Prozesse der Autoklaven-Produktionsmethode
Was sind die Prozesse der Autoklav-Produktionsmethode für Verbundteile? Der Aushärtungsprozess des Autoklaven und die technischen Punkte für jede Stufe werden wie folgt erklärt:
1. Temperaturerhöhungsphase
Es ist wichtig, eine angemessene Heizrate einzustellen, also die Zeit und Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs zu berücksichtigen. Bei großen Teilen sollte die Erwärmung langsam erfolgen, um eine gleichmäßige Erwärmung des gesamten Teils zu gewährleisten. 2 Grad/min ist die üblicherweise verwendete Heizrate. In dieser Phase wird hauptsächlich Vakuumdruck verwendet, und je nach Situation kann ein gewisser Druck angewendet werden.
2. Temperaturerhaltungsstufe – Klebeansaugstufe
Dabei wird die Temperatur auf einem bestimmten Niveau gehalten, damit das Harz gut fließen kann. Temperatur und Dauer dieser Phase variieren je nach Art der Harzmatrix. Der Zweck dieser Stufe besteht darin, das Harz schmelzen zu lassen und die Faser vollständig zu imprägnieren und flüchtige Stoffe zu entfernen. Das Harz verfestigte sich dann allmählich zum Gelstadium. Der Formdruck in dieser Phase beträgt 1/3 bis 1/2 des Gesamtdrucks, sodass etwas Harz ausfließen kann, um sicherzustellen, dass der endgültige Harzgehalt des Produkts den Designanforderungen entspricht.
3. Kontinuierliche Temperaturerhöhungsstufe
In diesem Stadium ist die Harzmatrix halb ausgehärtet und das Lösungsmittel und die flüchtigen Stoffe mit niedrigem Molekulargewicht sind vollständig entladen, wodurch die Temperatur auf die Aushärtungstemperatur ansteigt. Die Härtungsneigung von duroplastischem Harz ist eine exotherme Reaktion. Während des Aushärtungsprozesses kommt es zu einer Wärmeabgabe. Wenn die Aufheizgeschwindigkeit zu hoch ist, wird die Geschwindigkeit der Aushärtungsreaktion stark beschleunigt und es wird eine große Wärmemenge in konzentrierter Form freigesetzt, was zu einem lokalen Verbrennen der Materialien führt. Dieses Phänomen wird als Explosionspolymerisation bezeichnet und muss vermieden werden.
4. Temperatur- und Druckhaltephase
In diesem Stadium verfestigt sich die Harzmatrix weiter, wobei der volle Druck erforderlich ist, um sicherzustellen, dass das Harz während des weiteren Verfestigungsprozesses zwischen den Schichten vollständig verdichtet wird. Die Phase vom vollen Druck bis zum Ende wird Druckstufe genannt. Die Zeit vom Erreichen der Aushärtetemperatur bis zum Abschluss des gesamten Autoklavenprozesses wird als Zeit konstanter Temperatur bezeichnet.
Temperatur, Druck und konstante Temperaturzeit sind wichtige Prozessparameter im Umformprozess und müssen entsprechend der Formel der verwendeten Harzmatrix streng kontrolliert werden.
5. Abkühlphase
In diesem Stadium wird der Druck aufrechterhalten und der Autoklav wird durch freie Luft oder Umluft gekühlt.
Anschließend wird der Druck entlastet und das Produkt kann entnommen werden. Wenn die Abkühlzeit zu kurz ist, kann es leicht zu Verformungen, Rissen und anderen Phänomenen im Produkt kommen. Eine zu lange Abkühlzeit trägt zwar nicht wesentlich zur Produktqualität bei, verlängert jedoch den Produktionszyklus.
Diese Phase, auch Nachbearbeitungsphase genannt, bezieht sich auf die bei hoher Temperatur ausgehärteten Teile, die über einen bestimmten Zeitraum auf einer niedrigeren Temperatur gehalten werden können, um die durch die Hochtemperaturaushärtung erzeugten inneren Spannungen zu beseitigen und eine Verformung der Teile zu verhindern nach dem Entladen und Entformen.
Zusammenfassend sollten die verschiedenen Prozessparameter während des Aushärtungsprozesses des Autoklaven anhand der Eigenschaften der verwendeten Harzmatrix bestimmt werden. Während des Formprozesses ist eine strenge Kontrolle verschiedener Prozessparameter erforderlich, um qualitativ hochwertige Produkte zu erhalten.
Komplexe Formen, größere Größen und qualitativ hochwertige Produkte können durch die Verwendung nur einer Matrize oder Patrize hergestellt werden.
Autoklav wird immer noch häufig zur Herstellung hochwertiger Verbundwerkstoffe eingesetzt, die Investitionen in die Ausrüstung sind jedoch groß und die Betriebskosten sind hoch. Um die Herstellungskosten zu senken und die Produktionseffizienz zu verbessern, wurde eine neue Formtechnologie entwickelt, nämlich die integrierte Co-Curing-Formtechnologie.
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