لماذا يعتبر النتوء هو العملية المفضلة لمقاطع الألياف الزجاجية عالية الدقة-؟
Pultrusion هي عملية مستمرة لإنتاج الملامح المركبة. أنها تنطوي على التشريب غير الملتويةالألياف الزجاجيةالتجوال وغيرها من مواد التعزيز المستمر، مثل حصيرة سطح البوليستر، على سقالة مع الراتنج. يتم بعد ذلك تمرير الراتينج عبر قالب يحافظ على شكل مقطع عرضي- محدد، ويتم معالجته داخل القالب، ثم يتم بثقه بشكل مستمر لتكوين منتجات منبثقة. هذه عملية إنتاج آلية.
المنتجات المنتجة باستخدام عملية pultrusion لديها قوة شد أعلى من الفولاذ العادي. توفر الطبقة السطحية الغنية بالراتنج- أيضًا مقاومة ممتازة للتآكل، مما يجعلها أفضل بديل للفولاذ في البيئات المسببة للتآكل. يستخدم على نطاق واسع في النقل، والهندسة الكهربائية، والعزل الكهربائي، والصناعة الكيميائية، والتعدين، والهندسة البحرية، وبناء السفن، والبيئات المسببة للتآكل، ومختلف التطبيقات المحلية والمدنية.
تدفق عملية صب بولتروسيون: تأتي عمليات بولتروسيون في أشكال عديدة ويمكن تصنيفها بعدة طرق. تتضمن هذه العمليات المتقطعة والمستمرة، والعمليات الرأسية والأفقية، والعمليات الرطبة والجافة، والجر المتتبع والمثبت، والمعالجة في القالب-والجيلد في القالب-بدون-معالجة القالب، وطرق التسخين مثل التسخين الكهربائي، والتسخين بالأشعة تحت الحمراء، والتسخين عالي التردد، والتسخين بالميكروويف، أو مجموعة من هذه الطرق.
تدفق عملية pultrusion النموذجي هو كما يلي: ترتيب الألياف الزجاجية المتجولة - التشريب - التشكيل المسبق - قولبة البثق والمعالجة - الجر - القطع - المنتج النهائي
مكونات معدات بولتروسيون:
1. نظام نقل المواد المعززة: مثل الإطار المتجول، جهاز نشر الحصيرة، الثقوب المتجولة، إلخ.
2. التشريب بالراتنج: طريقة التشريب بالأخدود المستقيم هي الأكثر شيوعًا. طوال عملية التشريب، يجب ترتيب الألياف والحصير بشكل أنيق للغاية.
3. التشكيل المسبق: تمر مادة التسليح المشربة عبر جهاز التشكيل، حيث يتم نقلها بعناية وبشكل مستمر لضمان مواقعها النسبية، وتقترب تدريجياً من الشكل النهائي للمنتج، وبثق الراتنج الزائد قبل دخول القالب للقولبة والمعالجة.
4. القالب: تم تصميم القالب تحت ظروف نظام محددة. على أساس المنحنى الطارد للحرارة لمعالجة الراتنج وخصائص الاحتكاك بين المادة والقالب، ينقسم القالب إلى ثلاث مناطق تسخين مختلفة، يتم تحديد درجة حرارتها من خلال خصائص نظام الراتنج. القالب هو الجزء الأكثر أهمية في عملية بولتروسيون؛ يتراوح طول القالب النموذجي من 0.6 إلى 1.2 متر.
5. جهاز الجر: يمكن أن يكون جهاز الجر نفسه عبارة عن أداة سحب مجنزرة أو جهازي تثبيت تردديين لضمان الحركة المستمرة.
6. جهاز القطع: يتم قطع الملف إلى الطول المطلوب بواسطة منشار قطع متزامن يتحرك تلقائيًا.
تتمثل وظيفة قالب التشكيل في تحقيق الضغط والقولبة والمعالجة للتشكيل. يجب أن تأخذ أبعاد المقطع العرضي للقالب- في الاعتبار معدل انكماش القالب للراتنج. ويرتبط طول القالب بسرعة المعالجة، ودرجة حرارة القالب، وحجم المنتج، وسرعة النبض، وخصائص مادة التسليح، وهو بشكل عام 600-1200 ملم. يعد الانتهاء من السطح العالي في تجويف القالب ضروريًا لتقليل الاحتكاك وإطالة عمر الخدمة وتسهيل عملية التشكيل. عادة ما يتم استخدام التدفئة الكهربائية؛ يتم استخدام التسخين بالموجات الدقيقة مع-المواد المركبة عالية الأداء. يلزم وجود جهاز تبريد عند مدخل القالب لمنع المعالجة المبكرة للمادة اللاصقة. تتحكم عملية التشريب بشكل أساسي في الكثافة النسبية (اللزوجة) للمادة اللاصقة ووقت التشريب. متطلباته وعوامله المؤثرة هي نفسها الخاصة بالتحضير المسبق.
تتحكم عملية المعالجة والقولبة بشكل أساسي في درجة حرارة القالب، وتوزيع درجة حرارة القالب، والوقت الذي تمر فيه المادة عبر القالب (سرعة النتوء). هذه هي العملية الأساسية في صب بولتروسيون. أثناء النتوء، تخضع المادة الأولية لسلسلة من التغيرات الفيزيائية والكيميائية والفيزيائية والكيميائية المعقدة أثناء مرورها عبر القالب، والتي تظل غير واضحة إلى حد كبير. بشكل عام، يمكن تقسيم القالب إلى ثلاث مناطق بناءً على حالة التقوية أثناء مرورها. تمر مادة التسليح عبر القالب بسرعة ثابتة، بينما يتصرف الراتينج بشكل مختلف. عند مدخل القالب، يتصرف الراتنج تقريبًا مثل السائل النيوتوني؛ تعمل المقاومة اللزجة بين الراتينج والجدار الداخلي للقالب على إبطاء سرعته الأمامية، وتعود تدريجيًا إلى مستوى مماثل لمستوى الألياف مع زيادة المسافة من سطح القالب الداخلي.
مع تحرك مادة التقوية للأمام، فإنها تخضع لتفاعل الارتباط المتقاطع عند التسخين، وتقل لزوجتها، وتزداد مقاومتها اللزوجة، وتبدأ في التبلور، ودخول منطقة الهلام. يتصلب تدريجياً وينكمش وينفصل عن القالب. يتحرك الراتينج للأمام بشكل موحد مع الألياف بنفس السرعة. في منطقة المعالجة، يستمر في المعالجة تحت الحرارة، مما يضمن تحقيق درجة المعالجة المحددة عند القولبة. درجة حرارة المعالجة عادة ما تكون أعلى من قيمة الذروة للذروة الطاردة للحرارة للراتنج، ويتم مطابقة درجة الحرارة ووقت الجل وسرعة الجر.
يجب أن تكون درجة حرارة منطقة التسخين منخفضة نسبيًا، ويجب التحكم في توزيع درجة الحرارة بحيث تظهر ذروة المعالجة الطاردة للحرارة لاحقًا قليلاً في منتصف القالب، مع التحكم في نقطة الانفصال في منتصف القالب. يجب التحكم في فرق درجة الحرارة بين الأقسام الثلاثة بين 20 و 30 درجة، ويجب ألا يكون التدرج في درجة الحرارة كبيرًا جدًا. وينبغي أيضا النظر في تأثير تفاعل المعالجة الطاردة للحرارة. عادة، يتم استخدام ثلاثة أزواج من أنظمة التدفئة للتحكم في درجة حرارة كل منطقة من المناطق الثلاث.
قوة الجر أمر بالغ الأهمية لضمان سلاسة القالب. يعتمد حجم قوة الجر على إجهاد القص السطحي بين المنتج والقالب. يتناقص إجهاد القص مع زيادة سرعة الجر، ويظهر ثلاث قمم عند مدخل القالب ووسطه ومخرجه. الذروة عند المدخل ناتجة عن المقاومة اللزجة للراتنج عند تلك النقطة. يعتمد حجمه على خصائص السائل اللزج الراتنجي ودرجة حرارة الدخول ومحتوى الحشو. داخل القالب، تنخفض لزوجة الراتنج مع زيادة درجة الحرارة، ويقلل إجهاد القص. مع استمرار تفاعل المعالجة، تزداد اللزوجة وإجهاد القص. تتوافق الذروة الثانية مع نقطة الإطلاق وتنخفض بشكل ملحوظ مع زيادة سرعة الجر. الذروة الثالثة هي عند المخرج، الناتجة عن الاحتكاك بين المنتج المعالج والجدار الداخلي للقالب، وقيمتها صغيرة نسبيًا. قوة الجر مهمة جدًا في التحكم في العملية. لتحقيق سطح أملس للمنتج، يجب أن يكون إجهاد القص عند نقطة الإطلاق (الذروة الثانية) صغيرًا، ويجب تحرير المنتج من القالب في أقرب وقت ممكن. تعكس التغييرات في قوة الجر حالة تفاعل المنتج في القالب وترتبط بمحتوى الألياف وشكل المنتج وحجمه وعامل الإطلاق ودرجة الحرارة وسرعة الجر وما إلى ذلك.
