Vliv přesnosti formy a separačního činidla na kvalitu povrchu produktů SMC

Lisované výrobky z lisovací hmoty (SMC) jsou široce používány v automobilovém, leteckém a dalších oborech. Kvalita povrchu přímo určuje jejich výkon. Přesnost formy a typ separačního prostředku jsou hlavními faktory ovlivňujícími kvalitu povrchu a jejich kombinovaný účinek dosud nevytvořil systematický vzor. Tento dokument využívá metodu jedné-proměnné, stanovuje parametry procesu formování a zkoumá vliv různých přesností forem a typů separačních činidel na drsnost povrchu (Ra), lesk, míru defektů a odchylku velikosti produktů. Je analyzován synergický mechanismus a objasněna optimální kombinace procesů. Výsledky ukazují, že přesnost formy je dominantním faktorem a typ separačního prostředku je optimalizačním faktorem. Vysoce přesné formy a fluorokarbonové separační prostředky v synergii mohou dosáhnout nejlepší kvality povrchu. Tento výzkum poskytuje teoretické a procesní pokyny pro-kvalitní výrobu produktů SMC.

1. Úvod

SMC je vyrobeno z nenasycené polyesterové pryskyřice jako matrice a lze jej tvarovat za účelem výroby složitých-tvarovaných a rozměrově stálých produktů. S upgradováním požadavků průmyslu má trh vyšší požadavky na hladkost, lesk a následnou zpracovatelskou výkonnost produktů SMC a je nutné se vyvarovat defektů, jako jsou bubliny a škrábance.

Parametry lisovacího procesu mají určitý vliv na kvalitu povrchu, ale důležitější roli hraje přesnost formy a typ separačního prostředku. Přesnost formy přímo určuje efekt replikace tvaru výrobku a nedostatečná přesnost může vést k drsným povrchům a rozměrovým odchylkám; separační činidlo, jako izolační médium, nevhodný typ může způsobit problémy, jako je adheze formy a zbytky povrchu.

Většina existujících studií se zaměřuje na jeden faktor nebo jiné kompozitní materiály a existuje relativně málo systematických studií o SMC. Pravidla interakce mezi těmito dvěma nebyla jasně definována. Na základě toho tento článek zkoumá vliv těchto dvou na kvalitu povrchu produktů SMC a jejich mechanismus interakce, optimalizuje kombinaci procesů a poskytuje podporu pro kontrolu kvality.

2. Návrh experimentálního schématu

2.1 Experimentální suroviny a vybavení

Konkrétní parametry surovin, zařízení, forem a separačních prostředků použitých v experimentu jsou uvedeny v tabulce níže:

Kategorie	Typ / Specifikace	Parametr jádra
Kompozitní materiál SMC	technický stupeň	Hlavní složky: Nenasycená polyesterová pryskyřice, -alkalické skleněné vlákno (délka 30 mm, obsah 30 %), plnivo z uhličitanu vápenatého (obsah 40 %); Hustota při pokojové teplotě 1.8 - 2.0 g/cm³; Teplota vytvrzování 120 - 140 stupňů
testovací zařízení	Čtyřsloupový hydraulický lis	Model 1000kN, používaný pro proces lisování SMC
	povrchový drsnoměr	Model TR200, používaný pro měření drsnosti povrchu výrobku
	měřič lesku	Model HG60, používaný pro měření povrchového lesku výrobků
	souřadnicový měřicí stroj	Používá se pro zjištění odchylky velikosti produktu
	Mikroskop-s vysokým rozlišením	Používá se pro pozorování povrchových vad výrobku
Forma na ploché desky	vysoká přesnost	Rozměry dutiny: 400 mm × 200 mm × 3 mm; Ra Menší nebo rovno 0,2 μm; Tvrdost Vyšší nebo rovna HRC55; Chyba navádění Menší nebo rovna 0,03 mm (po leštění a čištění)
	Střední přesnost	Rozměry dutiny: 400 mm × 200 mm × 3 mm; Ra=0.4 - 0.8 μm; Tvrdost HRC 45 - 55; Chyba navádění 0.03 - 0.05 mm (po vyleštění a vyčištění)
	nízká přesnost	Rozměry dutiny: 400 mm × 200 mm × 3 mm; Ra Větší nebo rovno 1,0 μm; Tvrdost menší nebo rovna HRC45; Chyba navádění Větší nebo rovna 0,05 mm (po leštění a čištění)
externí uvolňovací prostředek	Silikonový typ	Model KL-200; Obecný typ; Množství nátěru 10 g/m²
	Fluorované uhlovodíky	Model: FC-302; typ PTFE; Odolný vůči vysokým teplotám s nízkým zbytkem; Množství nátěru: 10 g/m²
	Voskový typ	Model W-401; Typ syntetického polyethylenového vosku; Ekonomický model; Množství nátěru 10 g/m²

 

2.2 Parametry testovacího procesu

Pomocí jedné{0}}proměnné metody byly stanoveny parametry procesu lisování formy: teplota 130 stupňů , tlak 600 kN, doba přítlaku 720 s, rychlost zavírání formy 15 mm/s. Po 20 minutách vytvrzování byla forma ochlazena a vyjmuta z formy. Každá skupina testů byla opakována 5krát a byla vzata průměrná hodnota pro snížení chyb.

2.3 Indikátory hodnocení kvality povrchu

Podívejte se na průmyslové standardy a vyberte 4 základní indikátory: drsnost povrchu (Ra), lesk (60° úhel), míra vad (statistické bubliny, škrábance atd.) a rozměrová odchylka (v souladu se standardem ±0,3 %). Všechny byly měřeny odpovídajícími přístroji a byla vzata průměrná hodnota více bodů.

Drsnost povrchu (Ra): Měřeno drsnoměrem. Čím menší hodnota, tím hladší povrch.

Lesk: Měřeno měřičem lesku. Čím vyšší hodnota, tím lepší lesk.

Míra vad: Pozorováno mikroskopem, vypočteno na základě podílu vadných produktů.

Rozměrová odchylka: Měřeno třísouřadnicovým měřicím strojem. Čím menší odchylka, tím vyšší rozměrová přesnost.

 

 

3 Výsledky testu a analýza

 

3.1 Vliv přesnosti formy na kvalitu povrchu SMC lisovaných výrobků

 

Když je fluorokarbonový separační prostředek fixován, výsledky testů ukazují, že přesnost formy dominuje kvalitě povrchu a čím vyšší přesnost, tím lepší účinek:

 

(1) Drsnost povrchu:Vysoce přesné produkty mají Ra=0.22 μm, střední přesnost 0,65 μm a nízkou přesnost 1,85 μm. Vzhledem k replikačnímu efektu tvaru dutiny formy jsou formy s nízkou přesností náchylné k tomu, že způsobují drsnost povrchu a obnažují vlákna.

 

(2) Lesklost:Vysoce{0}}přesné produkty mají lesk 98 GU, středně{2}}přesné produkty mají 82 GU a nízko{4}}přesné produkty mají 58 GU. Čím hladší je dutina, tím rovnoměrnější je odraz světla a tím vyšší je lesk.

 

(3) Míra vad:Vysoká přesnost 0,1 %, střední přesnost 0,8 %, nízká přesnost 4,7 %. Formy s nízkou přesností mají velké chyby vedení a drsné dutiny, které jsou náchylné k zachycení vzduchu a vytváření bublin a škrábanců.

 

(4) Odchylka rozměru:Vysoká přesnost ±0,12%, střední přesnost ±0,23%, nízká přesnost ±0,38% (přesahující standard), nedostatečná přesnost formy vedoucí k nesouososti při uzavírání a rozměrové odchylce.

3.2 Vliv typů separačních prostředků na kvalitu povrchu lisovaných výrobků SMC

Když je vysoce přesná forma upevněna, účinky různých separačních prostředků se výrazně liší. Komplexní hodnocení výkonu je: typ fluorokarbonu > typ silikonu > typ vosku:

(Fluorocarbonový typ): Deformační efekt je nejlepší, beze zbytků, Ra=0.22 μm, lesk 98GU, míra defektů menší nebo rovna 0,2 %, odolnost vůči vysokým teplotám, vhodné pro špičkové-produkty, pouze s vyšší cenou a přísnými požadavky na povrchovou úpravu;

(2) Silikonový typ: Má silnou všestrannost a nízkou cenu, což umožňuje více procesů demontáže. Povrch je však náchylný na zbytkový silikonový film, což má za následek mírný pokles lesku s Ra=0.35 μm, míra defektů 0,5 %, a vyžaduje sekundární čištění. Je vhodný pro produkty střední-třídy.

 

(3) Na bázi vosku: Cena je nejnižší, ale výkon při demontáži je špatný, tvorba filmu je nerovnoměrná a snadno se tvoří zbytky. Lesk je přibližně 59 GU, Ra=0.82 μm, míra defektů je 1,8 % a má dobrou tepelnou odolnost, ale je vhodný pouze pro nízko-konstrukční komponenty.

 

3.3 Zákon synergického vlivu mezi přesností formy a typem odformovacího prostředku

Mezi těmito dvěma existuje významný synergický efekt. Přesnost formy je dominantním faktorem a prostředek pro demontáž formy je optimalizačním faktorem. Hlavní efekt kombinace je následující:

(1) Vysoká přesnost + typ fluorokarbonu: Optimální kombinace, Ra=0.22 μm, lesk 98GU, míra defektů menší nebo rovna 0,1 %, splňující požadavky špičkových-produktů;

 

(2) Vysoká přesnost + na bázi silikonu/vosku-: Účinek je slabý. Zbytkové separační činidlo ruší výhody formy a brání plné realizaci vysoké hodnoty přesnosti.

 

(3) Středně přesný + fluorokarbonový typ: Vyvažuje cenu a kvalitu, Ra=0.65 μm, lesk 82GU, míra vad 0,8 %, vhodné pro produkty střední-třídy;

 

(4) Střední přesnost + typ silikon/vosk: Účinek je průměrný, s mírou vad 1,2 % až 2,5 %. Je vhodný pro produkty střední-třídy s relativně nízkými požadavky na vzhled.

 

(5) Nízká přesnost + libovolné separační činidlo: Účinek je nejhorší. Ra Větší nebo rovna 1,8 μm, četnost defektů Větší nebo rovna 4,5 %. Je vhodný pouze pro konstrukční díly bez požadavků na kvalitu.

 

4 Analýza mechanismu

4.1 Mechanismus morfologické replikace a kontroly rozměrů Mold Precision

Dutina formy určuje hladkost povrchu produktu prostřednictvím efektu morfologické replikace. Vysoce přesné formy{1}}umožňují hladký tok pryskyřice a rovnoměrné rozložení vláken, což vede k hladšímu povrchu; prostřednictvím efektu přenosu velikosti je řízena rozměrová přesnost. Vysoce přesné formy mají malé chyby ve vedení a mohou zabránit nerovnoměrnému uzavření formy a zbytkům bublin, čímž se snižují rozměrové odchylky; formy s nízkou přesností{4}}jsou náchylné k různým vadám.

4.2 Mechanismus izolace rozhraní uvolňovacích činidel

Separační činidla dosahují odformování snížením mezifázového napětí vytvořením izolační vrstvy: Separační činidla na bázi fluorouhlovodíků- mají nízkou povrchovou energii, vytvářejí husté filmy beze zbytků a jsou odolné vůči vysokým teplotám, čímž zajišťují kvalitu povrchu;

Separační činidla na bázi silikonu-mají dobrou mazací schopnost, ale jsou náchylné k tvorbě zbytkových silikonových filmů, které ovlivňují následné zpracování; Separační prostředky na bázi vosku-vytvářejí nerovnoměrné filmy a mají špatnou-odolnost vůči vysokým teplotám, jsou náchylné k usazování a způsobují vady.

4.3 Mechanismus synergického účinku obou

Jádrem synergie je „přesná dominance a optimalizované vyjímání z formy“: Vysoce{0}}přesné formy poskytují základ pro kvalitu povrchu a umožňují rovnoměrné rozptýlení separačního prostředku; Vysoce-výkonné separační prostředky kompenzují nedostatečnou přesnost formy, snižují tření a lepení formy. Shoda těchto dvou může synergicky zvýšit účinnost, zatímco opačný výsledek má za následek vzájemné zrušení výhod a snížení kvality povrchu.

 

5. Závěr a doporučení

 

5.1 Základní závěr

Přesnost formy je dominantním faktorem. Vysoce-přesné formy mohou výrazně zlepšit kvalitu povrchu, zatímco nízko{2}}přesné formy nejsou schopny splnit požadavky špičkových-aplikací.

Typ separačního činidla je důležitým optimalizačním faktorem. Komplexní výkon je následující: fluorocarbonový typ > silikonový typ > voskový typ, vhodný pro produkty různých jakostí.

Synergický efekt obou je významný. Optimální kombinace je vysoká přesnost + typ fluorocarbon, zatímco kombinace střední přesnost + typ fluorocarbon je ideální volbou, která vyvažuje cenu a kvalitu.

Efekt replikace morfologie formy a efekt izolace rozhraní separačního prostředku společně určují kvalitu povrchu. Spojením těchto dvou efektů lze dosáhnout synergického posílení.

 

5.2 Návrhy výrobního procesu

Pro špičkové{0}}produkty: Používejte- vysoce přesné formy a separační prostředky z fluorouhlovodíků. Množství nátěru by mělo být regulováno na přibližně 10 g/m². Je nutná pravidelná údržba forem.

 

Produkty střední{0}}třídy: Použijte středně přesné + fluorokarbonový typ nebo vysoce přesné + silikonový typ. U silikonového typu je nutný další sekundární proces čištění.

 

Konstrukční komponenty nižší třídy: Vyberte materiály na bázi nízko-přesnosti + vosk-, řiďte parametry tvarování a splňte základní požadavky na použití.

 

Při výrobě se pravidelně kontroluje přesnost forem, čistí se dutiny, standardizuje se proces potahování separačního prostředku. K dosažení vysoce-kvalitní a-nízkonákladové výroby je přijato přiměřené sladění těchto dvou faktorů.