Utjecaj tačnosti kalupa i sredstva za otpuštanje na kvalitetu površine SMC proizvoda

Preliveni proizvodi od mase za oblikovanje listova (SMC) naširoko se koriste u automobilskoj, svemirskoj i drugim poljima. Kvalitet površine direktno određuje njihov učinak. Preciznost kalupa i vrsta sredstva za odvajanje su ključni faktori koji utiču na kvalitet površine, a njihov kombinovani efekat još nije formirao sistematski obrazac. Ovaj rad usvaja metodu jedne-varijabilne metode, fiksira parametre procesa oblikovanja i istražuje utjecaj različitih tačnosti kalupa i tipova sredstava za odvajanje na hrapavost površine (Ra), sjaj, stopu oštećenja i odstupanje u veličini proizvoda. Analiziran je sinergijski mehanizam i razjašnjena je optimalna kombinacija procesa. Rezultati pokazuju da je točnost kalupa dominantan faktor, a tip sredstva za odvajanje je faktor optimizacije. Visoko{7}}precizni kalupi i agensi za odvajanje fluorougljika u sinergiji mogu postići najbolji kvalitet površine. Ovo istraživanje pruža teorijske i procesne smjernice za-kvalitetnu proizvodnju SMC proizvoda.

1. Uvod

SMC je napravljen od nezasićene poliesterske smole kao matrice i može se oblikovati za proizvodnju proizvoda složenog-oblika i dimenzionalno stabilnih. Uz nadogradnju industrijskih zahtjeva, tržište ima sve veće zahtjeve za glatkoćom, sjajem i naknadnim performansama obrade SMC proizvoda, te je potrebno izbjegavati nedostatke kao što su mehurići i ogrebotine.

Parametri procesa oblikovanja imaju određeni utjecaj na kvalitetu površine, ali tačnost kalupa i vrsta sredstva za odvajanje igraju važniju ulogu. Preciznost kalupa direktno određuje efekat replikacije oblika proizvoda, a nedovoljna tačnost može dovesti do grubih površina i odstupanja u dimenzijama; sredstvo za odvajanje, kao izolacijski medij, neodgovarajućeg tipa može uzrokovati probleme kao što su prianjanje kalupa i površinski ostaci.

Većina postojećih studija fokusira se na jedan faktor ili druge kompozitne materijale, a postoji relativno malo sistematskih studija o SMC. Pravila interakcije između njih dvoje nisu jasno definisana. Na osnovu toga, ovaj rad istražuje utjecaj ova dva na kvalitetu površine SMC proizvoda i njihov mehanizam interakcije, optimizira kombinaciju procesa i pruža podršku za kontrolu kvalitete.

2. Dizajn eksperimentalne sheme

2.1 Eksperimentalne sirovine i oprema

Specifični parametri sirovina, opreme, kalupa i sredstava za odvajanje korištenih u eksperimentu prikazani su u donjoj tabeli:

Kategorija	Tip / Specifikacija	Parametar kernela
SMC kompozitni materijal	tehnički razred	Glavne komponente: nezasićena poliesterska smola, ne-alkalna staklena vlakna (dužina 30 mm, sadržaj 30%), punilo kalcijum karbonata (sadržaj 40%); Gustina sobne temperature 1.8 - 2.0 g/cm³; Temperatura očvršćavanja 120 - 140 stepen
test postrojenje	Četverostupna hidraulična presa	Model 1000kN, koristi se za SMC proces oblikovanja
	površinski grubometar	Model TR200, koji se koristi za mjerenje hrapavosti površine proizvoda
	mjerač sjaja	Model HG60, koji se koristi za mjerenje površinskog sjaja proizvoda
	mašina za merenje koordinata	Koristi se za otkrivanje odstupanja veličine proizvoda
	Mikroskop visoke{0}}e definicije	Koristi se za uočavanje površinskih nedostataka proizvoda
Kalup sa ravnim pločama	visoka preciznost	Dimenzije šupljine: 400mm × 200mm × 3mm; Ra Manji ili jednak 0,2 μm; Tvrdoća veća ili jednaka HRC55; Greška navođenja manja ili jednaka 0,03 mm (nakon poliranja i čišćenja)
	Srednja preciznost	Dimenzije šupljine: 400mm × 200mm × 3mm; Ra=0.4 - 0.8 μm; Tvrdoća HRC 45 - 55; Greška navođenja 0.03 - 0.05mm (nakon poliranja i čišćenja)
	niske preciznosti	Dimenzije šupljine: 400mm × 200mm × 3mm; Ra Veći ili jednak 1,0 μm; Tvrdoća manja ili jednaka HRC45; Greška navođenja veća od ili jednaka 0,05 mm (nakon poliranja i čišćenja)
eksterno sredstvo za oslobađanje	Tip silikona	Model KL-200; Opći tip; Količina premaza 10g/m²
	Fluorokarboni	Model: FC-302; PTFE tip; Otporan na visoke temperature sa malim ostatkom; Količina premaza: 10g/m²
	Voštani tip	Model W-401; Tip voska od sintetičkog polietilena; Ekonomski model; Količina premaza 10g/m²

 

2.2 Parametri procesa testiranja

Metodom jedne{0}}varijabilne metode fiksirani su parametri procesa presovanja kalupa: temperatura 130 stepeni, pritisak 600kN, vrijeme pritiska držanja 720s, brzina zatvaranja kalupa 15mm/s. Nakon 20 minuta očvršćavanja, kalup je ohlađen i izvađen. Svaka grupa testova je ponovljena 5 puta, a uzeta je prosječna vrijednost da bi se smanjile greške.

2.3 Pokazatelji procjene kvaliteta površine

Pogledajte industrijske standarde i izaberite 4 osnovna indikatora: hrapavost površine (Ra), sjaj (ugao od 60 stepeni), stopa defekta (statistički mehurići, ogrebotine, itd.) i odstupanje dimenzija (u skladu sa ±0,3% standarda). Sve su mjerene odgovarajućim instrumentima i uzeta je prosječna vrijednost više bodova.

Hrapavost površine (Ra): Mjerena mjeračem hrapavosti. Što je manja vrijednost, to je površina glatkija.

Sjaj: Mjeren mjeračem sjaja. Što je veća vrijednost, to je bolji sjaj.

Stopa defekta: Posmatrano pod mikroskopom, izračunato na osnovu udjela neispravnih proizvoda.

Dimenziona devijacija: Mjerena tro-koordinatnom mjernom mašinom. Što je manja devijacija, veća je točnost dimenzija.

 

 

3 Rezultati ispitivanja i analiza

 

3.1 Zakon utjecaja tačnosti kalupa na kvalitetu površine SMC oblikovanih proizvoda

 

Kada je sredstvo za odvajanje fluorougljika fiksirano, rezultati ispitivanja pokazuju da tačnost kalupa dominira kvalitetom površine, a što je tačnost veća, to je učinak bolji:

 

(1) Hrapavost površine:Proizvodi visoke preciznosti imaju Ra=0.22 μm, srednju preciznost 0,65 μm, a nisku preciznost 1,85 μm. Zbog efekta replikacije oblika šupljine kalupa, kalupi niske preciznosti skloni su izazivanju hrapavosti površine i otkrivanju vlakana.

 

(2) Sjaj:Visoko{0}}precizni proizvodi imaju sjaj od 98GU, srednje-proizvodi imaju 82GU, a nisko{4}}proizvodi imaju 58GU. Što je šupljina glatkija, to je ujednačenija refleksija svjetlosti i veći je sjaj.

 

(3) Stopa kvarova:Visoka preciznost 0,1%, srednja preciznost 0,8%, niska preciznost 4,7%. Kalupi niske preciznosti imaju velike greške u vođenju i grube šupljine, koje su sklone zarobljavanju zraka i stvaranju mjehurića i ogrebotina.

 

(4) Odstupanje dimenzija:Visoka preciznost ±0,12%, srednja preciznost ±0,23%, niska preciznost ±0,38% (premašavanje standarda), nedovoljna preciznost kalupa što dovodi do neusklađenosti tokom zatvaranja i odstupanja dimenzija.

3.2 Utjecaj tipova sredstava za odvajanje kalupa na kvalitetu površine SMC oblikovanih proizvoda

Kada je visoko{0}}precizan kalup fiksiran, efekti različitih sredstava za odvajanje kalupa značajno variraju. Sveobuhvatni rang performansi je: tip fluorougljika > tip silikona > tip voska:

(Fluorokarbonski tip): Efekat uklanjanja kalupa je najbolji, bez ostatka, Ra=0.22 μm, sjaj 98GU, stopa defekta manja ili jednaka 0,2%, otpornost na visoke temperature, pogodna za krajnje-proizvode, samo sa većom cijenom i strogim zahtjevima premaza;

(2) Tip silikona: Ima veliku svestranost i umjerenu cijenu, što omogućava višestruke procese uklanjanja iz kalupa. Međutim, površina je sklona rezidualnom silikonskom filmu, što rezultira blagim smanjenjem sjaja, sa Ra=0.35 μm, stopom oštećenja od 0,5%, i zahtijeva sekundarno čišćenje. Pogodan je za proizvode srednje{5}}vrste.

 

(3) Na bazi voska-: cijena je najniža, ali performanse uklanjanja iz kalupa su loše, formiranje filma je neravnomjerno i lako se pojavljuju ostaci. Sjaj je približno 59GU, Ra=0.82 μm, stopa defekta je 1,8%, i ima dobru otpornost na toplinu, ali je pogodan samo za nisko{6}}konstrukcijske komponente.

 

3.3 Zakon sinergijskog utjecaja između tačnosti kalupa i tipa sredstva za uklanjanje kalupa

Postoji značajan sinergistički efekat između njih. Preciznost kalupa je dominantan faktor, a sredstvo za uklanjanje kalupa je faktor optimizacije. Glavni efekat kombinacije je sljedeći:

(1) Visoka preciznost + fluorokarbonski tip: Optimalna kombinacija, Ra=0.22 μm, sjaj 98GU, stopa defekta manja ili jednaka 0,1%, ispunjava zahtjeve vrhunskih-proizvoda;

 

(2) Visoka preciznost + na bazi silikona/voska-: efekat je slab. Preostalo sredstvo za odvajanje kalupa poništava prednosti kalupa, sprečavajući punu realizaciju visoke vrednosti preciznosti.

 

(3) Srednja preciznost + Fluorokarbonski tip: Balansira cijenu i kvalitet, Ra=0.65 μm, sjaj 82GU, stopa defekta 0,8%, pogodno za proizvode srednje -vrste;

 

(4) Srednja preciznost + Tip silikona/voska: Učinak je prosječan, sa stopom oštećenja od 1,2% do 2,5%. Pogodan je za proizvode srednje{5}}vrste sa relativno niskim zahtjevima za izgled.

 

(5) Niska preciznost + proizvoljno sredstvo za oslobađanje: efekat je najgori. Ra Veći ili jednak 1,8 μm, stopa defekta veća ili jednaka 4,5%. Pogodan je samo za strukturne komponente bez zahtjeva za kvalitetom.

 

4 Analiza mehanizama

4.1 Mehanizam morfološke replikacije i kontrole dimenzija Mould Precisiona

Šupljina kalupa određuje glatkoću površine proizvoda kroz efekat morfološke replikacije. Visoko{1}}precizni kalupi omogućavaju glatki protok smole i ravnomjernu raspodjelu vlakana, što rezultira glađom površinom; preko efekta prijenosa veličine, kontrolira se tačnost dimenzija. Visoko{3}}precizni kalupi imaju male greške u vođenju i mogu izbjeći neravnomjerno zatvaranje kalupa i ostatke mjehurića, smanjujući odstupanja u dimenzijama; nisko{4}}kalupi su skloni raznim defektima.

4.2 Mehanizam izolacije interfejsa agenata za oslobađanje

Sredstva za odvajanje postižu uklanjanje kalupa smanjenjem međufazne napetosti kroz formiranje izolacionog sloja: sredstva za odvajanje na bazi fluorougljika- imaju nisku površinsku energiju, formiraju guste filmove bez ostataka i otporna su na visoke temperature, osiguravajući kvalitet površine;

Sredstva za odvajanje na bazi silikona{0}}imaju dobro podmazivanje, ali su sklona stvaranju zaostalih silikonskih filmova, što utiče na kasniju obradu; Sredstva za odvajanje na bazi voska-formiraju neravne filmove i imaju slabu -otpornost na visoke temperature, sklona su stvaranju ostataka i uzrokuju defekte.

4.3 Mehanizam sinergijskog efekta dvaju

Srž sinergije je "precizna dominacija i optimizirano uklanjanje iz kalupa": Visoko{0}}precizni kalupi pružaju osnovu za kvalitet površine, omogućavajući sredstvo za odvajanje da se ravnomjerno širi; Visoko{1}}agensi za odvajanje kompenziraju nedostatak preciznosti kalupa, smanjujući trenje i lijepljenje kalupa. Usklađivanje ova dva može sinergijski povećati efikasnost, dok suprotno rezultira obostranim poništavanjem prednosti i smanjenom kvalitetom površine.

 

5. Zaključak i preporuke

 

5.1 Osnovni zaključak

Preciznost kalupa je dominantan faktor. Visoko{1}}kalupi mogu značajno poboljšati kvalitet površine, dok nisko{2}}kalupi ne mogu zadovoljiti zahtjeve vrhunskih-primjena.

Vrsta sredstva za otpuštanje je važan faktor optimizacije. Sveobuhvatne performanse su sljedeće: tip fluorougljika > tip silikona > voštani tip, pogodan za proizvode različitih kvaliteta.

Sinergijski efekat ova dva je značajan. Optimalna kombinacija je tip visoke preciznosti + fluorokarbon, dok je kombinacija srednje preciznosti + fluorokarbonski tip idealan izbor koji balansira trošak i kvalitet.

Efekat replikacije morfologije kalupa i efekat izolacije interfejsa sredstva za odvajanje zajedno određuju kvalitet površine. Usklađivanje ova dva efekta može postići sinergijsko poboljšanje.

 

5.2 Prijedlozi proizvodnog procesa

Za vrhunske{0}}proizvode: koristite visoko-precizne kalupe i sredstva za odvajanje od fluorougljika. Količinu premaza treba kontrolisati na oko 10 g/m². Potrebno je redovno održavanje kalupa.

 

Srednji{0}}proizvodi: koristite srednju preciznost + tip fluorougljika ili tip visoke preciznosti + silikon. Za tip silikona potreban je dodatni sekundarni proces čišćenja.

 

Nisko-konstrukcijske komponente: dovoljno je odabrati materijale niske-preciznosti + voska-, kontrolirati parametre oblikovanja i ispuniti osnovne zahtjeve za korištenje.

 

U toku proizvodnje redovno se provjerava tačnost kalupa, čiste se šupljine i standardizira se proces premazivanja sredstvom za odvajanje. Razumno podudaranje ova dva faktora je usvojeno kako bi se postigla proizvodnja visokog{1}}kvaliteta i niskih-troškova.