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作者:郑建华 高建勋
摘要:针对树脂基玻璃纤维复合材料的特点,通过采用不同刀具的切削对比试验,选择出适合切削树脂基玻璃纤维复合材料的刀具,确定了切削工艺参数,稳定了切削工艺,提高了生产效率及被切削件的质量。

 

以树脂为基体的玻璃纤维复合材料具有比强度和比刚度高、良好的抗疲劳性、独特的可设计性等优良特性,已被广泛应用于航空航天、国防军工及民用等诸多领域。

 

1、树脂基玻璃纤维复合材料的切削特性

 

树脂基玻璃纤维复合材料由硬的玻璃纤维和软的树脂基体组成,缠绕成形的树脂基玻璃纤维复合材料,其玻璃纤维的含量达80%左右,这种材料的强度和硬度都大于45#钢和40Cr钢,而密度只有大约2.2g/cm 。

 佳工机电网

在树脂基玻璃纤维复合材料的切削过程中,影响刀具寿命的因素同金属材料切削一样,主要有切削热、摩擦和刃口的切削压力,而树脂基玻璃纤维复合材料中硬的质点玻璃纤维,类似于砂轮中的磨料,对刀具进行研磨,使刀具磨损加快,切削条件恶化。

 

树 脂基玻璃纤维复合材料的切削加工性比金属材料差,在金属材料的切削过程中所产生的切削热80%左右随切屑排走,10%左右传给切削工件,只有 10%左右传给刀具本身(见图1)。而在树脂基玻璃纤维复合材料切削加工中,玻璃纤维复合材料硬度高且是热的不良导体,切削过程中产生的热量难以在加工中 随切屑排除,大部分传给了刀具本身,使切削区温度迅速上升,加速刀具的磨损。刀具磨损后,切削力增大使切削热迅速增大,由于树脂基玻璃纤维复合材料纤维的 各向异性及层间剪切强度低的特性,使材料在切削力的作用下容易产生分层、毛刺、撕裂、烧伤等缺陷,加工质量难以保证。因此,根据树脂增强玻璃纤维复合材料 的特点,为达到良好的切削效果,选择理想的刀具、确定合理的工艺参数是至关重要的。

 图1:金属切削时热量分布情况

2、树脂基玻璃纤维复合材料切削刀具的选择使用情况

 

某玻璃纤维缠绕管类零件,长1300mm,外圆为Ф130mm,为满足与其他零件的配合要求,需要对外圆进行切削加工,由于该零件的特殊要求,切削加工中不能使用冷却液,这就给切削加工带来了难度。

 

2.1硬质合金刀具的使用情况

 

根 据该零件的特点,我们最初选用的是可转位硬质合金刀具,主要从耐热性和耐磨性来考虑,选用的刀具为刀尖角为80°的等边不等角六边形、0°后 角、6°前角、单面C形断屑槽,型号为WNUM130716RC5刀片,材质为YT758,这种刀具的特点是耐热性和抗氧化性好,高温硬度高,耐磨性好, 适用于加工高硬度材质的零件。在用这种刀片切削该玻璃纤维复合材料零件的外圆时,刀具磨损严重、零件外表面粗糙有撕裂痕迹。切削过程中需将刀头拆下磨刀才 能继续切削,刀具手工刃磨一次只能车削一刀,这样每切削一个零件需要磨刀、对刀2~3次,如果刀具不锋利时进行切削,则会造成工件外表面有撕裂痕迹(见图 2),甚至产生过多热量烧伤工件,致使工件报废。根据这种情况,在切削时分成粗、精两次加工,分别由粗、精两把刀两次装夹对刀加工而成,在粗加工时切削参 数采用切深ap=0.8mm,Vc=130m/min,f=0.61mm/r,快速去处余量;在精加工时切削参数采用切深 ap=0.3mm,Vc=130m/min,f=0.3mm/r,精加工后用150#细砂布抛光到尺寸。用这种刀具切削生产效率低,每班加工7~8件,操 作者的劳动强度大,对操作者的要求也高,质量也不稳定,不能满足产品的批量生产要求。

 图2 切削撕裂的照片



 

针 对于上述情况,经过了解和对比,我们选用了山特维克公司生产的刀尖角为60°的等边三角形、0°后角、刀具型号为TNMX 160408-WM的刀片,材质为GC4015,这种刀具表面为金黄色TiN涂层的硬质合金,可以降低刀片表面的摩擦系数,增加刀具的耐磨性。在以相同的 切削参数进行加工时,加工完一刀后发现刀片涂层已严重磨损(如图3),零件外表粗糙并有撕裂痕,显然这种刀具不能满足树脂基玻璃纤维复合材料的切削要 求。

 图3:刀片涂层磨损照片

2.3高效刀具的选用情况

 

2.3.1 采用高硬度刀具试验证明,用高速工具钢、普通硬质合金刀具加工树脂基玻璃纤维复合材料时,刀具磨损极为严重,加工效率低下,因而必须选 用更高硬度的刀具。聚晶金刚石(PCD)是在高温高压下由一层人造的金刚石微粉加溶剂和催化剂聚合而成的多晶体材料。以硬质合金为基体结合的镶尖刀片具有 良好的抗冲击、抗弯强度和抗振性能。与硬质合金相比,其硬度高3~4倍,耐磨性和寿命提高100余倍,同时刀具的刃口非常锋利,摩擦系数小,适合有色金属 和非金属材料的加工。结合以上特点,我们选用了山特维克公司生产的刀尖角为60°的等边三角形、7°后角、刀具型号为TCMW 16T308-FP、材质为CD10的聚晶金刚石刀片。

 

2.3.2切削工艺参数的选定

 

聚晶金刚石刀片是一种新型高效刀 具,在使用参数推荐手册中,列出有色金属的推荐切削参数,对于树脂基玻璃纤维复合材料的切削,手册中没有提及,其 它的切削手册中也没有涉及到此类材料加工切削参数,所以在实际的加工过程中,我们根据加工经验,结合硬质合金时切削参数,进行了一系列的工艺试验,最后针 对这种零件和材料特点,确定了一个工艺参数为切深ap=1.1mm,Vc=110~130m/min,f=0.25~0.35mm/r。实行切削余量一次 去除,减少一次走刀。经过多次切削试验表明,刀具十分稳定,平均每个刀尖可加工150件零件,连续加工150件零件没有磨刀,刀尖略有磨损,所加工的零件 表面光洁度良好(如图4),加工后的零件光洁度不用砂布抛光就能达到要求,大大减轻了操作者的劳动强度,同时刃磨刀具、抛光等辅助时间也大大减少,降低了 加工成本。用该刀具每班可加工零件20件,生产效率提高1倍多,所加工的零件质量大大提高,稳定了切削工艺。

图4 金刚石刀具切削良好光洁度照片

3、结论

 

在树脂基玻璃纤维复合材料的切削过程中,使用聚晶金刚石刀片,并按合理的切削工艺参数进行加工,可以稳定树脂基玻璃纤维复合材料的切削工艺,提高加工效率,降低了加工成本,提高零件的加工质量。

 

参考文献 1、黄家康,岳红军,董永琪 .复合材料成形技术 .北京:化学工业出版社.1999 2、张基岚 .机夹可转位刀具手册 .机械工业出版社.1998 3、蔡闻峰等 树脂基炭纤维复合材料制孔缺陷及钻削工艺研究 工程塑料应用 2005,33(10):32

 

郑建华 男 河北太行机械工业有限公司工艺研究所副所长 工程师 高建勋 男河北太行机械工业有限公司工艺研究所 高级工程师 (end)

引用出處: 

 http://www.newmaker.com/art_18622.html

歡迎來到Bewise Inc.的世界,首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力,我們是提供專業刀具製造商,應對客戶高品質的刀具需求,我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求,我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質,這是現有相關技術無法比擬的,我們成功的滿足了各行各業的要求,包括:精密HSS DIN切削刀具協助客戶設計刀具流程DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計超高硬度的切削刀具醫療配件刀具設計複合式再研磨機PCD地板專用企口鑽石組合刀具粉末造粒成型機主機版專用頂級電桿PCD V-Cut捨棄式圓鋸片組粉末成型機航空機械鉸刀主機版專用頂級電汽車業刀具設計電子產業鑽石刀具木工產業鑽石刀具銑刀與切斷複合再研磨機銑刀與鑽頭複合再研磨機銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計;從微細刀具到大型刀具;從小型生產到大型量產;全自動整合;我們的技術可提供您連續生產的效能,我們整體的服務及卓越的技術,恭迎您親自體驗!!  

BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com  bw@tool-tool.com  www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com/ / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting toolaerospace tool .HSS  DIN Cutting toolCarbide end millsCarbide cutting toolNAS Cutting toolNAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end milldisc milling cutter,Aerospace cutting toolhss drillФрезерыCarbide drillHigh speed steelCompound SharpenerMilling cutterINDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) Core drillTapered end millsCVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden FingerPCD V-CutterPCD Wood toolsPCD Cutting toolsPCD Circular Saw BladePVDD End Millsdiamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE Single Crystal Diamond Metric end millsMiniature end millsСпециальные режущие инструменты Пустотелое сверло Pilot reamerFraisesFresas con mango PCD (Polycrystalline diamond) ‘FresePOWDER FORMING MACHINEElectronics cutterStep drillMetal cutting sawDouble margin drillGun barrelAngle milling cutterCarbide burrsCarbide tipped cutterChamfering toolIC card engraving cutterSide cutterStaple CutterPCD diamond cutter specialized in grooving floorsV-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert PCD Diamond Tool Saw Blade with Indexable InsertNAS toolDIN or JIS toolSpecial toolMetal slitting sawsShell end millsSide and face milling cuttersSide chip clearance sawsLong end millsend mill grinderdrill grindersharpenerStub roughing end millsDovetail milling cuttersCarbide slot drillsCarbide torus cuttersAngel carbide end millsCarbide torus cuttersCarbide ball-nosed slot drillsMould cutterTool manufacturer. 

Bewise Inc.  www.tool-tool.com

ようこそBewise Inc.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな

情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。

弊社は専門なエンドミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ

豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は:

(1)精密HSSエンドミルのR&D

(2)Carbide Cutting tools設計

(3)鎢鋼エンドミル設計

(4)航空エンドミル設計

(5)超高硬度エンドミル

(6)ダイヤモンドエンドミル

(7)医療用品エンドミル設計

(8)自動車部品&材料加工向けエンドミル設計

弊社の製品の供給調達機能は:

(1)生活産業~ハイテク工業までのエンドミル設計

(2)ミクロエンドミル~大型エンドミル供給

(3)小Lot生産~大量発注対応供給

(4)オートメーション整備調達

(5)スポット対応~流れ生産対応

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。     

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz. 

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com  for more info.

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作者:郑建华 高建勋
摘要:针对树脂基玻璃纤维复合材料的特点,通过采用不同刀具的切削对比试验,选择出适合切削树脂基玻璃纤维复合材料的刀具,确定了切削工艺参数,稳定了切削工艺,提高了生产效率及被切削件的质量。

 

以树脂为基体的玻璃纤维复合材料具有比强度和比刚度高、良好的抗疲劳性、独特的可设计性等优良特性,已被广泛应用于航空航天、国防军工及民用等诸多领域。

 

1、树脂基玻璃纤维复合材料的切削特性

 

树脂基玻璃纤维复合材料由硬的玻璃纤维和软的树脂基体组成,缠绕成形的树脂基玻璃纤维复合材料,其玻璃纤维的含量达80%左右,这种材料的强度和硬度都大于45#钢和40Cr钢,而密度只有大约2.2g/cm 。

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在树脂基玻璃纤维复合材料的切削过程中,影响刀具寿命的因素同金属材料切削一样,主要有切削热、摩擦和刃口的切削压力,而树脂基玻璃纤维复合材料中硬的质点玻璃纤维,类似于砂轮中的磨料,对刀具进行研磨,使刀具磨损加快,切削条件恶化。

 

树 脂基玻璃纤维复合材料的切削加工性比金属材料差,在金属材料的切削过程中所产生的切削热80%左右随切屑排走,10%左右传给切削工件,只有 10%左右传给刀具本身(见图1)。而在树脂基玻璃纤维复合材料切削加工中,玻璃纤维复合材料硬度高且是热的不良导体,切削过程中产生的热量难以在加工中 随切屑排除,大部分传给了刀具本身,使切削区温度迅速上升,加速刀具的磨损。刀具磨损后,切削力增大使切削热迅速增大,由于树脂基玻璃纤维复合材料纤维的 各向异性及层间剪切强度低的特性,使材料在切削力的作用下容易产生分层、毛刺、撕裂、烧伤等缺陷,加工质量难以保证。因此,根据树脂增强玻璃纤维复合材料 的特点,为达到良好的切削效果,选择理想的刀具、确定合理的工艺参数是至关重要的。

 图1:金属切削时热量分布情况

2、树脂基玻璃纤维复合材料切削刀具的选择使用情况

 

某玻璃纤维缠绕管类零件,长1300mm,外圆为Ф130mm,为满足与其他零件的配合要求,需要对外圆进行切削加工,由于该零件的特殊要求,切削加工中不能使用冷却液,这就给切削加工带来了难度。

 

2.1硬质合金刀具的使用情况

 

根 据该零件的特点,我们最初选用的是可转位硬质合金刀具,主要从耐热性和耐磨性来考虑,选用的刀具为刀尖角为80°的等边不等角六边形、0°后 角、6°前角、单面C形断屑槽,型号为WNUM130716RC5刀片,材质为YT758,这种刀具的特点是耐热性和抗氧化性好,高温硬度高,耐磨性好, 适用于加工高硬度材质的零件。在用这种刀片切削该玻璃纤维复合材料零件的外圆时,刀具磨损严重、零件外表面粗糙有撕裂痕迹。切削过程中需将刀头拆下磨刀才 能继续切削,刀具手工刃磨一次只能车削一刀,这样每切削一个零件需要磨刀、对刀2~3次,如果刀具不锋利时进行切削,则会造成工件外表面有撕裂痕迹(见图 2),甚至产生过多热量烧伤工件,致使工件报废。根据这种情况,在切削时分成粗、精两次加工,分别由粗、精两把刀两次装夹对刀加工而成,在粗加工时切削参 数采用切深ap=0.8mm,Vc=130m/min,f=0.61mm/r,快速去处余量;在精加工时切削参数采用切深 ap=0.3mm,Vc=130m/min,f=0.3mm/r,精加工后用150#细砂布抛光到尺寸。用这种刀具切削生产效率低,每班加工7~8件,操 作者的劳动强度大,对操作者的要求也高,质量也不稳定,不能满足产品的批量生产要求。

 图2 切削撕裂的照片



 

针 对于上述情况,经过了解和对比,我们选用了山特维克公司生产的刀尖角为60°的等边三角形、0°后角、刀具型号为TNMX 160408-WM的刀片,材质为GC4015,这种刀具表面为金黄色TiN涂层的硬质合金,可以降低刀片表面的摩擦系数,增加刀具的耐磨性。在以相同的 切削参数进行加工时,加工完一刀后发现刀片涂层已严重磨损(如图3),零件外表粗糙并有撕裂痕,显然这种刀具不能满足树脂基玻璃纤维复合材料的切削要 求。

 图3:刀片涂层磨损照片

2.3高效刀具的选用情况

 

2.3.1 采用高硬度刀具试验证明,用高速工具钢、普通硬质合金刀具加工树脂基玻璃纤维复合材料时,刀具磨损极为严重,加工效率低下,因而必须选 用更高硬度的刀具。聚晶金刚石(PCD)是在高温高压下由一层人造的金刚石微粉加溶剂和催化剂聚合而成的多晶体材料。以硬质合金为基体结合的镶尖刀片具有 良好的抗冲击、抗弯强度和抗振性能。与硬质合金相比,其硬度高3~4倍,耐磨性和寿命提高100余倍,同时刀具的刃口非常锋利,摩擦系数小,适合有色金属 和非金属材料的加工。结合以上特点,我们选用了山特维克公司生产的刀尖角为60°的等边三角形、7°后角、刀具型号为TCMW 16T308-FP、材质为CD10的聚晶金刚石刀片。

 

2.3.2切削工艺参数的选定

 

聚晶金刚石刀片是一种新型高效刀 具,在使用参数推荐手册中,列出有色金属的推荐切削参数,对于树脂基玻璃纤维复合材料的切削,手册中没有提及,其 它的切削手册中也没有涉及到此类材料加工切削参数,所以在实际的加工过程中,我们根据加工经验,结合硬质合金时切削参数,进行了一系列的工艺试验,最后针 对这种零件和材料特点,确定了一个工艺参数为切深ap=1.1mm,Vc=110~130m/min,f=0.25~0.35mm/r。实行切削余量一次 去除,减少一次走刀。经过多次切削试验表明,刀具十分稳定,平均每个刀尖可加工150件零件,连续加工150件零件没有磨刀,刀尖略有磨损,所加工的零件 表面光洁度良好(如图4),加工后的零件光洁度不用砂布抛光就能达到要求,大大减轻了操作者的劳动强度,同时刃磨刀具、抛光等辅助时间也大大减少,降低了 加工成本。用该刀具每班可加工零件20件,生产效率提高1倍多,所加工的零件质量大大提高,稳定了切削工艺。

图4 金刚石刀具切削良好光洁度照片

3、结论

 

在树脂基玻璃纤维复合材料的切削过程中,使用聚晶金刚石刀片,并按合理的切削工艺参数进行加工,可以稳定树脂基玻璃纤维复合材料的切削工艺,提高加工效率,降低了加工成本,提高零件的加工质量。

 

参考文献 1、黄家康,岳红军,董永琪 .复合材料成形技术 .北京:化学工业出版社.1999 2、张基岚 .机夹可转位刀具手册 .机械工业出版社.1998 3、蔡闻峰等 树脂基炭纤维复合材料制孔缺陷及钻削工艺研究 工程塑料应用 2005,33(10):32

 

郑建华 男 河北太行机械工业有限公司工艺研究所副所长 工程师 高建勋 男河北太行机械工业有限公司工艺研究所 高级工程师 (end)

引用出處: 

 http://www.newmaker.com/art_18622.html

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BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com  bw@tool-tool.com  www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com/ / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

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弊社は各領域に供給できる内容は:

(1)精密HSSエンドミルのR&D

(2)Carbide Cutting tools設計

(3)鎢鋼エンドミル設計

(4)航空エンドミル設計

(5)超高硬度エンドミル

(6)ダイヤモンドエンドミル

(7)医療用品エンドミル設計

(8)自動車部品&材料加工向けエンドミル設計

弊社の製品の供給調達機能は:

(1)生活産業~ハイテク工業までのエンドミル設計

(2)ミクロエンドミル~大型エンドミル供給

(3)小Lot生産~大量発注対応供給

(4)オートメーション整備調達

(5)スポット対応~流れ生産対応

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。   

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

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作者:欧爱设计 顾秋健 译

 

 

 

 

汽车产品中的可再生材料

 

天然的纤维材料相对于人工合成纤维表现出很强的替代性:天然的纤维材料有着优异的机械性能,轻质而稳定,同时使用者可以减轻环境污染;所以只要在技术、环保和经济是可行的,宝马汽车公司就竭尽全力地使用天然纤维和其它天然制品。

 

包括金属、塑料和玻璃这些汽车制造商最常用的材料,宝马公司还在其汽车产品中广泛使用了可再生材料。除天然纤维外,还包括天然皮革、天然橡胶和植物油。如宝马7系中包含了24公斤的可再生利用材料,其中13公斤以上是天然纤维材料。

 

可持续理念作为导向原则被牢固树立

 

有 意识地在汽车产品中使用可再生材料仅仅是做好供需管理和资源保护的方法之一。宝马研发团队敏锐地意识到他在资源和环境保护方面的责任。这在宝马 公司管理层通过的决议中被重申:“可持续已成为经济和社会发展的中心模式,就如同市场效力和政治因素的相互作用。宝马公司将继续把可持续发展作为公司发展 历程中的指导性原则。”对材料、过程和产品的综合思考成为在评估个体方案的基本原则。只有当全部有利的因素和不利的因素被权衡之后才可能提出最优解决方 案。采纳使用可再生利用材料也正如此。

 

天然资源中的高级原料

 

除 了提供食物以外,可再生材料的栽培从很早以前就已经作为农业产业的主要任务之一。可再生材料被正式定义为:“从农林业产出而不作为食物用途的产品”。从 木材、纤维、颜料到柴油、汽油和药材,许多重要的高级原料都来源于大自然。正是技术的发展,现在这些产品的种类不计其数。油料作物在工业产品中的运用却是 一片空白,远落后于淀粉类作物。另外农作物可以作为纤维的原料,很多草本植物为临床药物的制造提供了大量原料。农作物甚至可以成为矿物材料的替代品。

 

除了皮革制品在汽车内饰方面的使用和天然橡胶在轮胎上的使用,天然纤维作为具有吸引力的材料在汽车工业中受到亲赖。例如在宝马7系中亚麻和剑麻在车门内衬材料中使用,棉纤维混合在隔音材料中,木纤维在内饰中使用,它用来包裹汽车座椅的靠背。

 

在自然进化过程中优化

 

植物纤维主要由纤维素组成;如果从茎部提取,主要是内层皮质纤维。这一家族中最重要的包括亚麻、大麻、黄麻和洋麻。相比之下,所谓的硬纤维主要从叶肉、叶柄和植物果实中提取,如剑麻和椰子果实纤维。而木材也是纤维产品的重要原料。

 

在汽车工业中这些纤维不是以原始形态使用,而是和其他成分混合以达到合适的材料特性。这些材料就是所谓的复合材料,其中的纤维以高分子矩阵形态存在。

 

在 复合材料制成的产品中,很多天然纤维有能力与玻璃纤维竞争—它们毕竟已经经过大自然百万年以上的优化。天然纤维显示出优异的机械性能,与玻璃纤 维相比,它们具有很高的拉伸强度、耐久性和刚度,易加工,质量轻。由于矩阵结构通常由较低拉伸强度的特征组成,所以它们最理想被作为增强性复合材料 ,而且更柔软。这样一来,纤维和矩阵特性方面都是极佳的。

 

可再生更新不一定等同于可回收

 

可再生材料经常被引入到关于汽车 报废回收的讨论中,因为“可再生”通常被等同于“可降解”。但原则上,可再生材料和汽车回收最大化的努力之间的联 系是表面的。天然纤维的使用不是代表可回收的理念。从技术因素来讲,对于汽车产品而言事实上是要防止作物纤维降解(腐蚀)。在任何气候条件下,在汽车的整 个使用寿命期内,完全有必要确保全车所有部件的长期稳定性。这也就是为什么现在纤维要附上特殊的塑料粘合剂。粘合剂包裹着纤维表面隔离潮气和微生物,防止 天然纤维的腐蚀。

 

轻型工程材料的潜势

 

纤维类复合材料在轻型工程材料中占有很高的比例。很少的限制条件使得纤维和基体 材料混合物的期望特性可以通过产品的不同制造方法实现,这使得纤维复合材料能适用于各种不同类型的部件。现在有可能制造出纤维复合材料部件,它的重量要比 等效的注塑零件轻到40%。鉴于资源的匮乏,无论是在生态还是技术方面,使用天然纤维提供了一种独特极佳的解决方法。</span>

 

农业与汽车工业的合作

 




在 汽车产品中使用可再生材料在BMW公司决不是一个最近的想法。公司以研究植物纤维的运用项目在这方面的投资从90年代初就开始了。在当时巴伐利 亚农业部和一个亚麻处理专家投入到这一项目,该项目由宝马公司和一个合作企业还有一个非纺织制品制造商共同实施。这一工程的背景是欧盟关于剩余粮食转化为 其他产品的政策。该地区的人们需要在他们的土地一边保留一定比例的土地种植作物就可以获得适当补偿作为回报。为了解决栽培问题,就可以被允许用这部分土地 种植可再生材料。这些努力促进了可出售的可再生材料的生产。尽管工业原先被迫引入必需的纤维如进口的亚麻,但现在大部分的纤维由国内的农业部门提供。

 

BMW 公司也是那非盈利组织“C.A.R.M.E.N”的成员之一。这德语首字母的缩写代表“土生可再生材料营销和发展中心”。这个组织把促进研 发部门使用本地可再生材料作为自身的使命。专家估计其间每年德国汽车工业对天然纤维的需求量将高达45000吨。在2004年,宝马公司在制造其汽车中消 耗了10000吨天然纤维。

 

从作物到部件

 

天然纤维加固部件是如何制造的呢?基本上和制造包含人造纤维的零部件方法一样。最初供应者 供应天然纤维,通常是亚麻,用来制造非纺织制品或者甚至是纤维网格物。为了这样,成捆的纤维材料被分开,单独的制成网格物。几层材料可以根据所需的厚度叠加或切削。

 

如 果热塑性纤维还没被处理或者熔入非纺织制品中,下一步包括将织物浸入含有基体材料或粘合剂的材料中。后者由很多原料组成,从丙烯酸盐到苯酚,直 到聚氨脂,而且将来有可能是生物高聚物。所有这些“甲基塑料”材料有一个共同的特性:通过热反应或者以两种反应物形式,它们能够形成以网状形式存在的长链 分子,网状物与增强纤维结合。引入额外的粘合剂供应商的措施增强了纤维和粘合剂(基体材料)之间的结合力。

 

成型

 

这由热 塑性纤维或者渗入树脂混合的聚合物被置入成型工具中,材料在中间190℃的高压下被挤压制成期望的部件形态。当部件冷却后,就变硬了。压模打开后,部件从 其中取出,然后就冲孔或其它需要的附件被压制上去。运用现代产品技术,现在制造这类的基本零件花不了一分钟。

 

天然材料的优势

 

为了保持企业的持续发展广泛途径,BMW公司一贯采纳将生态、经济和社会统筹考虑的全面的观点。可再生材料在汽车产品中的使用具有很多的优点:

 

■ 技术贡献 天然增强纤维部件已经在实践中被证明的技术优势:材料轻却具有良好的机械和声学特性,显示出突出的阻尼能力,不易破碎,在碰撞中效果佳。另外,对模具的磨损小,以多种形式处理加工。

 

■ 经济贡献 在系列产品的使用过程中,已经被证实的不可反驳的优势。可再生材料价廉物美,尤其是高技术收割和处理方法被采用时。这也增加了农业的收入。

 

■ 社会贡献 最重要的特征就是社会贡献:可再生材料是对二氧化碳排放和能源消耗有积极影响的可再生资源。在作物生长周期中,它凝聚空气中分离出的以二氧化碳形式出现的 碳。在第一例中,作物对减少温室效应有益。当汽车在其使用期末报废时,废物不超过作物吸收的原始量。这是一个闭环过程。

 

当然处理作物 和 制造部件时需要额外能量。总之,可再生材料的能量和二氧化碳平衡远远优于对应的人工纤维,尤其是这些复合材料的减重能力开拓后。一 个明显的益处,从播种到形成天然纤维织物所需的能量总计仅为制造玻璃纤维织物所需能量的五分之一。同时如车门内部的装饰面板这些部件的重量可以减轻。这样 一来在汽车的生命周期内省油,进一步减少了能量消耗和二氧化碳排放。

 

再循环

 

天然纤维增强复合材料制成的部件在汽车报废之后仍然可以被使用:例如作为发电厂或其它工业植物的能量来源。以上的程序与玻璃纤维类复合材料的燃烧相比,很大程度上二氧化碳含量平衡的,并且产生极少的废渣。

 

尽 管有这些有利条件,但仍存在与欧盟关于汽车报废回收标准(2000/53/EC)的目标冲突。这个标准使很少一部分材料能作为能量源使用。到目 前为止,报废件必须回收,也就是说废料必须被再利用。但是再利用废料制成新产品需要大量的能量,承担相当大的成本,所以在经济和生态方面可行性都不好。备 选方案就是回收废料制成新材料:例如通过处理,有可能从中萃取甲醇。

 

在这样的情况下,这些回收要求可能迫使汽车设计者转向其它材料,具有更轻的工程材料特性,能量转化方面更具平衡性。

 

未来的前景

 

和任何有机的产品一样,天然纤维根据其栽培地域、气候条件和季节变化而显示出十分多样的特性。所以要确保成分的质量仍需要一贯高度精湛的加工技术,以之来保证把误差降到最低程度。宝马公司一直致力于开发可行的发展潜能。

 

为了促进回收过程,在制造部件过程的任何时候尽可能地使用一种材料是很有用的。这就避免了分解过程中昂贵的分离程序。在天然纤维增强不见上,还有相当多的改进工作要做。

 

天 然纤维更恰当的剪裁以适应它的使用,处理就更方便一点,它们的优点就会更大程度地体现出来。天然纤维制成的原料仍由纺织工业制造;只有很少一部 分使用在汽车产品上。如果那些汽车工业需要的纤维可以被更精心地培育,更好地生长,特殊要求的处理,这些可再生材料的特性差异可以被进一步优化。尤其会使 作为增强材料的天然纤维的潜能优势被充分的开发:更薄的壁,更轻的部件,强度上无懈可击。

 

到现在,天然纤维通常和塑料基体材料一起被使用。随着发展,基体材料可能由天然基础材料制成。迄今为止,这仅在实验室程度上实现,所以系列产品的成本还太高。为了减少成本,宝马公司正致力于优化最初的研发结果。

 

尽管压制技术是现在可再生原材料最普遍使用的技术,备选方案的使用,如注射成型,在将来也可行。另外,结合不同的纤维将有利于达到复合材料的更佳的综合性能。

 

汽车制造商,零件供应商和科研机构正紧密配合,更好地利用可再生材料的潜能,扩大它的潜在运用领域。典型公司之一是“天然纤维增强高分子材料”工作团队,他们的目标是扩大,加速这类高分子材料的应用。

 

一 个完整无损的环境对于下一代的经济和社会繁荣是个前提条件。所以可持续也成为宝马公司信守的一个指导性原则。可再生材料有利于保护和保持自然资 源:它们的二氧化碳平衡是彻底的,处理这些材料的费用与对应的人工纤维相比更低。所以汽车产品中可再生原料的使用必须尽可能的扩大到 持续发展经济所需求的最大程度。(end)

引用出處: 

 http://www.newmaker.com/art_18962.html

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作者:Joseph Ogando

如果你绞尽脑汁想减轻你所设计的物体的重量,而又不以牺牲强度为代价,你可以从创造世界上最大的商务飞机——空中客车A380的工程师们身上或多或少得到一些启发。

 

A380 长约73米,高约24.1 米,机身直径约7.14米,它给世界大型喷气式客机赋予了新的含义。A380上下的两层加起来总共长能容纳800多位乘客,可是航班的实际结构是可乘坐 550个乘客并且容纳很多行李。2005年4月A380进行了首次测试飞行,并计划于2006年年底投入商务运营,第一架A380将驶往新加 坡。</span>

<span> </span>

<span>许多飞机从设计跨到 生产阶段都遇到了重量方面的问题,A380也是一样。这次,空中客车的工程师们通过使用更多的复合材料,使得飞机起落装置上承载的重量尽可能的轻,而这些 复合材料比公司历史上任何一架飞机都要用得多。空中客车公司声称整个飞机上轻型材料的使用使飞机的有效载荷增加了30吨。</span>

 

令人高兴

 

的 是复合材料技术的发展与进步意味着A380的设计者在选择材料时不再会捉襟见肘。那么设计者是如何根据飞机每一部分的具体要求来选择最佳的材料 与之匹配呢?简而言之,就是竞争!公司的高级复合材料运用和资格认证专家Roland Thevenin说:“我们把最好的材料工艺技术放在一起,对比优劣,进行竞争筛选。”

 

与复合材料之间的竞争筛选一样,残酷的竞争评估使 金属与复合材料之间的争夺异常激烈。一旦飞机投入商业运营,不但要考虑飞机的重量和关键的机械性 能,而且还要综合考虑费用、可生产性和可维护性。从A380的机身就可以看出这些材料竞争的结果,正如A380的设计分析主管Serge Rabois所描述的,A380机身结构是由各种不同材料的最优化组合所构成的。

 

复合材料的改进

 

上面提到的大多数混合物 都是由增强型塑料复合材料构成的。Thevenin说,在A380的主要结构中,22%是由各种不同的增强型塑料复合材料 制成的,而且大部分是Hexcel公司和Cytec公司提供的碳纤维增强环氧树脂。空中客车公司还在飞机的垂直尾翼上应用了少许增强型玻璃纤维环氧树脂, 同时在飞机的鼻锥体上应用了增强型石英环氧树脂。由于结构应用在很大程度上依赖于热固树脂合成材料,作为机翼的前沿的一部分,A380有一个J 型鼻锥,这是由增强型玻璃纤维PPS制成的。Thevenin指出,之所以用热塑性塑料代替早期飞机上的铆钉铝结构,是因为它可以使J型鼻锥体的外壳与加 强板牢固地焊接在一起。

 

对空中客车的工程师们来说,复合材料不再是真正的火箭科学。从1985年制造的A310飞机开始,空中客车公 司 对在飞机的主要结构上采用复合材料 已经有20多年的经验。从那个时候开始,公司逐渐将一些采用复合材料的附加结构融入到每一架新飞机上。Thevenin 说:“为减小风险,我们一直在一步一步的努力当中。”

 

<span>A380 代表了一个很大的进步,除此之外,它还体现了另外一个进步——它包含了许多复合结构,这些结构在已往的飞机上已经得到验证,这其中一些飞机现在已经成功飞 行了1,200万到3,500万小时。这些结构包括尾翼、襟翼及巨大的后压力隔板。Thevenin指出:“这些已经被验证的设计当中,我们面临的风险仅 仅只是飞机的尺寸。”

 

例如,已被证明的超大型尺寸复合材料设计会产生一个后果,那就是空中客车的工程师们不得不压缩设计负载 裕 度。然而,对于过去那些尺寸较少且较低负 载的复合结构,工程师们比较奢侈地设计了较大的负载裕度。A380的部件尺寸让这种奢侈无影无踪。Thevenin说道:“我们现在没有任何不必要的负载 裕度。”

 

A380创造了一些新的纪录,包括一些全新复合材料的应用,例如横梁、上部机架、机翼翼肋、襟翼导轨都采用了新的复合材料。 该 客机上还有许多令人 惊讶的CFRP结构,尾翼和最大直径超过6米的后机身就是由CFRP制造的。因此,体积为2.4×7×7.8立方米,重为22吨的中心翼盒担当着飞机结构 中心的角色。机翼翼盒主要是由碳纤维复合材料再加上一些铝制翼肋制成,在那些超过100个座位的商务飞机中,它是第一次被使用在A380上。

 

在 所有这些复合材料的应用中,复合材料的性能特征不会让任何一位工程师感到惊讶。Thevenin说:“当我们谈到‘性能’这个词时,主要是指重 量和强度。”他估计对于一个给定的强度,复合材料结构的重量要比相同的金属结构轻15%到25%,仅中心翼盒就要比相同的铝制机翼翼盒轻3吨。

 

对于A380高负载部分使用的复合材料,这些冲击敏感材料易被地面设备损坏,因此在设计时应避免在可能被破坏的部位应用它们。Thevenin说:“复合材料带来了机遇,但是它本身也有局限。”

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GLARE前景

 

GLARE 是一种由铝和玻璃纤维层压形成的另一种完全不同的复合材料,A380中另外3%的材料就是由它构成的。这种叫做GLARE的金属纤维层 压板由铝交互层和玻璃环氧树脂浸料组成。空中客车在A380上大约使用了5000平方英尺这种材料,主要用于机身上部外壳和尾翼的主边缘。GLARE的重 量和一种标准铝片(2024 T3)相比,减轻了15%到30%,具体减轻量由GLARE层的类型和厚度决定。

 

例如,空中客车用到两 种 GLARE:标准版本和高静力强度版本,且每种版本的GLARE还具备改变纤维方向的功能。Rabois说道:“我们改变 纤维方向已适应具体的载荷情况。”因此,空中客车使用不同的纤维方向来适应环绕压力、轴载荷、双轴载荷和剪应力载荷。“GLARE看上去同金属一样,却能 像复合材料一样工作。”Rabois说,利用纤维方向可以使机械性能达到最优。

 

从特性上来说,GLARE还有其他优点。据Rabois介绍,纤维层具有防止裂缝的扩张和抗腐蚀性。另外纤维层增强了抗高温性能,此时纤维起着保温层的作用。最后Rabois指出通过开辟第二个载荷途径,能够提升纤维冲击性能。

 

此 材料在设计灵活性方面也得到好评。“使用铝焊接技术,铆钉孔的放置和大小会受到疲软性能的限制,”Rabois指出,“GLARE对焊缝的放置 没有任何限制。”另外,这种材料允许在材料接合层插入大的面板。空中客车的设计中插入了两个小面板并将其永久地接合起来。据Rabois所称,这种方法免 去了大量的铆钉孔,也避免了与之相关的压力问题。他说:“面板的大小只受限于高压和运输设备的大小。”

 

所有这些设计优势都不能以可修复性为代价。Rabois指出GLARE的修理几乎和铝一样,只是有一些较小的步骤不同——例如没有修整凹痕和使用碳化工具。

 

然 而使用任何的材料,总是需要权衡利弊。对GLARE而言,它在硬度上是有欠缺的。这种材料与铝片相比,弯曲系数低5到6个百分点。在个体结构中 硬度影响还不大,但是它会把载荷转移到机身的其他部分。Rabois解释说:“当你降低了一个结构的承载系数,你实际上就给其他结构带来了负荷。”他继续 说道,在A380上,机身上部结构系数较低,会把所有载荷中的一部分转移到了机身下部。

 

接下来是成本问题。Rabois承认GLARE 与标准的铝相比,价格上“略为昂贵”。但他也指出,从每千克重量所节约的成本来看,GLARE和高级铝合金的花费基本上是一样的。它还涉及到一些维护的成 本,例如可以省去检查裂缝的环节,所以到头来这还是一笔不错的买卖。

 

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合适的复合材料

 

增强型塑料、金属层压板元件和金属合金之间的竞争看起来很好解决。空中客车的工程师只需要使每种材料的机械和物理特性与机身不同部分所承受的载荷情况相匹配就可以了。虽然考虑A380的尺寸和复杂性当然会比较困难,但是空中客车在材料选择过程这方面还是够简单明了的。

 

然 而,不同材料间的竞争往往同结构紧密联系,且这些结构最初可以用不只一种材料建造。Rabois指出:“我们知道没有任何一种完美的材料对所有 的结构适用。”拿机身举个例子,当考虑机械特性角度时,上部机壳和后机身可以由金属、GLARE或CFRP三种材料构成。同样的,三种材料也需要稍后进行 修理。

 

真正的决胜关键经常要归结到制造上。例如,先进的焊接技术的使用,对在一些结构上选择未知的金属材料和设计是有利的。空中客车只考虑在A380上使用复合结构,因为这样会使他们出于领先地位。Thevenin说道:“制造业推进了我们的设计,反之亦然。”

 

他又补充道,特殊的复合材料会给人们提出一些特殊的挑战,因为他们的特性是由制造过程决定的。他说:“对于复合材料而言,制造零件的同时也是在制造材料。”

 

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空 中客车让分包商制造一些合成零件,而把真正有挑战性的工作留给自己。位于法国南特市的复合材料中心的制造主管Christian Valade说:“我们集中精力制造最困难的零件。”其中“困难的”这个词在复合材料领域中是指大的、厚的以及那些几何结构复杂的零件。南特市的公司处理 所有这些零件,包括A380巨大的中心翼盒以及用于A340-600的巨大的(17米)、高载荷(500余吨)的龙骨横梁。

 

近日在参 观 中心的过程中,Valade指出一系列用于生产空中客车复合材料的专利制造技术。其中之一是自动停机机器,它采用了可以提高产量的专利 双头设计,以及一个制造无缝结合环形机舱声学壁板的专利系统,可以解决过去声音性能降低的问题。公司还对“联合修理”系统的应用进行扩展,使其能在一个单 独的热压循环空间内修理桁条和壁板。

 

Thevenin在报告中说,复合材料设计只会在未来的飞机中越来越多地使用,比如即将面世的A350(如图)。他说:“我们能够更加广泛地应用复合材料。”并强调南特市公司的工作量到2007年将增至现在的三倍。

 

但是不要异想未来所有的飞机会自动继续提高复合材料的使用量。Rabois指出:“铝合金和钛也在不断的发展,变得更加耐用,成本更加合理。另外,每一架新飞机的设计,都会带来新一轮的材料竞争。”

 

DESIGN NEWS China(end)

引用出處: 

 http://www.newmaker.com/art_19201.html

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(8)自動車部品&材料加工向けエンドミル設計

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(1)生活産業~ハイテク工業までのエンドミル設計

(2)ミクロエンドミル~大型エンドミル供給

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(5)スポット対応~流れ生産対応

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Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz. 

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com  for more info.

 

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作者:瞿丽曼 编译    来源:PT现代塑料
 

热塑性树脂基复合材料, 特别是以玻璃纤维毡与热塑性基体(PP、PA、PET、PBT等)复合而成的玻璃纤维增强热塑性片材(GMT)是一种高性能复合材料。GMT具有韧度好、 强度高、密度小、优良的耐腐蚀性和耐热性、成型性好、保存期长和废料可再生利用等优点,是低能耗、无环境污染的绿色环保材料,已被广泛应用于汽车、建筑、 化工、包装、电力、运输等领域。美、欧在上世纪80、90年代,以熔融浸渍法和悬浮沉积法相继工业生产并迅速发展。我国虽起步较晚,但一直关注这类材料和 相关技术,不少研究单位和高校曾就材料配方、成型工艺、材料性能等方面进行过研究。现将国内外相关研究介绍如下。

国内研究

一、华东理工大学、奇瑞汽车有限公司

华东理工大学聚合物加工研究室、奇瑞汽车有限公司汽车工程研究院工艺材料科采用熔融浸渍法制备了玻璃纤维毡增强聚丙烯(PP)热塑性复合片材;通 过在PP中加入复合改性PP改善了基体与增强纤维间的相容性;考察了相容剂、PP种类及玻纤毡种类对复合片材的影响。结果表明,相容剂的加入可使复合片材 的拉伸强度提高29%、拉伸模量提高23%、弯曲强度提高42%、弯曲模量提高25%;高熔体质量流动速率PP可使片材的弯曲与冲击性能进一步改善。连续 玻纤毡和长玻纤毡增强PP复合片材,前者综合力学性能良好,而后者则冲击强度较弱、弯曲性能加强。该研究得到的长玻纤针刺毡GMT-PP片材的性能为:拉 伸强度 87.9MPa,拉伸模量6214MPa,断裂伸长率5.41%,弯曲强度155.4MPa,弯曲模量5417MPa,冲击强度530J.m-1[1]。

华东理工大学公开的科技成果0400230355开发的纤维增强热塑性片材,以聚丙烯为基体,玻璃纤维毡增强材料,按多层叠合方式,采用连续熔融 浸渍工艺,在一定的温度下,加压实现熔体对玻璃纤维毡的浸渍,经冷却定型制得的一定厚度的片材。片材经预热、冲压可制成各种汽车零部件(如座椅骨架、保险 杠、仪表板骨架等),建筑模板,化工防腐设备等[2]。

二、上海材料研究所

该研究所研究的纤维增强热塑性片材,是通过对聚丙烯尼龙基体选材,引进极性基因,并对骨架玻纤毡进行特殊处理,使树脂对玻纤毡有良好的类透性和结 合力。通过严格控制温度、压力、时间三要素和在基体树脂中加入特殊助剂等攻克了:树脂和玻纤的界面结合技术;融熔浸渍工艺两个技术关键。运用国产原料成功 开发玻纤毡增强聚丙烯和尼龙两大系列5个品种GMT材料,其拉、弯、冲、热性能等11项主要性能,达到美Azde1.8TX、日本PAC和美 Chmyslen车辆工程材料标准。此研究针对该特殊工艺参数,进行模具设计,结合国情开发了投资少、适于批量生产的成套干法生产技术,已建立了二个中试 生产基地[3]。该研究所研究的玻纤毡含量40%的聚丙烯GMT材料的性能为:密度1.04g/cm3,拉伸强度90.2MPa,弯曲模量 5530MPa,冲击强度77.2kJ/m2,热变形温度168℃[4]。

三、上海汽车工业技术中心

该技术中心研究的GMT-PP材料的制备将聚丙烯基体及其增韧体系先用框模在平板硫化机上压制成厚度为1mm左右的薄片,然后将三层聚丙烯(中间 层聚丙烯由两层1mm 厚的薄片组成)与两层玻纤毡叠层铺放。置于320 mm×320 mm×8 mm 的上、下模板之间,在平板硫化机上将体系预热至210℃,然后在0.9 MPa的压力下复合4min,取出快速冷却,开模即得到GMT-PP片材[5]。

四、南京玻璃纤维研究设计院

该研究设计院研究的纤维增强热塑性片材(GMT)是由玻璃纤维连续原丝针刺毡与聚丙烯片材经过热挤压复合而成,具有很高的抗冲击强度和较宽的使用 温度范围,适宜在汽车和其它受冲击的场合使用。连续原丝针刺毡是GMT的重要增强材料,其生产工艺采取“二步法”,即先制得玻纤原丝,再由抛丝机牵引原丝 形成毡坯,输送至针刺机进行针刺成毡,经过切边、收卷成毡制品。其自动针刺成毡工艺、专用浸润剂配制技术、工艺参数优化设计等有所创新。目前,已建成年产 300吨针刺毡生产机组,工艺稳定,运行可靠,有良好的市场开发前景[6]。

国外研究




一、奥地利伊索斯波特联合机械构件有限公司

该公司研究的玻璃纤维毡增强的热塑性塑料板 的制造方法中,玻璃纤维毡用一种热塑性塑料熔体浸渍,并接着压制此玻璃纤维毡的复合体,其中,至少一个玻璃纤维毡通过浸渍喷嘴的喷嘴缝隙移动,从挤压机向 它们可调节地供应热塑性塑料熔体,所以各构成两股熔体流,它们在喷嘴缝隙出口处涂覆在玻璃纤维毡的上面和下面,进行玻璃纤维毡的预浸渍,随后,将已用热塑 性塑料预浸渍过的玻璃纤维毡移入双带压力机的入口辊距中并预校准,紧接着借助于冷却板在压力下将其压制成玻璃纤维毡增强的热塑性塑料板 (CN1123014(申请日:1995.01.27、公开日:1996.05.22))。

二、Matsushita Electric Works, Ltd.

该 公司研究了一种具有良好防热变色的玻纤热塑性树脂板,是将玻璃纤维用热塑性树脂浸渍,热塑性树脂包括(a)聚合物10-75,(b)热塑性树脂 2-30,(c)可聚合单体20-60,(d)聚合物微粒子0.1-15,和(e)抗氧化剂(JP2006045266(AD: 2004.07.30、PD: 2006.02.16))。

三、Symalit AG

该公司研究的玻璃纤维毡增强的热塑性薄板材料包括:热塑性树脂和至少两个针刺连续和/或切断玻璃纤维毡。每个玻璃纤维毡是从两边以不对称方式针刺。玻璃毡用热塑性树脂浸渍得到(US5753062(AD:1996.05.13、PD: 1998.05.19))。

四、Isosport Verbundbauteile Gesellschaft m.b.H.

该 公司研究的玻璃纤维毡增强的热塑性塑料板的制造方法,是将玻璃纤维毡用一种热塑性塑料熔体浸渍,并接着压制此玻璃纤维毡的复合体。其中,至少一 个玻璃纤维毡通过浸渍喷嘴的喷嘴缝隙移动,从挤压机向它们可调节地供应热塑性塑料熔体,所以各构成两股熔体流,它们在喷嘴缝隙出口处涂覆在玻璃纤维毡的上 面和下面,进行玻璃纤维毡的预浸渍,随后,将已用热塑性塑料预浸渍过的玻璃纤维毡移入双带压力机的入口辊距中并预校准,紧接着借助于冷却板在压力下将其压 制成玻璃纤维毡增强的热塑性塑料板(US5716479(申请日:1995.09.20、公开日:1998.02.10))。

五、BASF Aktiengesellschaft

该公司研究的玻纤毡增强热塑性板,是由热塑性聚合物浸渍对称针刺的玻纤毡制得。玻纤毡是利用双针刺机将连续丝网从上、下同时针刺得到(US RE36756(申请日:1995.12.29、2000.06.27))。

六、UBE-Nitto Kasei Co., Ltd.

该 公司研究的由纤维增强的热塑性树脂制得的可冲压板,其增强组分为玻纤毡,是由非导向纤维层和单向纤维层相互机械缠绕得到。在玻纤增强热塑性可冲 压板中,玻纤毡中形成单向纤维层的玻璃长纤维束的含量为20wt%-80wt%,热塑性树脂可冲压板中,玻纤毡含量为20wt%-55wt% US5540986(申请日:1993.07.09、公开日:1996.07.30)。

国内外相关产品性能

美国Azdel公司、Symalit公司、Arjomari公司、新日铁集团等均为玻璃纤维增强热塑性片材生产商,现将产品性能指标介绍如下:

参考文献
1.沈春银等,玻纤增强PP热塑性片材的制备及力学性能研究,塑料工业 2006,34 (2) 30-32
2.华东理工大学,纤维增强热塑性片材的关键技术与成型工艺,科技成果0400230355
3.上海材料研究所,玻璃纤维毡增强热塑性复合材料的研制及应用,科技成果0100020047,
4.吴妙生,玻璃纤维毡增强热塑性复合片材的研制和应用,纤维复合材料 2002,19(4)24-26
5.杨岭、何华珍等,玻璃纤维增强热塑性复合材料及其应用,汽车工艺与材料2002(6) 28-31
6.南京玻璃纤维研究设计院,科技成果0201061604,热塑性片材用玻璃纤维连续原丝针刺毡
7.伊索斯波特联合机械构件有限公司,制造玻璃纤维毡增强的热塑性塑料板的方法和实施此方法的设备,CN1123014(申请日:1995.01.27、公开日:1996.05.22)
8.Matsushita Electric Works, Ltd.,White glass fiber-reinforced thermosetting resin laminates with good thermal discoloration prevention for electric devices,JP2006045266(AD: 2004.07.30、PD: 2006.02.16)
9.Symalit AG,Fibre reinforced thermoplastic sheet,US5753062(AD:1996.05.13、PD: 1998.05.19)
10.Isosport Verbundbauteile Gesellschaft m.b.H.,Process and apparatus for producing fiberglass reinforced thermoplastic panels,US5716479
11.BASF Aktiengesellschaft,Glass-mat-reinforced thermoplastic panels,US RE36756
12.UBE- Nitto Kasei Co., Ltd.,Stampable sheet made of fiber-reinforced thermoplastic resin and molded article therefor,US5540986 (end)

引用出處:  

 

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