تأثير دقة القالب وعامل الإطلاق على الجودة السطحية لمنتجات SMC

تُستخدم المنتجات المصبوبة بمركب تشكيل الألواح (SMC) على نطاق واسع في صناعة السيارات والفضاء وغيرها من المجالات. نوعية السطح تحدد بشكل مباشر أدائها. تعد دقة القالب ونوع عامل الإطلاق من العوامل الأساسية التي تؤثر على جودة السطح، ولم يشكل تأثيرهما المشترك نمطًا منهجيًا بعد. تعتمد هذه الورقة الطريقة المتغيرة الفردية -، وتصلح معلمات عملية التشكيل، وتستكشف تأثير دقة القالب المختلفة وأنواع عوامل الإطلاق على خشونة السطح (Ra) واللمعان ومعدل العيوب وانحراف حجم المنتجات. يتم تحليل آلية التآزر وتوضيح مجموعة العمليات المثالية. أظهرت النتائج أن دقة القالب هي العامل المهيمن، ونوع عامل الإطلاق هو عامل التحسين. -يمكن للقوالب عالية الدقة وعوامل إطلاق الفلوروكربون بالتآزر أن تحقق أفضل جودة للسطح. يقدم هذا البحث إرشادات نظرية وعملية لإنتاج{9}}جودة عالية لمنتجات SMC.

1. مقدمة

يتم تصنيع SMC من راتنجات البوليستر غير المشبعة كمادة أساسية ويمكن تشكيلها لإنتاج منتجات ذات أشكال معقدة وثابتة الأبعاد. مع رفع مستوى متطلبات الصناعة، أصبح لدى السوق متطلبات أعلى للنعومة واللمعان وأداء المعالجة اللاحق لمنتجات SMC، ومن الضروري تجنب العيوب مثل الفقاعات والخدوش.

معلمات عملية التشكيل لها بعض التأثير على جودة السطح، لكن دقة القالب ونوع عامل الإطلاق يلعبان دورًا أكثر أهمية. تحدد دقة القالب بشكل مباشر تأثير النسخ المتماثل لشكل المنتج، وقد تؤدي الدقة غير الكافية إلى أسطح خشنة وانحرافات الأبعاد؛ عامل الإطلاق، باعتباره وسيلة عزل، يمكن أن يسبب النوع غير المناسب مشاكل مثل التصاق العفن وبقايا السطح.

تركز معظم الدراسات الحالية على عامل واحد أو مواد مركبة أخرى، وهناك عدد قليل نسبيًا من الدراسات المنهجية حول SMC. لم يتم تحديد قواعد التفاعل بين الاثنين بشكل واضح. وبناءً على ذلك، تستكشف هذه الورقة تأثير الاثنين على جودة سطح منتجات SMC وآلية تفاعلها، وتحسين مجموعة العمليات، وتوفير الدعم لمراقبة الجودة.

2. تصميم المخطط التجريبي

2.1 المواد الخام والمعدات التجريبية

المعلمات المحددة للمواد الخام والمعدات والقوالب وعوامل الإطلاق المستخدمة في التجربة كما هو موضح في الجدول أدناه:

فئة	النوع / المواصفات	معلمة النواة
المواد المركبة SMC	الدرجة الفنية	المكونات الرئيسية: راتينج البوليستر غير المشبع،-ألياف زجاجية غير قلوية (الطول 30 مم، المحتوى 30%)، حشو كربونات الكالسيوم (المحتوى 40%)؛ كثافة درجة حرارة الغرفة 1.8 - 2.0 جم/سم³؛ درجة حرارة المعالجة 120 - 140 درجة
منشأة الاختبار	مكبس هيدروليكي بأربعة-أعمدة	الموديل 1000 كيلو نيوتن، يستخدم في عملية صب SMC
	مقياس خشونة السطح	الموديل TR200 يستخدم لقياس خشونة السطح للمنتج
	مقياس اللمعان	موديل HG60 يستخدم لقياس لمعان سطح المنتجات
	آلة قياس الإحداثيات	يستخدم للكشف عن انحراف حجم المنتج
	مجهر -عالي الدقة	يستخدم لمراقبة العيوب السطحية للمنتج
قالب لوحة مسطحة	دقة عالية	أبعاد التجويف: 400 مم × 200 مم × 3 مم؛ Ra أقل من أو يساوي 0.2μm؛ صلابة أكبر من أو تساوي HRC55؛ خطأ في التوجيه أقل من أو يساوي 0.03 مم (بعد التلميع والتنظيف)
	دقة متوسطة	أبعاد التجويف: 400 مم × 200 مم × 3 مم؛ را=0.4 - 0.8 ميكرومتر؛ صلابة HRC 45 - 55؛ خطأ إرشادي 0.03 - 0.05 ملم (بعد التلميع والتنظيف)
	دقة منخفضة	أبعاد التجويف: 400 مم × 200 مم × 3 مم؛ Ra أكبر من أو يساوي 1.0μm؛ صلابة أقل من أو تساوي HRC45؛ خطأ توجيهي أكبر من أو يساوي 0.05 مم (بعد التلميع والتنظيف)
عامل الافراج الخارجي	نوع السيليكون	موديل KL-200؛ النوع العام كمية الطلاء 10 جم/م²
	الفلوروكربونات	الموديل: FC-302؛ نوع بتف؛ مقاومة درجات الحرارة العالية مع بقايا منخفضة. كمية الطلاء: 10 جم/م²
	نوع شمعي	الموديل W-401؛ نوع شمع البولي إيثيلين الاصطناعي؛ نموذج الاقتصاد؛ كمية الطلاء 10 جم/م²

 

2.2 معلمات عملية الاختبار

باستخدام الطريقة المتغيرة الفردية-، تم إصلاح معلمات عملية ضغط القالب: درجة الحرارة 130 درجة، الضغط 600 كيلو نيوتن، زمن الضغط 720 ثانية، سرعة إغلاق القالب 15 مم/ ثانية. بعد 20 دقيقة من المعالجة، يتم تبريد القالب وتفكيكه. تم تكرار كل مجموعة من الاختبارات 5 مرات، وتم أخذ القيمة المتوسطة لتقليل الأخطاء.

2.3 مؤشرات تقييم جودة السطح

ارجع إلى معايير الصناعة وحدد 4 مؤشرات أساسية: خشونة السطح (Ra)، واللمعان (زاوية 60 درجة)، ومعدل العيوب (الفقاعات الإحصائية، والخدوش، وما إلى ذلك)، وانحراف الأبعاد (يتوافق مع معيار ±0.3%). تم قياسها جميعًا بواسطة الأدوات المقابلة وتم أخذ متوسط ​​قيمة النقاط المتعددة.

خشونة السطح (Ra): تقاس بمقياس الخشونة. كلما كانت القيمة أصغر، كان السطح أكثر نعومة.

اللمعان: يقاس بمقياس اللمعان. كلما ارتفعت القيمة، كان اللمعان أفضل.

معدل العيب: يتم ملاحظته من خلال المجهر، ويتم حسابه على أساس نسبة المنتجات المعيبة.

انحراف الأبعاد: يتم قياسه بواسطة آلة قياس ثلاثية الإحداثيات-. كلما كان الانحراف أصغر، كلما زادت دقة الأبعاد.

 

 

3 نتائج الاختبار والتحليل

 

3.1 قانون تأثير دقة القالب على جودة سطح المنتجات المقولبة SMC

 

عندما يتم تثبيت عامل إطلاق الفلوروكربون، تظهر نتائج الاختبار أن دقة القالب تهيمن على جودة السطح، وكلما زادت الدقة، كان التأثير أفضل:

 

(1) خشونة السطح:تحتوي المنتجات عالية الدقة على Ra=0.22 μm، ودقة متوسطة 0.65 ميكرومتر، ودقة منخفضة 1.85 ميكرومتر. نظرًا لتأثير التكرار لشكل تجويف القالب، فإن القوالب منخفضة الدقة تكون عرضة للتسبب في خشونة السطح وكشف الألياف.

 

(2) اللمعان:تتمتع-المنتجات عالية الدقة بلمعان يبلغ 98GU، والمنتجات-المتوسطة الدقة تحتوي على 82GU، والمنتجات-المنخفضة الدقة تحتوي على 58GU. كلما كان التجويف أكثر سلاسة، كلما كان انعكاس الضوء أكثر انتظامًا، وكلما زاد اللمعان.

 

(3) معدل العيب:دقة عالية 0.1%، دقة متوسطة 0.8%، دقة منخفضة 4.7%. تحتوي القوالب منخفضة الدقة على أخطاء توجيه كبيرة وتجويفات خشنة، والتي تكون عرضة لاحتجاز الهواء وتوليد الفقاعات والخدوش.

 

(4) انحراف البعد:الدقة العالية ±0.12%، الدقة المتوسطة ±0.23%، الدقة المنخفضة ±0.38% (تتجاوز المعيار)، دقة القالب غير الكافية مما يؤدي إلى اختلال المحاذاة أثناء الإغلاق وانحراف البعد.

3.2 نمط تأثير أنواع عوامل تحرير القالب على جودة سطح منتجات SMC المقولبة

عند تثبيت القالب عالي الدقة-، تختلف تأثيرات عوامل تحرير القالب المختلفة بشكل كبير. تصنيف الأداء الشامل هو: نوع الفلوروكربون > نوع السيليكون > نوع الشمع:

(نوع الفلوروكربون): تأثير إزالة القوالب هو الأفضل، مع عدم وجود بقايا، Ra=0.22 ميكرومتر، اللمعان 98GU، معدل العيب أقل من أو يساوي 0.2%، مقاومة درجات الحرارة العالية، مناسب للمنتجات النهائية - العالية، فقط بتكلفة أعلى ومتطلبات طلاء صارمة؛

(2) نوع السيليكون: يتميز بتعدد الاستخدامات القوي والتكلفة المعتدلة، مما يسمح بعمليات التشكيل المتعددة. ومع ذلك، يكون السطح عرضة لبقايا طبقة السيليكون، مما يؤدي إلى انخفاض طفيف في اللمعان، مع Ra=0.35 ميكرومتر، ومعدل عيب يبلغ 0.5%، ويتطلب تنظيفًا ثانويًا. إنه مناسب للمنتجات المتوسطة-.

 

(3) أساس الشمع-: التكلفة هي الأقل، ولكن أداء القولبة ضعيف، وتكوين الفيلم غير متساوٍ، ومن السهل ظهور البقايا. يبلغ اللمعان حوالي 59GU، Ra=0.82 ميكرومتر، ومعدل الخلل هو 1.8%، كما أنه يتمتع بمقاومة جيدة للحرارة، ولكنه مناسب فقط للمكونات الهيكلية ذات النهاية المنخفضة-.

 

3.3 قانون التأثير التآزري بين دقة القالب ونوع عامل التشكيل

هناك تأثير تآزري كبير بين الاثنين. دقة القالب هي العامل المهيمن، وعامل القالب هو العامل الأمثل. تأثير الجمع الأساسي هو كما يلي:

(1) دقة عالية + نوع الفلوروكربون: التركيبة المثالية، Ra=0.22 μm، اللمعان 98GU، معدل الخلل أقل من أو يساوي 0.1%، لتلبية متطلبات المنتجات النهائية - عالية الجودة؛

 

(2) دقة عالية + أساس من السيليكون/الشمع -: التأثير ضعيف. يلغي عامل تحرير القالب المتبقي مزايا القالب، ويمنع التحقيق الكامل لقيمة الدقة العالية.

 

(3) دقة متوسطة + نوع الفلوروكربون: يوازن بين التكلفة والجودة، Ra=0.65 ميكرومتر، لمعان 82GU، معدل العيب 0.8%، مناسب للمنتجات متوسطة المدى -؛

 

(4) دقة متوسطة + نوع السيليكون/الشمع: التأثير متوسط، مع معدل خلل من 1.2% إلى 2.5%. إنه مناسب للمنتجات المتوسطة-ذات متطلبات المظهر المنخفضة نسبيًا.

 

(5) دقة منخفضة + عامل إطلاق تعسفي: التأثير هو الأسوأ. Ra أكبر من أو يساوي 1.8 ميكرومتر، معدل الخلل أكبر من أو يساوي 4.5%. إنها مناسبة فقط للمكونات الهيكلية بدون متطلبات الجودة.

 

4 تحليل الآلية

4.1 آلية التكرار المورفولوجي لدقة القالب والتحكم في الأبعاد

يحدد تجويف القالب نعومة سطح المنتج من خلال تأثير النسخ المورفولوجي. تتيح القوالب عالية الدقة-تدفقًا سلسًا للراتينج وتوزيعًا موحدًا للألياف، مما يؤدي إلى الحصول على سطح أكثر نعومة؛ من خلال تأثير نقل الحجم، يتم التحكم في دقة الأبعاد. -القوالب عالية الدقة بها أخطاء توجيهية صغيرة ويمكن أن تتجنب الإغلاق غير المتساوي للقالب وبقايا الفقاعات، مما يقلل من انحرافات الأبعاد؛ القوالب ذات الدقة المنخفضة-معرضة للعديد من العيوب.

4.2 آلية عزل الواجهة لعوامل الإطلاق

تحقق عوامل التحرير عملية التشكيل عن طريق تقليل التوتر السطحي من خلال تكوين طبقة عزل: تتميز عوامل التحرير المستندة إلى الفلوروكربون-بطاقة سطحية منخفضة، وتشكل أغشية كثيفة بدون بقايا، كما أنها مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة، مما يضمن جودة السطح؛

تتميز عوامل الإطلاق المعتمدة على السيليكون- بقدرة جيدة على التشحيم ولكنها عرضة لبقايا أغشية السيليكون، مما يؤثر على المعالجة اللاحقة؛ تشكل عوامل الإطلاق المستندة إلى الشمع-أغشية غير متساوية وتتميز بمقاومة ضعيفة لدرجات الحرارة العالية-، كما أنها عرضة للبقايا والتسبب في حدوث عيوب.

4.3 آلية التأثير التآزري للاثنين

جوهر التآزر هو "السيطرة الدقيقة والتشكيل الأمثل": توفر القوالب عالية الدقة-الأساس لجودة السطح، مما يسمح لعامل التحرير بالانتشار بشكل موحد؛ تعمل عوامل التحرير عالية الأداء- على تعويض النقص في دقة القالب، مما يقلل الاحتكاك والتصاق القالب. إن مطابقة الاثنين يمكن أن يعزز الكفاءة بشكل تآزري، في حين أن العكس يؤدي إلى إلغاء متبادل للمزايا وانخفاض جودة السطح.

 

5. الاستنتاج والتوصيات

 

5.1 الاستنتاج الأساسي

دقة القالب هي العامل المهيمن. يمكن للقوالب عالية الدقة- أن تعمل على تحسين جودة السطح بشكل ملحوظ، في حين أن القوالب-منخفضة الدقة غير قادرة على تلبية متطلبات التطبيقات المتطورة-.

يعد نوع عامل الإصدار عامل تحسين مهم. الأداء الشامل هو كما يلي: نوع الفلوروكربون > نوع السيليكون > النوع الشمعي، مناسب للمنتجات ذات الدرجات المختلفة.

تأثير التآزر بين الاثنين كبير. المزيج الأمثل هو الدقة العالية + نوع الفلوروكربون، في حين أن الجمع بين الدقة المتوسطة + نوع الفلوروكربون هو الخيار الأمثل الذي يوازن بين التكلفة والجودة.

إن تأثير تكرار مورفولوجيا القالب وتأثير عزل الواجهة لعامل الإطلاق يحدد بشكل مشترك جودة السطح. إن مطابقة هذين التأثيرين يمكن أن يحقق تعزيزًا تآزريًا.

 

5.2 اقتراحات عملية الإنتاج

بالنسبة إلى المنتجات-الراقية: استخدم-قوالب عالية الدقة وعوامل إطلاق الفلوروكربون. يجب التحكم في كمية الطلاء بحوالي 10 جم/م². الصيانة الدورية للقوالب ضرورية.

 

المنتجات متوسطة المدى-: استخدم الدقة المتوسطة + نوع الفلوروكربون، أو الدقة العالية + نوع السيليكون. بالنسبة لنوع السيليكون، يلزم إجراء عملية تنظيف ثانوية إضافية.

 

المكونات الهيكلية المنخفضة-: حدد مواد ذات أساس -منخفضة الدقة + شمعية-، وتحكم في معلمات القالب، وتلبية متطلبات الاستخدام الأساسية.

 

أثناء الإنتاج، يتم فحص دقة القوالب بانتظام، ويتم تنظيف التجاويف، وتوحيد عملية الطلاء لعامل التحرير. يتم اعتماد مطابقة معقولة لهذين العاملين لتحقيق جودة-إنتاج عالية وتكلفة منخفضة-.