성형 공정은 금형 캐비티에 일정량의 프리프레그를 넣고, 열원을 가진 프레스를 사용하여 일정 온도와 압력을 발생시켜 금형 캐비티 내의 프리프레그를 열, 압력 흐름으로 연화시키고, 흐름을 가득 채워 금형 캐비티에 성형품을 채우고 경화시키는 공정 방법입니다.
성형공정은 성형공정에서 가열이 필요한 특성을 가지며, 가열의 목적은 프리프레그의 흐름을 부드럽게 하는 것입니다.수지금형 캐비티를 채우고 수지 매트릭스 재료의 경화 반응을 촉진합니다. 프리프레그로 금형 캐비티를 채우는 과정에서 수지 매트릭스뿐만 아니라 보강재도 유동하며, 수지 매트릭스와 보강 섬유는 금형 캐비티의 모든 부분을 동시에 채웁니다.
오직수지매트릭스 점도가 매우 크고, 결합이 매우 강하여 강화 섬유와 함께 흐르기 때문에 성형 공정에는 더 큰 성형 압력이 필요하며, 이를 위해 고강도, 고정밀도 및 내식성이 있는 금속 금형이 필요하며, 경화 성형의 온도, 압력, 유지 시간 및 기타 공정 매개변수를 제어하기 위한 특수 열 프레스의 사용이 필요합니다.
높은 생산 효율, 제품 크기 정확도, 표면 마감을 갖춘 성형 공법은 특히 복잡한 구조의 복합 소재 제품에 적합하며, 일반적으로 한 번 성형하면 복합 소재 제품의 성능에 영향을 미치지 않습니다. 하지만 주요 단점은 금형 설계 및 제조가 복잡하고 초기 투자 비용이 크다는 것입니다. 이러한 단점에도 불구하고, 금형 성형 공법은 복합 소재 성형 공정에서 여전히 중요한 위치를 차지하고 있습니다.
1. 준비
좋은 일을 하다프리프레그, 금형을 성형할 때, 용광로 시험편을 지지작업에 사용하고, 마지막 사용 시 금형에 남아 있는 수지, 이물질을 깨끗이 청소하여 금형을 깨끗하고 매끄럽게 유지합니다.
2、프리프레그의 절단 및 배치
탄소섬유 원료를 사용하여 제품으로 만들고, 프리프레그를 검토한 후, 원료의 면적, 재료, 시트 수를 계산하고, 원료를 층층이 합산한 후, 동시에 재료를 겹쳐서 예압을 가하여 일정한 모양으로 압착하여 일정 수의 밀집된 실체의 품질을 확보한다.
3. 성형 및 경화
쌓아 놓은 원료를 금형에 넣고 동시에 내부의 플라스틱 에어백을 넣고 금형을 닫은 후 전체를 성형기에 넣고 내부의 플라스틱 에어백에 일정한 압력, 일정한 온도, 일정한 시간을 설정하여 경화시킨다.
4、냉각 및 탈형
일정 시간 동안 금형 외부에 압력을 가한 후 먼저 일정 시간 동안 냉각시킨 후 금형을 열고 외부 금형을 탈형하여 금형의 툴링을 정리합니다.
5、성형가공
제품을 탈형한 후에는 강철 브러시나 구리 브러시로 잔여 플라스틱을 긁어내고 압축 공기를 불어 넣어 성형된 제품을 광택 처리하여 표면을 매끄럽고 깨끗하게 유지해야 합니다.
6. 비파괴 검사 및 최종 검사
설계 문서의 요구 사항에 따라 제품의 비파괴 검사 및 최종 검사를 수행합니다.
프리프레그 성형 공정의 기술적 요점 분석
탄소 섬유 복합재는 탄생 이후 제조 비용과 생산 비트의 영향으로 인해 항상 제한되어 왔으며, 대량 생산에는 적용되지 않았습니다. 탄소 섬유 생산 비용과 비트는 성형 공정에 따라 결정됩니다.탄소 섬유 복합 재료성형 공정에는 RTM, VARI, 핫프레스 탱크, 오븐 경화 프리프레그(OOA) 등 다양한 방법이 있지만, 두 가지 병목 현상이 있습니다. 첫째, 성형 사이클 시간이 길다는 점입니다. 둘째, 가격이 금속이나 플라스틱에 비해 높다는 점입니다. 프리프레그 압축 성형은 성형 공정의 일종으로, 일괄 생산을 실현하고 생산 비용을 절감할 수 있어 점점 더 널리 사용되고 있습니다.
프리프레그 성형 공정은 온도, 압력, 그리고 일정 시간 동안 프리프레그를 압축 성형된 예비 성형체에 도포하는 공정입니다. 이 공정은 성형 속도가 빠르고, 장비 요건이 간단하며, 조작이 간편합니다. 핫프레스 탱크, VARI, OOA 공정과 비교했을 때, 제품의 표면 품질이 우수하고 치수 안정성이 우수하며 공정 제어가 용이합니다.
▲프리프레그 성형 공정 흐름도
성형 공정의 4가지 요소
1. 온도 및 균일성: 반응의 정도를 반영수지그리고경화제반응 위치의 균일성은 주로 성형 표면의 품질과 경화 정도를 제어합니다.
2. 압력 및 균일성: 수지 내의 공기 배출 및 유동 효과를 반영하여 성형 표면 품질 및 기계적 성질을 제어합니다.
3. 경화 시간의 길이: 경화 정도를 반영하여 생산 효율성을 보장합니다.
4. 금형 캐비티 두께: 제품의 두께를 반영하여 탄소섬유 소재 자체의 특수한 특성에 따라 합리적인 캐비티 두께를 설계합니다.
프로세스 적용성
프리프레그성형 공정은 이론적으로 제품의 모든 구조를 제조할 수 있지만, 제품 구조가 너무 복잡하면(예: 역버클, 플랜지 영역이 너무 많음) 금형 비용이 상당히 증가하고 생산이 어려워집니다. 따라서 특히 복잡한 구조의 부품에는 적용성이 낮지만 구조 최적화나 블록 설계 + 접합 솔루션을 사용하면 복잡한 부품을 제조할 수 있습니다.
관련 기술
1. 다층 절단 기술: 다층 프리프레그를 한 번에 절단합니다. 각도가 다른 프리프레그도 한 번에 절단하여 절단 효율을 높입니다.
2. 핫인/핫아웃 기술: 금형을 경화 온도까지 직접 가열하고, 프리폼을 금형에 넣어 성형하여 성형 시간을 단축하고 에너지 소비를 줄입니다.
3. 네트사이즈 성형 기술: 프리폼을 먼저 네트사이즈로 펀칭한 후 네트사이즈 금형에 넣어 경화시켜 절단 공정을 줄입니다.
프로세스의 어려움
복잡한 구조의 제품 금형 설계 시 어려움: 제품에 역버클이나 음각이 많으면 금형 제작이 어려워지고, 금형을 장시간 사용하면 인서트의 위치 조정 정밀도가 저하됩니다. 따라서 제품 설계 시 역버클이나 음각을 피해야 합니다.
참고: 제품 표면의 외피 부분은 매우 높은 품질 요건을 충족해야 합니다. 탄소 섬유 소재 부품에서 흔히 발생하는 문제는 다음과 같습니다. 제품 표면의 이슬 맺힘, 제품 표면의 지저분한 질감, 표면 핀홀, 접착제 부족 등입니다. 이러한 문제들을 종합해 보면, 프리프레그 내 경화제의 균일한 혼합 또는 반응의 불완전성, 금형 온도의 균일성 부족, 온도 및 압력의 적절성 부족, 금형 설계 및 가공의 미비, 성형 공정의 관리 부족, 금형의이형제반응하고, 이런 식으로 진행됩니다.
게시 시간: 2025년 1월 17일