Влияние точности пресс-формы и разделительного агента на качество поверхности изделий SMC

Формованные изделия из листового формовочного компаунда (SMC) широко используются в автомобильной, аэрокосмической и других областях. Качество поверхности напрямую определяет их эксплуатационные качества. Точность пресс-формы и тип разделительной смазки являются основными факторами, влияющими на качество поверхности, и их совокупный эффект еще не сформировал систематическую картину. В этой статье используется метод одной-переменной, фиксируются параметры процесса формования и исследуется влияние различной точности формы и типов разделительного состава на шероховатость поверхности (Ra), блеск, уровень дефектов и отклонение размеров изделий. Проанализирован механизм синергии и уточнено оптимальное сочетание процессов. Результаты показывают, что точность пресс-формы является доминирующим фактором, а тип антиадгезива – фактором оптимизации. Совместное использование высокоточных-форм и фторуглеродных разделительных смазок позволяет добиться наилучшего качества поверхности. Это исследование предоставляет теоретические и технологические рекомендации для высококачественного-производства продукции SMC.

1. Введение

SMC состоит из ненасыщенной полиэфирной смолы в качестве матрицы и может формоваться для производства изделий сложной-формы и стабильных размеров. С повышением требований отрасли на рынке предъявляются более высокие требования к гладкости, блеску и последующей обработке продуктов SMC, и необходимо избегать таких дефектов, как пузыри и царапины.

Параметры процесса формования имеют определенное влияние на качество поверхности, но более важную роль играют точность формы и тип разделительной смазки. Точность пресс-формы напрямую определяет эффект воспроизведения формы изделия, а недостаточная точность может привести к шероховатости поверхностей и отклонениям размеров; разделительный агент, как изолирующая среда, неподходящего типа может вызвать такие проблемы, как прилипание формы и образование остатков на поверхности.

Большинство существующих исследований сосредоточено на одном факторе или других композиционных материалах, а систематических исследований по SMC относительно мало. Правила взаимодействия между ними четко не определены. Основываясь на этом, в данной статье исследуется влияние этих двух факторов на качество поверхности продуктов SMC и механизм их взаимодействия, оптимизируется комбинация процессов и обеспечивается поддержка контроля качества.

2. Разработка экспериментальной схемы

2.1 Экспериментальное сырье и оборудование

Конкретные параметры сырья, оборудования, форм и антиадгезивов, использованных в эксперименте, показаны в таблице ниже:

Категория	Тип/Спецификация	Параметр ядра
SMC композитный материал	технический класс	Основные компоненты: ненасыщенная полиэфирная смола, не-щелочное стекловолокно (длина 30 мм, содержание 30 %), наполнитель из карбоната кальция (содержание 40 %); Плотность при комнатной температуре 1.8 - 2.0 г/см³; Температура отверждения 120 - 140 градусов
испытательный стенд	Четырехколонный-гидравлический пресс	Модель 1000кН, используемая для процесса формования SMC.
	шероховатый поверхности	Модель TR200, используется для измерения шероховатости поверхности изделия.
	блескомер	Модель HG60, используется для измерения блеска поверхности изделий.
	координатно-измерительная машина	Используется для обнаружения отклонения размера продукта.
	Микроскоп высокого-разрешения	Используется для наблюдения за поверхностными дефектами изделия.
Плоская форма	высокая точность	Размеры полости: 400×200×3 мм; Ra Меньше или равно 0,2 мкм; Твердость выше или равна HRC55; Погрешность наведения Менее или равна 0,03 мм (после полировки и очистки)
	Средняя точность	Размеры полости: 400×200×3 мм; Ра=0.4 - 0.8 мкм; Твердость HRC 45 - 55; Погрешность наведения 0.03 - 0.05 мм (после полировки и чистки)
	низкая точность	Размеры полости: 400×200×3 мм; Ra Больше или равно 1,0 мкм; Твердость Меньше или равна HRC45; Ошибка наведения Больше или равна 0,05 мм (после полировки и очистки)
внешний разделительный агент	Тип силикона	Модель КЛ-200; Общий тип; Количество покрытия 10 г/м²
	Фторуглероды	Модель: ФК-302; тип ПТФЭ; Высокая термостойкость с низким остатком; Количество покрытия: 10 г/м².
	Восковой тип	Модель W-401; Тип синтетического полиэтиленового воска; Экономичная модель; Количество покрытия 10 г/м²

 

2.2 Параметры процесса тестирования

Используя метод одной-переменной, были зафиксированы параметры процесса прессования формы: температура 130 градусов, давление 600 кН, время выдержки давления 720 с, скорость закрытия формы 15 мм/с. После 20 минут отверждения форму охлаждали и извлекали из формы. Каждую группу тестов повторяли 5 раз, и для уменьшения ошибок брали среднее значение.

2.3 Показатели оценки качества поверхности

Обратитесь к отраслевым стандартам и выберите 4 основных показателя: шероховатость поверхности (Ra), блеск (угол 60 градусов), количество дефектов (статистические пузырьки, царапины и т. д.) и отклонение размеров (в соответствии со стандартом ±0,3%). Все они были измерены соответствующими приборами и взято среднее значение нескольких точек.

Шероховатость поверхности (Ra): Измеряется измерителем шероховатости. Чем меньше значение, тем более гладкая поверхность.

Блеск: измеряется блескомером. Чем выше значение, тем лучше блеск.

Уровень дефектов: наблюдается под микроскопом и рассчитывается на основе доли дефектной продукции.

Отклонение размеров: измеряется трехкоординатной измерительной машиной. Чем меньше отклонение, тем выше точность размеров.

 

 

3 Результаты испытаний и анализ

 

3.1 Закон влияния точности формы на качество поверхности формованных изделий из СМК

 

Когда фторуглеродный разделительный состав зафиксирован, результаты испытаний показывают, что точность пресс-формы доминирует над качеством поверхности, и чем выше точность, тем лучше эффект:

 

(1) Шероховатость поверхности:Изделия высокой точности имеют Ra=0.22 мкм, средней точности 0,65 мкм и низкой точности 1,85 мкм. Из-за эффекта копирования формы полости пресс-формы формы низкой точности склонны к образованию шероховатости поверхности и обнажению волокон.

 

(2) Глянцевость:Изделия высокой-прецизионной точности имеют блеск 98GU, изделия средней-точности — 82GU, а изделия низкой-точности – 58GU. Чем более гладкая полость, тем равномернее отражение света и выше глянцевость.

 

(3) Уровень дефектов:Высокая точность 0,1%, средняя точность 0,8%, низкая точность 4,7%. Формы низкой точности имеют большие погрешности направляющих и грубые полости, которые склонны к захвату воздуха и образованию пузырей и царапин.

 

(4) Отклонение размеров:Высокая точность ±0,12%, средняя точность ±0,23%, низкая точность ±0,38% (превышение стандарта), недостаточная точность формы, приводящая к перекосам при закрытии и отклонениям размеров.

3.2 Влияние типов антиадгезивов на качество поверхности формованных изделий из SMC.

Когда высокоточная-форма закреплена, воздействие различных смазок для формы существенно различается. Полный рейтинг производительности выглядит следующим образом: тип фторуглерода > тип силикона > тип воска:

(Тип фторуглерода): лучший эффект извлечения из формы, без остатка, Ra=0.22 мкм, глянцевость 98GU, процент дефектов Меньше или равен 0,2%, высокая термостойкость, подходит для высококачественных-продуктов, только с более высокой стоимостью и строгими требованиями к покрытию;

(2) Тип силикона: он обладает высокой универсальностью и умеренной стоимостью, что позволяет использовать несколько процессов извлечения из формы. Однако поверхность склонна к образованию остаточной силиконовой пленки, что приводит к небольшому снижению блеска, при Ra=0.35 мкм, процент дефектов 0,5% и требует вторичной очистки. Он подходит для продуктов среднего-класса.

 

(3) На основе воска-: стоимость самая низкая, но эффективность извлечения из формы плохая, образование пленки неравномерное, и легко образуются остатки. Глянцевость составляет примерно 59GU, Ra=0.82 мкм, уровень дефектности составляет 1,8%, он обладает хорошей термостойкостью, но подходит только для конструкционных компонентов низкого-конца.

 

3.3 Закон синергетического влияния между точностью формы и типом деформирующего агента

Между ними существует значительный синергетический эффект. Точность пресс-формы является доминирующим фактором, а средство для извлечения из формы является фактором оптимизации. Основной эффект комбинации заключается в следующем:

(1) Высокая точность + тип фторуглерода: оптимальная комбинация, Ra=0.22 мкм, блеск 98GU, процент дефектов менее или равен 0,1 %, отвечающий требованиям высококачественной-конечной продукции;

 

(2) Высокая точность + на основе силикона/воска-: эффект плохой. Остаточный разделительный состав для пресс-формы сводит на нет преимущества пресс-формы, препятствуя полной реализации высокой точности.

 

(3) Средняя точность + тип фторуглерода: баланс стоимости и качества, Ra=0.65 мкм, глянцевость 82GU, процент брака 0,8 %, подходит для изделий среднего-класса;

 

(4) Средняя точность + тип силикона/воска: эффект средний, процент брака составляет от 1,2% до 2,5%. Подходит для продукции среднего-класса с относительно невысокими требованиями к внешнему виду.

 

(5) Низкая точность + произвольный разделительный состав: эффект наихудший. Ra Больше или равно 1,8 мкм, процент дефектов Больше или равен 4,5%. Он подходит только для структурных компонентов без каких-либо требований к качеству.

 

4 Анализ механизма

4.1 Механизм морфологической репликации и контроля размеров пресс-формы

Полость формы определяет гладкость поверхности изделия за счет эффекта морфологической репликации. Высокоточные-формы обеспечивают плавное течение смолы и равномерное распределение волокон, что приводит к более гладкой поверхности; Благодаря эффекту переноса размера контролируется точность размеров. Высокоточные-формы имеют небольшие ошибки в направляющих и позволяют избежать неравномерного закрытия формы и образования пузырьков, уменьшая отклонения размеров; формы низкой-прецизионной формы склонны к различным дефектам.

4.2 Механизм изоляции интерфейса разделительных агентов

Разделительные составы обеспечивают извлечение из формы за счет снижения межфазного натяжения за счет образования изолирующего слоя: разделительные составы на основе фторуглерода-имеют низкую поверхностную энергию, образуют плотные пленки без остатков и устойчивы к высоким температурам, обеспечивая качество поверхности;

разделительные составы на основе силикона-имеют хорошую смазывающую способность, но склонны к образованию остаточных силиконовых пленок, влияющих на последующую обработку; Разделительные составы на основе воска-образуют неровные пленки и обладают плохой-стойкостью к высоким температурам, склонны к образованию остатков и появлению дефектов.

4.3 Механизм синергетического эффекта двух

В основе синергии лежит «доминирование точности и оптимизированное извлечение»: высокоточные-формы обеспечивают основу для качества поверхности, позволяя антиадгезиву равномерно распределяться; Высокоэффективные-адгезивы компенсируют недостаточную точность формы, уменьшая трение и прилипание формы. Сочетание этих двух факторов может синергетически повысить эффективность, в то время как противоположное приводит к взаимному аннулированию преимуществ и снижению качества поверхности.

 

5. Заключение и рекомендации.

 

5.1 Основной вывод

Точность пресс-формы является доминирующим фактором. Пресс-формы высокой-прецизионной точности могут значительно улучшить качество поверхности, в то время как формы низкой-прецизионной точности не могут удовлетворить требования высокоточных-применений.

Тип разделительного агента является важным фактором оптимизации. Комплексные характеристики следующие: тип фторуглерода > тип силикона > восковой тип, подходит для продуктов разных марок.

Эффект синергии этих двух факторов значителен. Оптимальной комбинацией является высокая точность + тип флюорокарбона, а комбинация средней точности + тип флюорокарбона является идеальным выбором, сочетающим стоимость и качество.

Эффект репликации морфологии пресс-формы и эффект изоляции раздела раздела разделительного средства совместно определяют качество поверхности. Сочетание этих двух эффектов может привести к синергетическому улучшению.

 

5.2 Рекомендации по производственному процессу

Для-продукции высокого качества: используйте высокоточные-формы и фторуглеродные антиадгезивы. Количество покрытия следует контролировать на уровне около 10 г/м². Необходимо регулярное обслуживание форм.

 

Изделия среднего-класса: используйте изделия средней точности + флюорокарбон или высокой точности + силикон. Для силиконового типа требуется дополнительная вторичная очистка.

 

Конструкционные компоненты низкого-класса: достаточно выбрать материалы низкой-прецизионной + восковой-формы, контролировать параметры формования и соблюдать основные требования к использованию.

 

В ходе производства регулярно проверяется точность форм, очищаются полости, стандартизируется процесс нанесения антиадгезива. Разумное сочетание этих двух факторов позволяет добиться высокого-качества и низкой-затратности производства.