Hvordan vælger man en varmeplade til kompressionsstøbning af langfiber termoplast (LFT)?

kompressionsstøbning af en stor autodel fra en ladning af varm, glas-fiber-forstærket termoplast. Som at trykke på et varmt, slibende tæppe. Materialet flyder under tonsvis af tryk og maler mod de varme plader. En normal stålplade vil slides og miste sin fladhed og skabe afvigelser i deltykkelsen. Pladen skal være pansret. Når du vælger den rigtige varmeplade, kompressionsstøbning af lange fiber termoplastiske applikationer, skal du overveje overfladehårdhed, strukturel stivhed og termisk ensartethed – især for dyb-geometrier.

Slidudfordringen: Glasfibre som slibemidler
Langfiber termoplast (LFT) indeholder typisk 20-50 vægt% glasfibre, og fiberlængden er i området 6-25 mm. I kompressionsslaget bevæger den smeltede polymermatrix disse hårde, spidse fibre hen over pladeoverfladen ved tryk på 50-200 bar (5-20 MPa). Fibrene er små skrabere, der langsomt fjerner materiale fra forsiden af ​​pladen. I uger eller måneders fremstilling vil en blød eller ubehandlet stålplade have ridser, riller og lokale fordybninger. Dette forårsager uensartethed i delens tykkelse, hvilket fører til kasserede dele og værktøjsefterbearbejdning.

Overfladehærdning: Den første forsvarslinje
Forsiden af ​​pladen er ambolten, og hammeren, der aldrig hviler, er den flydende, glasfyldte- polymer. For at modstå denne slid skal pladens overflade være mindst 60 Rockwell C (HRC) eller omkring 700–800 HV.

Valg af basismateriale
Pladelegemet er normalt fremstillet i højkvalitets værktøjsstål, f.eks. AISI H13 (1.2344), AISI P20 (1.2311) eller AISI 4140 forhærdet. Den termiske ledningsevne, bearbejdelighed og dimensionsstabilitet af disse stål er god ved de sædvanlige støbetemperaturer på 150 til 250 grader. Men bart stål er ikke tilstrækkeligt til LFT-applikationer.

Overfladehærdningsprocesser
En af tre standardprocedurer bruges til at hærde arbejdsfladen på en kompressionsstøbeplade til LFT:

Hårdhed (HRC) Behandlingsdybde Egnethed til LFT
Gas- eller plasmanitrering 0,3-0,5 mm 65-70God til moderat glasmængde (<=30%)
Hårdforkromning 0,05 til 0,2 mm 65 til 70God, men kan revne under høje punktbelastninger
PVD keramisk belægning (TiN, CrN, AlTiN) 2–5 µm (0,002–0,005 mm) 80–85 (op til 2000–3000 HV) Fantastisk til tungt belastede forbindelser (Større end eller lig med 40 % glas)
Nitrering danner en diffusionszone, der gradvist skifter fra det hårde sammensatte lag til den blødere kerne, hvilket undgår delaminering. Det er det mest omkostningseffektive alternativ til medium volumen produktion.

Hårdforkromning har stor slidstyrke, men kræver præcis kantforberedelse for at forhindre afskalning under termisk cykling.

Physical Vapour Deposition (PVD) coatings such as titanium nitride (TiN) or chromium nitride (CrN) offer the greatest surface hardness (usually >2000 HV) og meget lav friktionskoefficient. Selvom belægningen er ret tynd (få mikron), sænker den i høj grad klæbemiddelslid og fiberridsning. For de mest slibende og stærkt glaspakkede materialer (f.eks. 50 % glas) er en PVD-belægning det optimale svar.

Strukturel stivhed: Bagside med ribkant
Til LFT-støbning skal pladen modstå bøjning og afbøjning ved de høje formningstryk, der generelt er i området 100-200 bar. Selv en lille konveks eller konkav deformation (omkring 0,1 mm) fører i uensartet deltykkelse med tynde områder, hvor trykket er højest, og tykke sektioner ved kanterne.

Af hensyn til planheden skal der anvendes kraftigt ribbet bagside af varmepladen (modsatte side af formfladen). Ribberne er støbt eller bearbejdet i et gittermønster, der tilføjer sektionsmodulet uden at tilføje for meget masse. Ribbeafstanden og ribbetykkelsen optimeres ofte ved hjælp af finite element analyse (FEA) for den forventede klemkraft og formgeometri. En pænt ribbet plade med en samlet tykkelse på 50 til 100 mm kan have en afbøjning på mindre end 0,05 mm over et spænd på 1 meter under fuld belastning.

Deep Draw Molding: Temperaturensartethed
Dyb-træk LFT-genstande, såsom køretøjets bagsædeskaller, forreste-moduler eller batterihuse, har brug for en konstant strøm af materiale ind i lodrette eller nær-lodrette vægge. Hvis der er varme eller kolde zoner på pladens overflade, vil polymeren ikke flyde ensartet. De varmere zoner vil tillade et hurtigere flow, mens de køligere zoner vil størkne for tidligt og ikke fyldes helt.

Varmeelementerne, som normalt er patronvarmere, skal monteres så tæt som muligt på arbejdsfladen, generelt 15-25 mm under overfladen. Dette reducerer termisk forsinkelse og muliggør hurtig reaktion på temperaturindstillingspunktsjusteringer. På steder med højt varmetab (f.eks. nær kanter og i dybe trækhjørner) stables patronvarmere i et zigzag- eller parallelmønster med tættere afstand. Angiv flere separate varmezoner (normalt 3-6 zoner pr. plade), hver med sin egen temperaturføler (termoelement eller RTD) og en lukket sløjfe-controller. Denne zonestruktur overvinder varmetab i de forskellige områder af pladen og garanterer, at hele formningsområdet, inklusive dybtrækkaviteten, forbliver inden for ±2 grader af den ønskede temperatur.

Delfrigørelsesoverfladefinish
For at optimere frigivelsen af ​​den støbte LFT-del skal pladens overflade efterbehandles til en fin polering (Ra 0,2–0,4 µm eller bedre). En glattere overflade minimerer fibermodstanden og dannelsen af ​​forringede polymerrester. Belægningen anvender den underliggende polering af PVD-belagte plader, hvilket giver både slidstyrke og enkel frigivelse.

LFT kompressionsstøbning udvælgelseskriterier Sammenfatningskrav Foreslået specifikation
Grundmateriale Værktøjsstål (H13, P20 eller 4140)
Overfladehårdhed Større end eller lig med 60HRC (Større end eller lig med 700HV)
Hærdningsmetode Nitrering (0,3-0,5 mm) for<30% glass; PVD TiN/CrN for >30% glas
Pladens bagside Meget ribbet, FEA-optimeret til afbøjning<0.05 mm/m
Patronvarmere 15–25 mm fra overflade, zonekontrol (±2 grader ) Varmeelementer
Overfladefinish poleret til Ra Mindre end eller lig med 0,4 mikron
Konklusion
Valg af plade til LFT-støbning er en krig mod slid og afbøjning; måden at vinde på er at forfølge et fast, godt-understøttet værktøj med en præcis ensartet varmeprofil. Opvarmningspladekompressionsstøbning af langfibrede termoplaster kræver en overflade, der kan modstå slibningen af ​​glasfibre – opnåelig ved nitrering, hård krom eller PVD keramiske belægninger – og en ribbet bagside for at forhindre afbøjning under højt tryk. Patronvarmere i individuelle zoner, der støder op til arbejdsfladen, producerer den ensartede varme, der kræves til dyb-trækstøbning. For at forberede morgendagens lette og højstyrke autodele har du brug for et værktøj, der ikke bliver slidt, en velvalgt plade giver netop det.