روش های متداول تزريق و انواع جریان در فرایند RTM

مقاله روش های متداول تزريق و انواع جریان در فرایند RTM

 

تعریف فرایند RTM

RTM یک فرایند قالب­ بسته کم فشار است که از طریق آن با بکارگیری پلیمرهای مایع گرماسخت تقویت شده با انواع گوناگون الیاف، قطعه­ ای با کیفیت سطح و دقت ابعادی بالا تولید می­ شود. در این فرایند الیاف بصورت­ های مختلف پارچه بافته ، الیاف سوزنی و … به شکل خشک درون قالب قرار داده می­ شوند. این الیاف یا قبلا به شکل دقیق قالب تهیه می­ شوند که اصطلاحا پریفورم نامیده می­ شوند، یا در حین فرایند قرار دادن آنها در قالب، با دست و نهایتا نیروی نگهدارنده قالب شکل داده می شوند. (برای مطالعه فرایند RTM و شناخت آن اینجا کلیک کنید و مقاله RTM (آر تی ام) را بخوانید.)

نحوه آماده ­سازي الياف و قرارگيري در قالب

همانطور كه در شكل 1 نشان داده شده است، پس از آماده ­سازي لايه ­هاي الياف، تقويت ­کننده­ ها در داخل محفظه نيمه ماده قالب قرار داده مي ­شوند. معمولا الياف بطريق برش معمولي از رل الياف بريده شده و يا بصورت پيش ­شکل داده شده­اي که اصطلاحا پريفورم (Preform) ناميده مي ­شوند تهيه و در داخل قالب قرار مي ­گيرند. پيش ­شکل­دهي معمولا در فرآيندي مجزا از فرآيند قالب­گيري انجام مي­ گيرد. اين عمل باعث افزايش نرخ توليد شده و امکان کنترل بيشتر بر روي توزيع الياف و نهايتا بهبود کيفيت قطعه توليدي مي ­شود.

همچنين در عمليات پيش ­شکل­دهي امکان تعبيه ساير مواد از قبيل هسته ­هاي فومي (Foam Cores) و اشياء جا زدني (Inserts) در داخل الياف وجود دارد. لازم به ذکر است که هزينه توليد با استفاده از پريفورم ­ها بيشتر بوده و معمولا در توليد انبوه مورد استفاده قرار مي­ گيرد. روش­هاي مختلفي براي پيش شکل­دهي الياف وجود دارد که انتخاب هر کدام بستگي به شکل مورد نظر, نرخ توليد و توزيع مورد نياز در الياف دارد.

شکل 1- مراحل مختلف چرخة فرآيند RTM

 

در اين فرايند قطعات مي ­توانند بدون پوشش ژل يا با پوشش ژل برروي يک يا هر دو سطح توليد شوند. آماده ­سازي قالب و اعمال پوشش ژلي همانند فرايندهاي قالبگيري باز است. بطور ايده ­آل هنگامي که پوشش ژلي هنوز چسبناک است تقويت ­کننده ­ها در محفظه مادگي قالب قرار مي ­گيرند. پوشش چسبناک ژلي کمک مي ­کند که تقويت ­کننده ­ها هنگام بسته شدن قالب در جاي خود ثابت باشند.

پس از آنکه همه مغزي ­ها و تقويت ­کننده­ ها در جاي مناسب خود قرار داده شدند، قالب بسته مي ­شود. اين عمل با قرار دادن نيمه بالايي قالب روي نيمه صلب قالب با دست انجام مي ­شود. در برخي از انواع فرايند  RTM (مقاله مقایسه فرایندهای CRTM، VARTM و LRTM را کلیک کنید و بخوانید) پس از بسته شدن قالب و قبل از شروع عمل تزريق رزين، خلاء کاملي در فضاي بين واشرهاي داخلي و خارجي فلانج اعمال مي ­شود. اين خلاء سبب تسهيل گسترش رزين در داخل پريفورم مي­ گردد.

 

تزريق رزين و پرشدن پريفورم

هنگامي که دو نيمه قالب بطور کامل فشرده شدند، رزين از طريق روزنه (Gate) يا روزنه ­هاي تزريق، از نقطه ­اي خارج از لبه قطعه به داخل آن تزريق مي­شود. براي قطعاتي که طول آنها بيش از 120 سانتي­متر است معمولا بيش از يک روزنه تزريق تعبيه مي­ شود.

با گسترش رزين درون تقويت­ کننده، جبهه جريان (Flow Front) بسمت روزنه يا روزنه­ هاي تخليه (Vent) که معمولا در مرکز قطعه قرار گرفته و با مکش خلاء همراهند، پيش مي­رود. اين عمل تا خروج کامل هوا و پرشدن قالب ادامه مي­ يابد (شکل 2). از آنجاکه الياف قرار داده شده در داخل قالب در ابتدا خشک مي ­باشد, لذا در اين مرحله بايستي الياف بطور کامل توسط رزين مرطوب گردد.

 

شکل 2- مرحله پر شدن يک قالب در فرايند RTM

 

روش های متداول تزریق

معمولا جهت قالبگيري مواد کامپوزيتي از دو روش تزريق استفاده مي­شود که عبارتند از تزريق فشار ثابت و تزريق در دبي ثابت.

 

تزريق فشار ثابت

در تزريق فشار ثابت, فشار رزين در روزنه ورودي ثابت نگه داشته مي­ شود. يکي از متداول­ترين وسايل براي تزريق رزين تحت فشار ثابت، محفظه فشار (Pressure Pot) مي­ باشد. در اين وسيله ,رزين در يک محفظه آب­بندي شده قرار گرفته و از طريق فشار گاز خنثي که معمولا هوا مي ­باشد و به سطح بالايي آن اعمال مي­ شود, تزريق مي­ گردد. اين وسيله داراي انواع متفاوتي بوده و از يک مخزن ساده اسپري رنگ تا سيستم­ هاي پيچيده با امکانات بکارگيري و تخليه اتوماتيک رزين متنوع مي ­باشد.

 

تزريق در دبي ثابت

در تزريق دبي ثابت, رزين با يک دبي ثابت وارد قالب مي شود. پمپ­ هاي دنده ­اي (Gear Pump) يکي از تجهيزات استفاده شده براي تزريق رزين در دبي ثابت مي باشد. در اين وسيله حرکت دنده ­هاي پمپ باعث جابجايي رزين مي­ گردد. در اين وسيله, رزين از يک طرف پمپ وارد و از بين دنده ­هاي متحرک به سمت خروجي آن منتقل مي­ شود. هزينه نگهداري اين وسيله بجهت سادگي عمليات و تعداد کم قطعات درگير در عمليات پايين مي­ باشد. بکارگيري پمپ هاي دنده اي براي حالت­ هايي که رزين داراي مقدار متنابهي فيلر باشد مناسب نيست؛ چرا که باعث خوردگي دنده­ هاي پمپ مي­ شود.

 

انواع جريان رزين در مرحله تزريق

در مرحله تزريق رزين و پرشدن پريفورم دو نوع جريان بوجود مي ­آيد که عبارتند از جريان ماکروسکوپي و جريان ميکروسکوپي. جريان ماكروسكوپي عبارت است از جريان رزين در اطراف بسته ­هاي الياف (Fiber bundle)، درحالي که جريان ميكروسكوپي جريان رزين در داخل بسته ­هاي الياف مي­ باشد. جريان ماكروسكوپي ناشي از گراديان فشار موجود در قالب بوده اما جريان ميکروسکوپي متاثر از فشار مويينگي (Capillary pressure) دركانال­هاي باريك موجود در بسته الياف مي­ باشد. بنابراين مرحله تزريق رزين شامل دو پديده همزمان خواهد بود که عبارتند از:

•      پرشدن قالب در اثر جريان ماکروسکوپي رزين
•      آغشته­ سازي الياف يا نفوذ رزين به داخل آن توسط جريان ميکروسکوپي رزين

در شکل 3، پيشرفت دو نوع جريان ميکروسکوپي و ماکروسکوپي نشان داده شده است.

 

شکل 3- جريان هاي ميكروسكوپي در داخل و ماكروسكوپي در اطراف بسته الياف

 

شناخت اين دو نوع جريان و پارامترهاي موثر بر آن­ها ازجهت ايجاد ترشوندگي مناسب الياف توسط رزين و جلوگيري از تشكيل حباب و حفره در محصول نهايي بسيار مهم خواهد بود. معمولا حباب ­ها و حفره­ ها به دو طريق در داخل قطعه ايجاد مي­ شوند، که عبارتند از:

• درصورتي­که جبهه ­هاي جريان ميكروسكوپي و ماكروسكوپي در يك سطح به پيش نروند امكان به ­دام افتادن هوا بين الياف و يا در داخل آن وجود دارد که منجر به ايجاد حباب در محصول نهايي مي­گردد.
• چنانچه جبهه­ هاي جريان در مقياس ماكروسكوپي با يكديگر برخورد کنند، امکان به ­دام افتادن هوا در بخش ­هايي از قطعه وجود دارد,که به آن حفره (Dry Spot) گفته مي­شود.

عيوب بوجود آمده ناشي از هر دو راه مذکور، سبب افت خواص مكانيكي محصول مي­ گردند.

با توجه به آنچه گفته شد، اين نتيجه حاصل مي­شود که زمان ترشوندگي در فرآيند RTM محدود به زمان پرشدن قالب مي ­باشد. خوشبختانه وابستگي دو پديده ترشوندگي الياف و پرشدن قالب به يکديگر اندک بوده و مي­توان با دقت خوبي جريان­ هاي ماکروسکوپي و ميکروسکوپي بهمراه پديده­ هاي مربوطه را مستقل از يکديگر مدلسازي و تحليل نمود.

به این مقاله امتیاز بده 

[ratings]

---

مقاله قبلی سایت تخصصم اینه را می توانید اینجا بخوانید

همچنین شما دوست عزیز و متخصص نیز می توانید مقالات خود را با اسم خودتون (شرکت، اشخاص و مخترعان) به همراه تبلیغ تخصص، محصولات و خدمات خود در آخر آن در سایت تخصصم اینه به رایگان منتشر نمایید. البته به شرطی که مقاله کپی از سایت های دیگر و حتی خودتون نباشد. مقالات تا همیشه در سایت خواهند ماند.

اینجا کلیک کنید تا شرایط نوشتن و فرستادن مقاله را مشاهده نمایید.

برای تبلیغ خدمات و محصولات تخفیفدار خود در صفحه اول سایت با حداقل هزینه(5000 تومان با لینک فالو به سایت) اقدام نمایید(از اینجا بیشتر مطالعه کنید).

در فرم زیر نیز می توانید ایمیل خود را برای دریافت آخرین مقاله های سایت وارد نمایید.