- 增强材料输送系统:如纱架、铺毡装置、纱孔等。
- 树脂浸渍:最常用的是直接凹槽浸渍法。在整个浸渍过程中,纤维和毛毡应该排列得非常整齐。
- 预成型:浸渍后的增强材料通过预成型装置,以连续的方式小心翼翼地传递,以确保它们的相对位置,逐渐接近产品的最终形状,挤出多余的树脂,然后进入模具进行成型和固化。
- 模具:模具是在预定条件下设计的。根据树脂固化放热曲线和材料与模具的摩擦性能,将模具分为三个不同的加热区,其温度由树脂体系的性能决定。模具是拉挤过程中最关键的部分,典型的长度范围为0.6-1.2米
- 牵引装置:牵引装置本身可以是履带式牵引器或两个往复夹紧装置,以确保连续运动。
- 切割装置:通过自动同步移动切割锯将型材切割成所需的长度。
成型模具的功能是实现坯料的压实、成型和固化。模具的截面尺寸应考虑树脂的成型收缩率。模具长度与固化速度、模具温度、产品尺寸、挤出速度、增强材料性能等有关。,一般在600-1200mm之间。
模具型腔的表面光洁度应该很高,以减少摩擦,延长使用寿命,并便于脱模。通常采用电加热,高性能复合材料采用微波加热。在模具入口处应该有一个冷却装置,以防止粘合剂过早凝固。
浸渍过程主要控制粘合剂的相对密度(粘度)和浸渍时间。其要求和影响因素与预浸料相同。
固化成型过程主要控制成型温度、模具温度分布、材料通过模具的时间(拉挤速度)。这是拉挤成型过程中的一个关键工序。在拉挤成型过程中,预浸料通过模具时会发生一系列物理、化学、物理化学复合物的变化,目前还不是很清楚。
一般来说,根据预浸料通过模具的状态,模具可分为三个区域。增强材料以恒定的速度通过模具,而树脂是不同的。在模具入口,树脂的行为类似于牛顿流体。树脂与模具内表面之间的粘性阻力减慢了树脂的前进速度,并随着离模具内表面距离的增加而逐渐恢复到纤维的水平。
树脂在通过模具的过程中,由于受热而发生交联反应,粘度降低,粘阻增加,开始凝胶化,进入凝胶区。它逐渐变硬、收缩并与模具分离。树脂和纤维以相同的速度均匀前进。在固化区,它在加热下继续固化,确保从模具中出来时达到规定的固化程度。固化温度通常高于粘合剂放热峰的峰值,并与温度、凝胶时间和牵引速度相匹配。预热区的温度应较低,温度分布的控制应使固化放热峰出现在模具的中部和后部,脱模点应控制在模具的中部。
三个区域的温差应控制在20~30℃,温度梯度不宜过大。还应考虑固化过程中放热反应的影响。通常,三对加热系统用于控制每个区域的温度。
牵引力是保证产品顺利脱模的关键。牵引力的大小取决于产品和模具之间的界面剪切应力。结晶器的剪应力随牵引速度的增加而减小,在结晶器的入口、中部和出口出现三个峰值。
入口处的峰值是由树脂在该点的粘性阻力产生的。其大小取决于树脂粘性流体的性质、入口处的温度和填料含量。随着模具温度的升高,树脂粘度降低,剪切应力降低。随着固化反应的进行,粘度和剪切应力增加。第二个峰值对应于释放点,并随着牵引速度的增加而显著降低。第三个峰值在出口,由固化产品和模具内壁之间的摩擦产生,其值相对较小。
牵引力是过程控制的重要环节。为了获得光滑的产品表面,要求脱模点(第二峰值)处的剪切应力小,并且产品尽早从模具中脱模。牵引力的变化反映了产品在模具中的反应状态,并与纤维含量、产品形状和尺寸、脱模剂、温度、牵引力速度等有关。