کامپوزیت‌های تقویت‌شده با الیاف شیشه‌ای بلند برای خودرو: بهینه‌سازی هندسه پیچ برای حل مشکل شکست الیاف

در صنعت خودروسازی به دنبال «سبک‌وزن» و «استحکام بالا»، ترموپلاستیک‌های تقویت‌شده با الیاف شیشه بلند (LFT-PP، LFT-PA) برای تولید پایه‌های پانل ابزار، ماژول‌های جلویی و کف صندوق عقب تبدیل به جریان اصلی شده‌اند. با این حال، عملکرد الیاف شیشه بلند (LGF) به شدت به آن بستگی داردطول حفظ شدهدر ماتریس پلیمری در حین پردازش در الفاکسترودر دو پیچ، نامناسبهندسه پیچمی تواند باعث تکه تکه شدن بیش از حد الیاف شود و به طور قابل توجهی مقاومت ضربه ای محصول نهایی را کاهش دهد.

شکستگی فیبر معمولاً در مناطق ذوب و اختلاط اکسترودر رخ می دهد.

• برش بیش از حد:بلوک های ورز دهنده فشرده سنتی برش شعاعی بسیار بالایی ایجاد می کنند. برای الیاف شیشه ای با طول اولیه 10 تا 25 میلی متر، برش بیش از حد می تواند طول حفظ شده را به کمتر از 0.5 میلی متر کاهش دهد و اثر تقویت را نفی کند.

• نسبت تراکم نامناسب:تغییرات ناگهانی در عمق کانال پیچ باعث نوسانات سریع در سرعت جریان مواد می شود و استرس مکانیکی ایجاد می کند که الیاف را می زند.

برای افزایش حفظ فیبر، طراحیپیچ و بشکهباید از "برشی بالا" به "اختلاط انعطاف پذیر" تغییر کند.

• عملکرد:در بخش های پایین دست پس از تزریق فیبر، افزایش استفاده از عناصر با گام بزرگ فضای بیشتری را در کانال جریان فراهم می کند. این درجه پر شدن را کاهش می دهد و برخورد بین الیاف و دیواره های فلزی را به حداقل می رساند.

• پارامتر فنی:زمین به طور معمول تنظیم شده است1.5 تا 2 بارقطر پیچ

• بلوک های ورز دهنده پهن:استفاده از بلوک‌های ورز دهنده با عرض وسیع و زوایای تکان دهنده کوچکتر (مثلاً30 درجه یا 45 درجهتلو تلو خوردن رو به جلو) اختلاط توزیعی بیشتری را به جای اختلاط پراکنده (با برش بالا) فراهم می کند.

• عناصر غیر عادی:عناصر پیچی غیرمرکز یک میدان جریان ضربانی ایجاد می‌کنند و به خیس شدن یکنواخت الیاف توسط مذاب پلیمری بدون تخریب اسکلت الیاف دست می‌یابند.

• پشتیبانی از پارامتر:فاصله یک طرفه بین پیچ و بشکه باید بین آنها حفظ شود0.05 میلی متر و 0.10 میلی متر.

• منطق:فاصله کمی بزرگتر از آنچه در ترکیب استاندارد استفاده می شود، فضایی را برای جریان الیاف فراهم می کند و از "اثر سنگ زنی" که LGF را در فضاهای تنگ خرد می کند، جلوگیری می کند.

الیاف شیشه بلند نیروی سایشی قابل توجهی بر روی سطوح فلزی اعمال می کند.

• سختی مورد نیاز:عناصر پیچ باید تحت خلاء خاموش شوند تا به سختی برسند58-64 HRC.

• توصیه مواد:فولادهای ابزار آلیاژی با وانادیوم بالا یا بشکه های دو فلزی با سختی آستر داخلی بیش از60 HRCبرای مقاومت در برابر اثر آبشستگی LGF بر روی کانال های جریان توصیه می شود.(مرجع: گزارش مقایسه سایش مواد - مرجع: #QC-2024-EXP-08)

برای سازندگان قطعات خودرو، هر0.1 میلی مترافزایش حفظ الیاف منجر به بهبود کیفی در چقرمگی مواد می شود. با بهینه سازی هندسه پیچ، حفظ دمای پردازش در داخل+/- 2 درجه سانتی گراد، و انتخاب قطعات با دقت بالا سازگار باCoperion یا JSWاستانداردها، سازندگان می توانند اطمینان حاصل کنند که اجزای ساختاری با استانداردهای ایمنی دقیق مطابقت دارند و در عین حال توان عملیاتی بالا را حفظ می کنند.