L ỜI NÓI ĐẦU
3.1.1.5 Công nghệ chế tạo vật liệu Composite
Trong phần này, chúng ta không đặt mục tiêu nghiên cữu kỹ lưỡng những phương pháp công nghệ chế tạo vật liệu Composite, mà chỉ rút ra những nguyên lý của các kỹ thuật tạo vật liệu, đặc biệt là chú trọng vào phần công nghệ chế tạo vật liệu Composite bằng phương pháp đúc áp lực ( đúc ép), từ đó có khái niệm trong nghiên cứu ứng xử cơ học vật liệu và kết cấu Composite.
a. Đúc khôngáp lực
Đúc nguội, không cần ép là kỹ thuật đơn giản cho phép chế tạo các chi tiết bằng vật liệu Composite sợi thủy tinh.
Phương pháp này bao gồm: Đúc tiếp xúc. Đúc bắn đồng thời. Đúc chân không. b. Đúc áp lực ( đúc ép) Đúc phun nhựa Hình 3 - 2 Đúc phun nhựa
Đặt vải giữa hai chi tiết khuôn đúc ( khuôn trên và dưới), phun nhựa nhờ áp lực, nhựa thấm vào cốt. Tỷ lệ vật liệu cốt có thể cao, nhờ vậy vật liệu tạo ra có cơ tính cao.
Nhờ phương pháp này, ta có thể chế tạo các chi tiết có đáy và có hình dạng phức tạp.
Đúc nguội nhờ áp lực
Hình 3– 3 Đúc không nhiệt
Áp lực đúc nhỏ hơn 5at, không cần sấy nóng khuôn đúc, tận dụng quá trình phát nhiệt của nhựa trong phản ứng trùng hợp. Năng lượng nhiệt trong quá trình đúc các chi tiết đủ để giữ cho khuôn đúc hoạt động ở nhiệt độ từ 500C– 700C.
Vật liệu cốt và nhựa được đặt vào khuôn đúc đã có lớp lót và phụ gia giúp cho việc dỡ khuôn được dễ dàng. Đóng khuôn đúc trên và dưới sau đó nén. Thời gian polyme hóa ( trùng hợp) phụ thuộc vào loại nhựa sử dụng, vào chất xúc tác vào nhiệt độ đạt được trong quá trìnhđúc.
Giải pháp công nghệ này phù hợp với công suất vừa (4 đến 12 chi tiết một giờ). Chi phí cho vật liệu và cho khuôn đúc thấp hơn chi phí cho phương pháp đúc có nhiệt độ. Chi tiết nhận được theo phương pháp này cóbề mặt đẹp.
Đúc có nhiệt độ
Hình 3 – 4 Đúccó nhiệt
Kỹ thuật đúc có nhiệt độ cho phép chế tạo các chi tiết với công suất lớn, nhờ máy nén thủy lực.
Vật liệu cốt ( mát, sợi ngắn hoặc dài, vải v.v…) được đặt vào khuôn đúc sấy nóng đã có tác nhân dỡ khuôn. Sau đó cho nhựa đã có xúc tác chảy thoải mái lên cốt. đóng khuôn đúc theo một chu kỳ đã xác định, sau đó nén phần khuôn trên. Thời gian nén phụ thuộc vào quá trình polyme hóa của nhựa.
Giải pháp này cho phép sử dụng một tỷ lệ khối lượng vật liệu cốt khá cao, do đó vật liệu tạo ra có cơ tính khá cao.
Đúc phun
Hình 3– 5 Đúc phun
Trong các phương pháp gia công vật liệu nhiệt dẻo có cốt, phương pháp đúc phun là phổ biến nhất.
Vật liệu cốt và hạt nhựa, hoặc vật liệu “mat” đã tẩm thấm được đùn vào khuôn nhờ trục vít Archimede. Nhựa được hóa lỏng và được phun vào khuôn nóng nhờ áp lực cao.
Phương pháp này cho phép chế tạo với công suất lớn. c. Đúc liên tục.
Phương phương pháp đúc liên tục thường được sử dụng để chế tạo các tấm phẳng, tấm lượn sóng ( mái che ), tấm có gân v.v…
Tẩm thấm các vật liệu cốt: sợi, “mat”, vải. nhựa đã có xúc tác và vật liệu cốt được tải đến màng cách khuôn
Bắt đầu quá trình tạo hình.
Quá trình polyme hóađược thực hiện trong lò sấy ( từ 600C – 1500C). Cuối cùng là làm nguội và cắt.
d. Kéo định hình.
Phương pháp kéo định hình được sử dụng để tạo các biên dạng thẳng hoặc có tiết diện không thay đổi và có độ bền cao.
Vật liệu cốt: sợi, băng v.v… đi qua bể chứa nhựa và được tẩm thấm ở đây. Tiếp tục, vật liệu cốt đi qua khuôn chuốt đã sấy nóng trong lò, quá trình tạo hình xảy ra đồng thời với quá trình polyme hóa của nhựa
Phương pháp kéo định hình cho năng suất cao, phù hợp với cả nhựa nhiệt cứng và nhiệt dẻo.
e. Đúc ly tâm.
Phương pháp đúc ly tâm thường để chế tạo các chi tiết tròn xoay: ống, thùng, v.v…
Người ta đưa vật liệu cốt ( “mat”, sợi ngắn) và nhựa vào khuôn đúc bằng thép cứng sau đó cho khuôn đúc quay ( khoảng 2000v/phút).
Nếu nhựa cần polyme hóa ở nhiệt độ cao, sau khi quay, khuôn được chuyển vào lò nhiệt.
Các chi tiết được chế tạo bằng đúc ly tâm có mặt ngoài bóng và đều. f. Phương pháp quấn ống.
Vật liệu cốt ( sợi dài, băng vải v.v…) đã tẩm nhựa có xúc tác được quấn với lực căng nhỏ lên trên một tang hình trụ hoặc tròn xoay.
Phương pháp quấn ống rất phù hợp với các chi tiết, kết cấu mặt trụ hoặc cầu, vật liệu thu được có cơ tính cao vì nó có thể chứa tới 80% khối lượng là chất tăng cường ( cốt).
Tùy thuộc vào loại chuyển động tương đối của tang và của hệ thống cung cấp vật liệu cốt, ta có nhiều loại quấn ống ( tức là nhiều loại tạo lớp vật liệu) khác nhau:
Quấn tiếp tuyến. Quấn hêlicoit. Quấn cực ( polaire).