Le procédé de moulage consiste à introduire une certaine quantité de préimprégné dans la cavité métallique du moule, à utiliser des presses avec une source de chaleur pour produire une certaine température et pression afin que le préimprégné dans la cavité du moule soit ramolli par la chaleur, s'écoule sous pression, se remplisse complètement, le moulage et le durcissement des produits constituent une méthode de processus.
Le procédé de moulage se caractérise par la nécessité de chauffer le préimprégné afin de le rendre plus fluide.résineLe préimprégné remplit la cavité du moule et accélère la polymérisation de la matrice de résine. Lors de ce remplissage, la matrice de résine et le matériau de renforcement s'écoulent simultanément, et la matrice et les fibres de renforcement remplissent toute la cavité du moule.
Seuls lesrésineLa viscosité de la matrice est très élevée, la liaison est très forte, afin de s'écouler avec les fibres de renforcement, le processus de moulage nécessite donc une pression de moulage plus élevée, ce qui nécessite des moules métalliques à haute résistance, haute précision et résistance à la corrosion, et nécessite l'utilisation de presses à chaud spéciales pour contrôler la température du moulage durcissement, la pression, le temps de maintien et d'autres paramètres de processus.
Le moulage par injection de résine offre une productivité élevée, une grande précision dimensionnelle et un excellent état de surface. Il est particulièrement adapté aux produits en matériaux composites de structure complexe et peut généralement être moulé en une seule étape sans altérer leurs performances. Son principal inconvénient réside dans la complexité de la conception et de la fabrication du moule, ainsi que dans l'investissement initial plus important. Malgré ces limitations, le moulage par injection de résine demeure une méthode essentielle dans le processus de moulage des matériaux composites.
1. Préparation
Faites du bon travailpré-imprégnation, moules d'outillage de moulage, avec la pièce d'essai du four comme support, et nettoyer le moule lors de sa dernière utilisation des résidus de résine et des débris, afin de le maintenir propre et lisse.
2. Découpe et pose des préimprégnés
Les matières premières en fibre de carbone seront transformées en un produit fini. Après validation du préimprégné, la surface des matières premières, le nombre de feuilles et l'épaisseur des couches de matières premières seront calculés. La superposition des matériaux sera effectuée pour une pré-pression, puis le matériau sera pressé pour obtenir une forme régulière et une densité d'entités de qualité donnée.
3. Moulage et durcissement
Placez les matières premières empilées dans le moule, et simultanément dans les coussins d'air en plastique internes, fermez le moule, le tout dans la machine à mouler, les coussins d'air en plastique internes plus une certaine pression constante, une température constante, et définissez un temps constant, afin que cela permette le durcissement.
4. Refroidissement et démoulage
Après avoir mis sous pression la pièce à l'extérieur du moule pendant un certain temps, laissez-la refroidir avant de l'ouvrir et de démouler la pièce pour nettoyer l'outillage.
5. Moulage de traitement
Après démoulage, le produit doit être nettoyé à l'aide d'une brosse en acier ou en cuivre pour enlever les résidus de plastique, puis poli à l'air comprimé afin que la surface soit lisse et propre.
6. Contrôle non destructif et inspection finale
Les essais non destructifs et l'inspection finale des produits sont réalisés conformément aux exigences des documents de conception.
Analyse des points techniques du procédé de moulage des préimprégnés
Depuis leur apparition, les composites en fibre de carbone ont toujours été limités par leur coût de fabrication et l'impact des contraintes de production, ce qui a freiné leur utilisation à grande échelle. Le coût de production et les contraintes liées à la fibre de carbone sont principalement déterminés par le processus de moulage.matériau composite en fibre de carboneIl existe de nombreux procédés de moulage, tels que le RTM, le VARI, le moulage par compression à chaud, le préimprégné polymérisé au four (OOA), etc. Cependant, deux inconvénients majeurs persistent : 1) un temps de cycle long ; 2) un coût élevé (comparativement aux métaux et aux plastiques). Le moulage par compression de préimprégné, en tant que procédé de moulage, permet une production en série et réduit les coûts de production, ce qui explique son utilisation croissante.
Le moulage de préimprégnés consiste à étaler un préimprégné sous une température et une pression données, puis à le comprimer pour former un corps préformé. Ce procédé est rapide, simple d'utilisation et ne nécessite qu'un équipement simple. Comparé aux procédés de moulage par compression à chaud, VARI et OOA, il offre un excellent rendu de surface, une bonne stabilité dimensionnelle et un contrôle aisé.
▲ Diagramme de flux du processus de moulage du préimprégné
Les quatre éléments du processus de moulage
1. Température et uniformité : reflétant le degré de réaction entrerésineetagent de durcissementet l'uniformité de la position de réaction, contrôlant principalement la qualité de la surface de moulage et le degré de durcissement ;
2. Pression et uniformité : reflétant l'effet de la décharge d'air et du flux dans la résine, contrôlant la qualité de la surface de moulage et les propriétés mécaniques ;
3. La durée du temps de durcissement : reflétant le degré de durcissement, afin de garantir l'efficacité de la production ;
4. Épaisseur de la cavité du moule : en fonction de l'épaisseur du produit et des caractéristiques spécifiques du matériau en fibre de carbone lui-même, concevoir une épaisseur de cavité raisonnable.
Applicabilité du processus
PréimprégnéLe procédé de moulage peut théoriquement fabriquer n'importe quelle structure de produit. Cependant, si la structure du produit est trop complexe, comme une boucle inversée ou une surface de bride trop importante, cela entraîne une augmentation substantielle du coût des moules et des difficultés de production. Par conséquent, son applicabilité aux pièces particulièrement complexes est limitée. Néanmoins, nous pouvons recourir à l'optimisation structurelle ou à la conception par blocs associée à des solutions de collage pour fabriquer des pièces complexes.
Technologies connexes
1. Technologie de découpe multicouche : Les préimprégnés multicouches sont découpés en une seule fois ; les préimprégnés avec des angles différents sont découpés en une seule fois pour améliorer l'efficacité de la découpe.
2. Technologie d'entrée/sortie à chaud : le moule est directement chauffé à la température de polymérisation, et la préforme est placée dans le moule et pressée pour lui donner sa forme, ce qui raccourcit le temps de moulage et réduit la consommation d'énergie.
3. Technologie de moulage aux dimensions nettes : la préforme est d'abord poinçonnée aux dimensions nettes, puis placée dans le moule aux dimensions nettes pour durcissement, réduisant ainsi le processus de découpe.
Difficultés liées au processus
Difficultés de conception des moules pour les produits à structure complexe : la présence de nombreux creux et angles négatifs dans les produits complexifie la fabrication des moules et, à terme, diminue la précision du positionnement des inserts. Il est donc conseillé, lors de la conception, d’éviter les creux et les angles négatifs.
Remarque : les exigences de qualité de surface des revêtements extérieurs sont très élevées. Les problèmes courants rencontrés sur les pièces en fibre de carbone sont les suivants : défauts de texture (taches blanches), texture irrégulière, piqûres, manque de colle, etc. Les causes possibles sont : un mélange inégal ou une réaction incomplète de l'agent de durcissement dans le préimprégné, une température non uniforme du moule, un réglage incorrect de la température et de la pression, une conception et une fabrication du moule inadéquates, un processus de moulage mal maîtrisé, ou un problème avec le moule.agent de libérationréagit, et ainsi de suite.
Date de publication : 17 janvier 2025