કાર્બન ફાઇબર મોલ્ડિંગ અને હેન્ડ લે-અપના યાંત્રિક ગુણધર્મો વચ્ચે શું તફાવત છે?

          કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કમ્પોઝિટ મટિરિયલ્સમાં ઘણા ફાયદા છે જેમ કે હલકો વજન, ઉચ્ચ શક્તિ, ઉત્તમ થાક પ્રતિકાર અને વાઇબ્રેશન ભીનાશ કામગીરી, અને ઓટોમોબાઇલ અને એરોસ્પેસના ક્ષેત્રોમાં તેમની એપ્લિકેશન વધી રહી છે. ત્યાં ઘણી મોલ્ડિંગ પ્રક્રિયાઓ છે, અને વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી પ્રક્રિયાઓમાં હેન્ડ લે-અપ મોલ્ડિંગ, વેક્યુમ બેગ મોલ્ડિંગ, કમ્પ્રેશન મોલ્ડિંગ, RTM મોલ્ડિંગ અને ઓટોક્લેવ મોલ્ડિંગનો સમાવેશ થાય છે. પ્રબલિત સંયુક્ત સામગ્રી મજબૂતીકરણ સામગ્રી અને મેટ્રિક્સ સામગ્રીથી બનેલી હોવાથી, વિવિધ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ સામગ્રીની આંતરિક રચના અને યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં મોટા તફાવત તરફ દોરી જશે. તેથી, વિવિધ રચના પ્રક્રિયાઓ સાથે ઘટકોના મિકેનિક્સ અને પ્રદર્શન કાયદાઓ પર સંશોધન હાથ ધરવા માટે બંધારણની રચના માટે તે ખૂબ જ માર્ગદર્શક મહત્વ ધરાવે છે.

          સંશોધનમાં, સેમ્પલ તૈયાર કરવા માટે હેન્ડ લે-અપ, વેક્યુમ બેગિંગ અને મોલ્ડિંગની ત્રણ આર્થિક પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. સામગ્રી Toray T300 સાદા વણાયેલા કાર્બન ફાઇબર કાપડ છે. હેન્ડ લે-અપ અને વેક્યૂમ બેગિંગ સામાન્ય તાપમાન બનાવવાની પ્રક્રિયા સાથે સંબંધિત છે. રેઝિન ઇપોક્સી રેઝિનથી બનેલું છે, અને કાર્બન ફાઇબર કાપડનો દરેક સ્તર 0° પર નાખ્યો છે.

          હેન્ડ લે-અપ પ્રક્રિયા રીલીઝ એજન્ટ સાથે કોટેડ મોલ્ડ પર બદલામાં મજબૂતીકરણ અને રેઝિન મૂકવા અને રેઝિન સાથે મજબૂતીકરણને ગર્ભિત કરવા માટે બ્રશ અથવા રોલર વડે મેન્યુઅલી ઓપરેટ કરવાની છે અને સંયુક્ત ઉત્પાદન જાડાઈની જરૂરિયાત સુધી પહોંચે ત્યાં સુધી ઓપરેશનનું પુનરાવર્તન કરવું. તકનીકી પ્રક્રિયા છે: સામગ્રી કાપવી, રેઝિન ગુંદરની તૈયારી, ઘાટની તૈયારી, મોલ્ડ રિલીઝ એજન્ટ એપ્લિકેશન, મજબૂતીકરણ સામગ્રી પ્લેસમેન્ટ, રેઝિન બ્રશિંગ, ક્યોરિંગ અને મોલ્ડ રિલીઝ. પ્રક્રિયા અનુકૂળ કામગીરી, સરળ સાધનો અને ઓછી કિંમત, પરંતુ ઓછી ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા, ઉચ્ચ શ્રમ તીવ્રતા, ગુણવત્તા અને અનુભવ સંબંધિત અને નબળા ઉત્પાદન વાતાવરણ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

          વેક્યૂમ બેગ પ્રેસ મોલ્ડિંગ પ્રક્રિયામાં સિંગલ-સાઇડ મોલ્ડનો ઉપયોગ કરવો, મોલ્ડ પર ફાઇબર કાપડ અને લવચીક વેક્યૂમ બેગ મૂકવી, ઉત્પાદનને દબાણ કરવા માટે સીલબંધ વેક્યુમ બેગના નકારાત્મક દબાણનો ઉપયોગ કરવો અને ઇન્જેક્ટ કરવા માટે વેક્યુમ નકારાત્મક દબાણનો ઉપયોગ કરવો. રેઝિન, જેથી રેઝિન રિઇન્ફોર્સિંગ સામગ્રીને ગર્ભિત કરે છે, અને પછી રચનાને મજબૂત બનાવે છે. પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે: મોલ્ડ તૈયાર કરવું, કોટિંગ રિલીઝ એજન્ટ, રિઇન્ફોર્સિંગ મટિરિયલ મૂકવું, રિલીઝ કાપડ મૂકવું, પાઇપલાઇન્સ મૂકવી, રબરની પટ્ટીઓ મૂકવી, વેક્યૂમ બેગ સીલિંગ, વેક્યુમિંગ, રેઝિન ઇન્હેલેશન, ક્યોરિંગ અને ડિમોલ્ડિંગ. પ્રક્રિયા ઓછી કિંમત, ઉચ્ચ સામગ્રી ઉપયોગ દર, નાના ઉત્પાદન છિદ્રાળુતા અને સારી રેઝિન અભેદ્યતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, પરંતુ વધારાના મોલ્ડિંગ સહાયક સાધનો અને સહાયક સામગ્રી જરૂરી છે.

         મોલ્ડિંગ પ્રક્રિયામાં પ્રિપ્રેગને મોલ્ડમાં મૂકવું, પાઇપની અંદર એર બેગના દબાણ દ્વારા મોલ્ડ કેવિટીને પ્રીપ્રેગથી ભરવું, મોલ્ડને ગરમ કરવું અને ગરમીની જાળવણી અને દબાણ હેઠળ ઉત્પાદનને મટાડવું. પ્રક્રિયા છે: મોલ્ડ બનાવવું, પ્રીપ્રેગ મૂકવું, એર બેગમાં મૂકવું, મોલ્ડ બંધ કરવું, હીટિંગ સાધનોમાં પ્રવેશ કરવો, ફૂલવું અને દબાણ કરવું, હીટિંગ અને ક્યોરિંગ અને ડિમોલ્ડિંગ. પ્રક્રિયાની વિશેષતાઓ એ છે કે ઘટકોના સંકલિત મોલ્ડિંગને સાકાર કરી શકાય છે, ઘટકોની એકંદર મજબૂતાઈ સારી છે, અને સપાટીની કામગીરી સારી છે, પરંતુ ઘાટનું નિર્માણ પ્રમાણમાં જટિલ છે અને ખર્ચ વધુ છે.

          હેન્ડ પેસ્ટ મોલ્ડિંગ અને કમ્પ્રેશન મોલ્ડિંગ દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવેલા કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોમ્પોઝિટ લેમિનેટના નમૂનાઓ પર યુનિએક્સિયલ ટેન્સાઇલ અને થ્રી-પોઇન્ટ બેન્ડિંગ ટેસ્ટ હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા. પરીક્ષણ માઇક્રોકોમ્પ્યુટર-નિયંત્રિત ઇલેક્ટ્રો-હાઇડ્રોલિક સર્વો યુનિવર્સલ ટેસ્ટિંગ મશીન પર કરવામાં આવે છે. ટેન્સાઇલ ટેસ્ટ પ્રમાણભૂત GB/T1447-2005 "ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પ્લાસ્ટિકના ટેન્સાઇલ પ્રોપર્ટીઝ માટે ટેસ્ટ મેથડ" નો સંદર્ભ આપે છે. થ્રી-પોઇન્ટ બેન્ડિંગ ટેસ્ટ રેફરન્સ સ્ટાન્ડર્ડ GB/T1449-2005 "ફાઇબર-રિઇનફોર્સ્ડ પ્લાસ્ટિક બેન્ડિંગ પર્ફોર્મન્સ ટેસ્ટ મેથડ", ટેસ્ટ રેટ 2mm/min છે, લેમિનેટનો થ્રી-પોઇન્ટ બેન્ડિંગ ટેસ્ટ સ્પેન 115mm છે, અને થ્રી-પોઇન્ટ બેન્ડિંગ પાઇપ ફિટિંગનો ટેસ્ટ સ્પેન 280mm છે. હેન્ડ લે-અપ લેમિનેટ સેમ્પલની ટેન્સાઈલ મોડ્યુલસ અને ટેન્સાઈલ સ્ટ્રેન્થ અનુક્રમે 48.60GPa અને 524.26MPa હતી અને મોલ્ડેડ સેમ્પલની ટેન્સાઈલ મોડ્યુલસ અને ટેન્સિલ સ્ટ્રેન્થ અનુક્રમે 56.34GPa અને 599.69MPa હતી. પહેલાની સરખામણીમાં, મોલ્ડેડ સેમ્પલની ટેન્સાઈલ મોડ્યુલસ અને ટેન્સિલ સ્ટ્રેન્થ અનુક્રમે 15.93% અને 14.39% વધી હતી, અને પછીના સેમ્પલોમાં ટેન્સાઈલ મોડ્યુલસ અને ટેન્સાઈલ સ્ટ્રેન્થના ડિસ્પર્સન કોફિસિએન્ટ્સ પહેલાના સેમ્પલ કરતા નાના હતા.

          હેન્ડ લે-અપ લેમિનેટ સેમ્પલની ફ્લેક્સરલ મોડ્યુલસ અને ફ્લેક્સરલ સ્ટ્રેન્થ અનુક્રમે 31.24GPa અને 562.68MPa હતી, અને મોલ્ડેડ સેમ્પલની ફ્લેક્સરલ મોડ્યુલસ અને ફ્લેક્સરલ સ્ટ્રેન્થ અનુક્રમે 57.34GPa અને 759.38MPa હતી. પહેલાની સરખામણીમાં, મોલ્ડેડ સેમ્પલની ફ્લેક્સરલ મોડ્યુલસ અને ફ્લેક્સરલ સ્ટ્રેન્થ અનુક્રમે 83.55% અને 34.96% વધી હતી, અને પછીના સેમ્પલ વચ્ચેના પર્ફોર્મન્સ ડિસ્પર્સન ગુણાંક અગાઉના સેમ્પલ કરતા નાનો હતો, જે દર્શાવે છે કે પ્રક્રિયાની સુસંગતતા વધુ સારી હતી. .

           હેન્ડ લે-અપ ટ્યુબની સપાટી પર ઘણા બધા પરપોટા છે, જાડાઈ અસમાન છે, અને ત્યાં ખૂબ રેઝિન બાકી છે. વધારાનું રેઝિન સંયુક્ત સામગ્રીના એકંદર પ્રભાવને ઘટાડશે. હજુ પણ સ્થાનિક રીતે હવાના પરપોટાની થોડી માત્રા છે: મોલ્ડેડ પ્રોડક્ટને હીટિંગ અને દબાણની સ્થિતિમાં મોલ્ડ કરવામાં આવે છે, અને રેઝિન વધુ એકસરખી રીતે રેસામાં પ્રવેશી શકે છે, જેથી મેટ્રિક્સ મટિરિયલ અને રિઇન્ફોર્સિંગ મટિરિયલ સારી રીતે એકીકૃત થાય. તેથી, મોલ્ડેડ પાઇપ ફિટિંગની સપાટી ઉચ્ચ ગુણવત્તાની, લગભગ કોઈ હવાના પરપોટા નથી, સૌથી સમાન જાડાઈ. સંયુક્ત સામગ્રીના ગુણધર્મો ગુણધર્મો, ચોક્કસ ગુરુત્વાકર્ષણ અને ઘટક સામગ્રીના બંધનની ડિગ્રી પર આધારિત છે. ઉચ્ચ પ્રદર્શન સાથે ઘટક સામગ્રીની સામગ્રી જેટલી વધારે છે, સંયુક્ત સામગ્રીનું પ્રદર્શન વધારે છે. હેન્ડ લે-અપ સેમ્પલની ફાઇબર વોલ્યુમ સામગ્રી 42% છે, વેક્યુમ બેગ મોલ્ડિંગ નમૂનાની વોલ્યુમ સામગ્રી 46% છે, અને મોલ્ડેડ નમૂનાની ફાઇબર વોલ્યુમ સામગ્રી 46% છે. સૌથી વધુ, 55% સુધી પહોંચે છે, જે મોલ્ડેડ નમૂનાઓના ઉચ્ચ પ્રદર્શનનું કારણ છે. રેઝિનનું પ્રદર્શન પણ એક કારણ છે. ઉચ્ચ તાપમાનના રેઝિનની મજબૂતાઈ સામાન્ય તાપમાનના રેઝિનની તુલનામાં વધુ હોય છે, અને ઉચ્ચ તાપમાનના રેઝિન રેસાને વધુ સારી રીતે ભીનાશકતા ધરાવે છે, જેથી અંતિમ સંયુક્ત ઉત્પાદનનું પ્રદર્શન વધુ હોય છે.

         હેન્ડ લે-અપ મોલ્ડિંગ અને વેક્યુમ બેગિંગ મોલ્ડિંગની નિષ્ફળતા પ્રથમ મેટ્રિક્સની ક્રેકીંગ નિષ્ફળતા અને રેઝિન અને ફાઇબરના વિભાજનની નિષ્ફળતા તરીકે પ્રગટ થાય છે. આનું કારણ એ છે કે બે પ્રક્રિયાઓમાં અસમાન અને અપૂરતું દબાણ મોલ્ડિંગ પ્રક્રિયા વિના રેઝિન અને ફાઇબરનું સંયોજન બનાવે છે. રેઝિનની કોમ્પેક્ટનેસ અને રિડન્ડન્સી ઘટકના એકંદર પ્રભાવને ઘટાડે છે, અને મોલ્ડેડ ઘટકમાં કોઈ મેટ્રિક્સ ક્રેકીંગ નથી, અને તેનું નિષ્ફળતા સ્વરૂપ મુખ્યત્વે ફાઇબર ફ્રેક્ચર છે.