두꺼운 복합 적층판 생산에는 극한의 기계적 힘과 엄격한 열 안정성이 요구됩니다. 산업용 유압 프레스는 수많은 층을 압축하는 데 필요한 높은 클램핑 압력(최대 2000kN)을 제공하는 데 필요하며, 통합된 오일 가열 시스템은 구조 깊숙한 곳까지 수지 매트릭스를 완전히 경화시키는 데 필요한 정확하고 균일한 온도 제어를 제공합니다.
핵심 요점 두꺼운 복합재(예: 350층 적층판)를 생산하면 열 흐름과 압축에 상당한 저항이 발생합니다. 고하중 유압과 유체 기반 오일 가열의 조합은 균일한 수지 분포를 보장하고 미세한 기포를 제거하며 재료 전체에 걸쳐 완전한 화학적 가교 결합을 달성하는 유일하게 신뢰할 수 있는 방법입니다.
압축 공정에서 고압의 역할
부피 저항 극복
최대 350개의 개별 층으로 구성될 수 있는 두꺼운 적층판은 상당한 물리적 문제를 야기합니다. 2000kN의 힘을 제공하는 산업용 프레스는 이 부피를 효과적으로 압축하는 데 필요합니다. 이 정도의 압력이 없으면 층은 단일 고체로 융합되는 대신 분리된 상태로 남을 것입니다.
재료 밀도화 보장
고압은 재료 밀도화의 주요 동인입니다. 프리프레그 층을 단단히 접촉시켜 섬유 간의 거리를 최소화합니다. 이는 보강재의 부피 분율이 높은 복합 판재를 생성하며, 이는 기계적 강도에 매우 중요합니다.
기공 제거
층 사이에 갇힌 공기 방울과 휘발성 물질은 구조적 약점입니다. 유압 프레스의 엄청난 클램핑력은 수지가 굳기 전에 이러한 기포를 매트릭스에서 짜냅니다. 이러한 기공 감소는 최종 부품이 일관되고 기포 없는 내부 구조를 갖도록 보장합니다.
오일 가열 시스템의 중요성
균일한 열 전달 달성
두꺼운 복합재는 일반적으로 열 전도성이 낮아 표면을 과열시키지 않고 재료 중심에 도달하기 어렵습니다. 오일 가열 시스템은 금형 또는 플래튼을 통해 뜨거운 유체를 순환시켜 매우 안정적인 열 환경을 조성합니다. 이를 통해 열이 전체 표면적에 걸쳐 균일하게 전달되어 수지를 손상시킬 수 있는 과열 지점을 방지합니다.
수지 흐름 촉진
수지가 경화되기 전에 섬유를 완전히 적시기 위해 흐를 필요가 있습니다. 종종 130°C 주변의 정확한 온도 제어는 수지 점도를 흐름에 최적화된 지점으로 낮춥니다. 이를 통해 매트릭스가 섬유 보강재의 모든 틈새로 침투하여 완전한 습윤을 보장합니다.
완전한 가교 결합 유발
경화는 특정 온도 프로파일이 가교 결합 공정을 완료하는 데 필요한 화학 반응입니다. 오일 가열 시스템은 두꺼운 부품 전체에서 이 반응을 유발하고 유지하는 데 필요한 안정적인 온도를 유지합니다. 온도가 변동하면 재료가 불완전하게 경화되어 부드러운 부분이나 기계적 고장이 발생할 수 있습니다.
절충점 이해
열 구배의 위험
오일 가열을 사용하더라도 두꺼운 부품을 가공하면 열 구배(핵심과 표면 간의 온도 차이)의 위험이 있습니다. 가열 속도가 너무 빠르면 외부가 경화되는 동안 내부가 여전히 액체 상태일 수 있습니다. 이는 냉각 후 내부 응력, 뒤틀림 또는 기하학적 변형을 유발할 수 있습니다.
압력 대 수지 누출
높은 압력이 필요하지만, 잘못된 점도 단계에서 과도한 압력을 가하면 적층판에서 너무 많은 수지가 짜낼 수 있습니다. 이 "수지 누출"은 부품을 "건조하게"(섬유는 많지만 수지는 적음) 만들 수 있습니다. 작업자는 2000kN 용량과 수지의 유변학을 균형 있게 조절하여 매트릭스가 섬유 내에 남아 있도록 해야 합니다.
목표에 맞는 올바른 선택
주요 초점이 구조적 무결성인 경우:
- 최대 밀도화와 고층 수에서 기공 제거를 보장하기 위해 클램핑 압력 기능(예: 2000kN)을 우선시하십시오.
주요 초점이 기하학적 정밀도인 경우:
- 불균일한 경화 또는 열 충격으로 인한 내부 응력 및 뒤틀림을 방지하기 위해 오일 가열 시스템의 제어를 우선시하십시오.
고성능 복합재는 사용된 재료뿐만 아니라 제조되는 환경의 정밀도에 관한 것입니다.
요약 표:
| 기능 | 두꺼운 적층판 요구 사항 | 최종 품질에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 클램핑 압력 | 고하중(최대 2000kN) | 기공을 제거하고 재료 밀도화를 보장합니다. |
| 가열 방식 | 통합 오일 가열 시스템 | 균일한 열 안정성을 제공하고 과열 지점을 방지합니다. |
| 열 제어 | 정확한 램프 및 유지 주기 | 수지 흐름을 촉진하고 완전한 가교 결합을 유발합니다. |
| 층 압축 | 고기계적 힘 | 350층 이상의 구조에서 부피 저항을 극복합니다. |
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참고문헌
- Mustafa Basaran, Mehmet Yıldız. Sensor-Enhanced Thick Laminated Composite Beams: Manufacturing, Testing, and Numerical Analysis. DOI: 10.3390/s24165366
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