlle 15 mm/s. Després de 20 minuts de curat, el motlle es va refredar i es va desemmotllar. Cada grup de proves es va repetir 5 vegades i es va prendre el valor mitjà per reduir els errors.

2.3 Indicadors d'avaluació de la qualitat superficial

Consulteu els estàndards de la indústria i seleccioneu 4 indicadors bàsics: rugositat superficial (Ra), brillantor (angle de 60 graus), taxa de defectes (bombolles estadístiques, rascades, etc.) i desviació dimensional (d'acord amb l'estàndard de ± 0,3%). Tots es van mesurar amb els instruments corresponents i es va prendre el valor mitjà de múltiples punts.

Rugositat superficial (Ra): Mesurada amb un mesurador de rugositat. Com més petit sigui el valor, més suau serà la superfície.

Lluentor: mesurat amb un mesurador de brillantor. Com més alt sigui el valor, millor serà la brillantor.

Taxa de defectes: observada a través d'un microscopi, calculada a partir de la proporció de productes defectuosos.

Desviació dimensional: mesurada amb una màquina de mesura de tres-coordenades. Com més petita sigui la desviació, més gran serà la precisió dimensional.

 

 

3 Resultats i anàlisi de les proves

 

3.1 La llei d'influència de la precisió del motlle en la qualitat superficial dels productes modelats SMC

 

Quan es fixa l'agent d'alliberament de fluorocarburs, els resultats de la prova mostren que la precisió del motlle domina la qualitat de la superfície i, com més alta sigui la precisió, millor serà l'efecte:

 

(1) Rugositat superficial:Els productes d'alta precisió tenen Ra=0.22 μm, una precisió mitjana 0,65 μm i una precisió baixa 1,85 μm. A causa de l'efecte de replicació de la forma de la cavitat del motlle, els motlles de baixa precisió són propensos a causar rugositat superficial i exposar fibres.

 

(2) Brillantor:Els productes d'alta-precisió tenen una brillantor de 98GU, els productes de-precisió mitjana tenen 82GU i els productes de baixa-precisió tenen 58GU. Com més suau sigui la cavitat, més uniforme serà la reflexió de la llum i més brillant serà.

 

(3) Taxa de defectes:Alta precisió 0,1%, precisió mitjana 0,8%, baixa precisió 4,7%. Els motlles de baixa precisió tenen grans errors de guia i cavitats rugoses, que són propenses a atrapar aire i generar bombolles i rascades.

 

(4) Desviació de la dimensió:Alta precisió ± 0,12%, precisió mitjana ± 0,23%, precisió baixa ± 0,38% (superant l'estàndard), precisió insuficient del motlle que provoca una desalineació durant el tancament i la desviació de la dimensió.

3.2 El patró d'influència dels tipus d'agents d'alliberament de motlles sobre la qualitat superficial dels productes modelats SMC

Quan es fixa el motlle d'alta-precisió, els efectes dels diferents agents d'alliberament del motlle varien significativament. El rànquing complet de rendiment és: tipus de fluorocarboni > tipus de silicona > tipus de cera:

(Tipus fluorocarbon): l'efecte de desemmotllament és el millor, sense residus, Ra=0.22 μm, brillantor 98GU, taxa de defectes inferior o igual al 0,2%, resistència a altes temperatures, adequat per a productes d'alta -final, només amb un cost més elevat i requisits de recobriment estrictes;

(2) Tipus de silicona: té una gran versatilitat i un cost moderat, permetent múltiples processos de desemmotllament. No obstant això, la superfície és propensa a la pel·lícula de silicona residual, donant lloc a una lleugera disminució de la brillantor, amb Ra=0.35 μm, una taxa de defectes del 0,5%, i requereix una neteja secundària. És adequat per a productes-de gamma mitjana.

 

(3) Basat en cera-: el cost és el més baix, però el rendiment de desemmotllament és baix, la formació de la pel·lícula és desigual i és fàcil que es produeixin residus. La brillantor és d'aproximadament 59GU, Ra=0.82 μm, la taxa de defectes és de l'1,8% i té una bona resistència a la calor, però només és adequat per a components estructurals de gamma baixa-.

 

3.3 Llei d'influència sinèrgica entre la precisió del motlle i el tipus d'agent de desemmotllament

Hi ha un efecte sinèrgic important entre tots dos. La precisió del motlle és el factor dominant i l'agent de desemmotllament és el factor d'optimització. L'efecte de combinació bàsica és el següent:

(1) Tipus d'alta precisió + fluorocarboni: la combinació òptima, Ra=0.22 μm, brillantor 98GU, taxa de defectes inferior o igual al 0,1%, que compleix els requisits dels productes-de gamma alta;

 

(2) Alta precisió + silicona/cera-: l'efecte és pobre. L'agent d'alliberament del motlle residual anul·la els avantatges del motlle, impedint la plena realització del valor d'alta precisió.

 

(3) Tipus de precisió mitjana + fluorocarboni: equilibra el cost i la qualitat, Ra=0.65 μm, brillantor 82GU, taxa de defectes 0,8%, adequat per a productes de gamma mitjana-;

 

(4) Precisió mitjana + Tipus de silicona/cera: l'efecte és mitjà, amb una taxa de defectes de l'1,2% al 2,5%. És adequat per a productes-de gamma mitjana amb requisits d'aspecte relativament baixos.

 

(5) Baixa precisió + agent d'alliberament arbitrari: l'efecte és el pitjor. Ra Major o igual a 1,8 μm, taxa de defectes Major o igual a 4,5%. Només és adequat per a components estructurals sense requisits de qualitat.

 

4 Anàlisi de mecanismes

4.1 Mecanisme de replicació morfològica i control de dimensions de la precisió del motlle

La cavitat del motlle determina la suavitat superficial del producte mitjançant l'efecte de replicació morfològica. Els motlles d'alta-precisió permeten un flux de resina suau i una distribució uniforme de la fibra, donant com a resultat una superfície més llisa; mitjançant l'efecte de transferència de mida, es controla la precisió dimensional. Els motlles d'alta-precisió tenen petits errors de guia i poden evitar el tancament desigual del motlle i els residus de bombolles, reduint les desviacions dimensionals; Els motlles de baixa-precisió són propensos a diversos defectes.

4.2 Mecanisme d'aïllament de la interfície dels agents d'alliberament

Els agents d'alliberament aconsegueixen el desemmotllament reduint la tensió interfacial mitjançant la formació d'una capa d'aïllament: els agents d'alliberament basats en fluorocarbons- tenen poca energia superficial, formen pel·lícules denses sense residus i són resistents a altes temperatures, garantint la qualitat de la superfície;

Els agents d'alliberament-a base de silicona tenen una bona lubricitat, però són propensos a les pel·lícules de silici residuals, que afecten el processament posterior; Els agents d'alliberament a base de cera-formen pel·lícules desiguals i tenen poca resistència a les altes-temperaturas, propensos a deixar residus i causar defectes.

4.3 Mecanisme d'efecte sinèrgic dels dos

El nucli de la sinergia és "el domini de precisió i el desemmotllament optimitzat": els motlles d'alta-precisió proporcionen la base per a la qualitat de la superfície, permetent que l'agent d'alliberament s'escampi de manera uniforme; Els agents d'alliberament d'alt rendiment-compensen la falta de precisió del motlle, reduint la fricció i l'adhesió del motlle. La combinació d'ambdós pot millorar de manera sinèrgica l'eficiència, mentre que el contrari es tradueix en la cancel·lació mútua d'avantatges i una reducció de la qualitat de la superfície.

 

5. Conclusió i recomanacions

 

5.1 Conclusió bàsica

La precisió del motlle és el factor dominant. Els motlles d'alta-precisió poden millorar significativament la qualitat de la superfície, mentre que els motlles de baixa-precisió no poden satisfer les exigències de les aplicacions-de gamma alta.

El tipus d'agent d'alliberament és un factor d'optimització important. El rendiment global és el següent: tipus de fluorocarboni > tipus de silicona > tipus de cera, adequat per a productes de diferents graus.

L'efecte de sinergia d'ambdós és important. La combinació òptima és alta precisió + tipus fluorocarboni, mentre que la combinació de precisió mitjana + tipus fluorocarboni és l'opció ideal que equilibra el cost i la qualitat.

L'efecte de replicació de la morfologia del motlle i l'efecte d'aïllament de la interfície de l'agent d'alliberament determinen conjuntament la qualitat de la superfície. La combinació d'aquests dos efectes pot aconseguir una millora sinèrgica.

 

5.2 Suggeriments del procés de producció

Per a productes-de gamma alta: utilitzeu motlles d'alta-precisió i agents d'alliberament de fluorocarburs. La quantitat de recobriment s'ha de controlar al voltant de 10 g/m². És necessari un manteniment regular dels motlles.

 

Productes de -gama mitjana: utilitzeu el tipus de precisió mitjana + fluorocarboni o el tipus d'alta precisió + silicona. Per al tipus de silicona, es requereix un procés de neteja secundari addicional.

 

Components estructurals de gamma baixa-: seleccioneu materials basats en -precisió i cera-de baixa precisió, controleu els paràmetres d'emmotllament i compliu els requisits bàsics d'ús.

 

Durant la producció, es comprova regularment la precisió dels motlles, es netegen les cavitats i s'estandarditza el procés de recobriment de l'agent d'alliberament. S'adopta una concordança raonable d'aquests dos factors per aconseguir una producció d'alta-qualitat i baix-cost.