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    2013/03/12

    大规模制造碳零件的设备

    RTM(树脂传递模塑)压力机循环时间短、零部件质量高

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    2013_03_12_jec_cn_us

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    近几年以来,碳纤维加强塑料(CFRP或者简单的碳)已经用于制造汽车。虽然,超轻型且极端坚硬的材料要比钢材或者铝材昂贵得多,然而,却极少用于大规模制造工艺过程。现在,舒勒公司提供能够经济地生产CFRP(碳纤维加强塑料)零部件生产线---即使是大批量生产

    就制造碳零件而言,舒勒公司采用RTM(树脂传递模塑)工艺过程,编制的碳纤维垫子被放置在模具中,填充树脂,并利用加热以及压力机压力等方法,进行硬化。据产品经理RaimundZirn讲,“高压RTM(树脂传递模塑)压力机不仅能够缩短几何精度与刚度要求高的复杂零件的循环时间,而且,还能够持续提供高的零部件和表面质量”。这样,实际上就消除了零部件内部或者沿着其边缘等地所谓的空隙,即不含树脂的真空空隙或者间隙。

    在高压RTM(树脂传递模塑)工艺过程中,树脂要尽量快速且平滑地注入到真空模型中,该模型打开仅仅十分之几毫米。该间隙注入工艺能够使树脂分散到垫子上面,流阻极小,所以,注入压力低。然后,在通过热感应开始聚合之前,就会很快渗透到垫子中。

    固化工艺过程从最后纤维潮湿化开始

    RaimundZirn解释道,“真空化、树脂快速注入、树脂压力高以及调和模具,意味着凝胶工艺过程实际上从最后纤维潮湿化开始”。通常,固化工艺过程用时4到8分钟---零部件越厚,时间越长,因为反应热不能够轻松地进入到模具内。取决于零部件的情况,所需的树脂压力变化范围是30 ~150巴。夹紧面积3,600 x 2,400 毫米、表面积大的外部面板,要求总的冲压力是36,000 kN或者更高。

    由于空腔表面或者零部件几何精度的原因,加载模具中心不一定在压力机中心上。另外,注入位置还存在偏心力。产品经理解释道,“间隙注入期间,平行度控制能够防止滑块或者上模发生倾斜,从而保证了光滑、均匀地注入到整个表面上”。定位速度是1mm/秒时, 舒勒公司压力机平行度值能够达到0.05 mm,按照绝对值计算,对角夹紧表面4 m。

    预成形和零部件处理工艺过程,以及所需的模具清理,解释了大量的RTM(树脂传递模塑)循环零部件持续2~3分钟的理由。RaimundZirn补充道,“这一点在很大程度上涉及到去除主要黏贴到下模聚合物密封上的塑料残留物”。然而,根据要求,舒勒公司可以在RTM(树脂传递模塑)压力机上装备2个穿梭式移动工作台,以便一个公共的上模能够配合2个交替且移动的下模,一起使用。这样,就降低了该期间更换下模所需的停机时间,例如,每个移动工作台移动距离4.5 m,大约需要20秒。

    短上行程压力机优势更多

    RTM(树脂传递模塑)压力机有两种设计:传统的下行程压力机,配备固定底座、移动工作台、滑块,其中,冲压力通过压力机横梁内的缸体进行传递。平行度通过位于底座四角部的4个伺服控制反压力缸体予以保证。另外,还保证了对抗粘合力与打开模具所需的启动力(脱开力)。

    在短上行程压力机中,冲压工艺期间,滑块仅仅起到支撑作用。驱动缸体将滑块从上死点移动到其支撑位置,并进行锁定。实际工作行程由底座垫板来完成,并由几个短行程缸体进行驱动。平行度由伺服控制这些缸体予以保证。上行程压力机的启动力(脱开力)通过撤回底座垫板来获得。RaimundZirn陈述道,“与下行程设计相比,短上行程压力机的优势是,闭合速度高达1000 mm/秒,建压时间短,小于0.3秒,结构高度大大降低”。

    来自英国国家复合材料中心的订单

    舒勒公司在成形技术领域内的专门知识或技能所获得的这些优势,还使得位于英国Bristol的国家综合中心向该压力机制造商下了一笔制造合成材料生产线的订单。该订单是指冲压力为36,000 kN、夹紧表面为3.6 x 2.4 m的短上行程压力机。凭借着其各种工艺模式,该压力机涵盖了合成材料所有常用的冲压方法,包括CFRPs(碳纤维加强塑料)在内。


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