En sammenligning af brugen af ​​konvektionsopvarmning og infrarød opvarmning ved autoklavhærdning af kulfiberkompositter

IR's evne til at reagere hurtigt på temperaturvariation sikrer en stærkt forbedret evne til at matche delstemperatur til den tilsigtede temperatur.
BIDRAGYDERE DATO OPRETTET VERSION
Findhan Strain; Conor Newman 18 juli 2018 V1.0

En sammenligning af brugen af ​​konvektionsopvarmning og infrarød opvarmning ved autoklavhærdning af kulfiberkompositter

Resumé

Dette papir beskriver den systematiske undersøgelse af sammenligningerne mellem en traditionel konvektionsovn og et nyt infrarødt (IR) opvarmningsopsætningsapparat, når det anvendes til hærdning af en ud af autoklave carbonfiber / epoxylaminat. To carbonfiberpaneler af rumfart blev hærdet, den ene under anvendelse af IR-opvarmning og den ene med en konvektionsovn. IR-hærdningsprofilen overholdt det påtænkte hærdeskema meget mere nøjagtigt end konvektionshærdningen med god temperaturstyring gennem gennemstykkelsen, hvilket viser, at standard konvektionsovnshærdning ikke er en passende og glem-proces, som det typisk antages. Prøver blev skåret med vandstråle og evalueret ved hjælp af dynamisk mekanisk analyse og bøjetest for at sammenligne fysiske egenskaber. Glasovergangstemperaturen og bøjningsmodulet for den konvektionshærdede prøve viste sig at være højere (middelværdi af henholdsvis 7.36 ° C og 3.72GPa): det foreslås, at dette skyldes en forlænget hærdetid af den konvektive metode (yderligere 70 minutter) og potentielt på grund af fugtighedsvariation i prøver under test. IR-prøvernes bøjningsstyrke var 57MPa højere (gennemsnit) på grund af høje porøsitetsniveauer i konvektionsprøven, igen på grund af en forlænget periode med lav harpiksviskositet forbundet med den dårlige kontrol i en konvektionsovn. IR har således vist en meget god evne til nøjagtigt at kontrollere hærdningen af ​​carbonfiberkompositter.

Ceramicx vil gerne takke Kemfast PASS og Cytec for at levere materiale til denne test.

Introduktion

Behovet for at bevæge sig væk fra de vidt dokumenterede ulemper ved brugen af ​​autoklaver til sammensat harpikshærdning har set et øget fokus på out of autoclave (OOA) metoder og materialer, især inden for luftfartssektoren i de senere år. Hidtil anvender størstedelen af ​​OOA-harpikssystemer en form for konvektionsovn til hærdning og opnåelse af de krævede materialegenskaber. Illusionen af ​​en sådan tilgang er, at dette er en "fit and glem" -teknik, hvor en ønsket rampehastighed og hærdetemperatur er programmeret i regulatoren, og processen afsluttes.

Mange ingeniører styrer fra en haltende termoelement, typisk placeret under delen eller et sværere at opvarme område, og denne aflæsning er tilbøjelig til at være forskellig fra lufttemperatur, temperaturer på materialets overflade og temperaturer placeret i hele tykkelsen. Selv om den eventuelle opholdstemperatur for denne haltende termoelement på delen kan nå den tilsigtede hærdetemperatur, har den opvarmningshastighed, som delen er blevet udsat for, forskellig fra den programmerede opvarmningshastighed. Disse afvigelser kan resultere i for høje / utilstrækkelige harpiksstrømningstider, der fører til tørre laminater) eller overdreven / utilstrækkelig tid ved hærdetemperaturen. For at bekæmpe dette bliver hærdeskemaer ofte finjusteret baseret på et delmateriale / masse, værktøjsmateriale / masse og posesamlinger og forskydninger indbygget i systemet. Selvom dette er et perfekt acceptabelt middel til at opnå en god kur, kan det tage en udviklingsperiode at etablere modregninger.

Infrarød (IR) hærdning har vist evnen til hurtigt og nøjagtigt at opvarme en lang række materialer ved hjælp af energien til direkte opvarmning af en målrettet del og begrænsende ineffektivitet i energi. Selvom IR-hærdning i første omgang vil kræve noget arbejde med at opsætte parametre for processen, er det blevet antaget, at dette ikke adskiller sig fra nøjagtig kontrol med konvektionshærdning, som er foreslået ovenfor. Denne undersøgelse forsøgte derfor at sammenligne brugen af ​​konvektion og IR til hærdning af et OOA-carbonfiber / epoxylaminat. Interessant nok har det længe været mistanke om, at IR-hærdning også tilbyder en forbedret evne til at fjerne porøsitet fra et laminat på grund af den vibrerende karakter af energioverførslen, når den ankommer til et materiale, men dette er ikke en del af omfanget af denne indledende undersøgelse. Omfanget af denne undersøgelse er at påbegynde sammenligninger af de to hærdemetoder med henblik på at opbygge indledende data om de resulterende materialegenskaber. Fra starten blev det forstået, at dette ikke ville være en udtømmende testplan.

Valg af evalueringskriterier

En bred vifte af metoder kunne potentielt bruges til at evaluere de fysiske egenskaber, der følger af de to hærdemetoder, men da den primære funktion af opvarmning er at initiere polymertværbinding, ville det være fornuftigt at fokusere test på harpiksdominerede egenskaber. Følgelig blev dynamisk mekanisk analyse (DMA) og bøjetestning valgt ved de primære metoder til fysisk afprøvning af materialerne med en efterfølgende sammenligning af resultater med data logget under kurerne. DMA-test tilvejebringer en god forståelse af glasovergangstemperaturen (Tg) for polymerer, og en lignende Tg ville indikere en lignende grad af hærdning. Bøjningstestning blev valgt som en simpel metode til at inducere træk-, tryk- og forskydningskræfter til prøver og ville give en indikation af, hvordan hærdningen bidrager til belastning med flere tilstande. Størstedelen af ​​matrixevalueringsforsøg i kompositter er til en vis grad subjektiv og ikke fuldt ud kvantificerbar i forhold til resultaterne af en test, derfor er lighed i metoden det primære middel til sammenligning.

Metode

Den foreslåede testvej vil give en indikation af sammenligningerne af IR-hærdning kontra konvektiv hærdning og de resulterende materialegenskaber. Metoden ville kun søge at give en grundlæggende sammenligning, og det blev forstået fra starten af, at analysen ikke ville være omfattende - kun et middel, hvorpå en informeret diskussion kunne begynde. Den anvendte metode var:

  1. Laminer to kulfiber / epoxypaneler
  2. Hærd et panel ved hjælp af IR
  3. Hærd et panel ved hjælp af konvektionsvarme
  4. Prøver på vandstrålesnit
  5. Foretag dynamisk mekanisk analyse (DMA) -test
  6. Foretag bøjningstest
  7. Analyser resultater

Laminatforberedelse

Tooling

Da de fysiske test kræver flade prøver, blev der fremstillet et fladt panel ved hjælp af begge metoder og det samme værktøj. En 12mm tyk Invar-plade blev anvendt til testen med det formål at replikere materialer anvendt inden for rumfartsindustrien. Figur 2.1 viser invar-værktøjet før laminering.

Figur 2.1 - Invar-værktøj, der bruges til fremstilling af prøverne af flade kulfiber

Materiale

Denne undersøgelse forsøgte at analysere brugen af ​​IR-hærdning sammenlignet med konvektiv hærdning.

Formålet med denne undersøgelse var at bevise, at IR-hærdning kan tilbyde potentielle forbedringer i behandlingen af ​​kompositter af høj værdi sammenlignet med konvektiv opvarmning. Ud af autoklave (OOA) var præ-pregs målrettet som applikationen, der mest sandsynligt drager fordel af dette.

Et antal almindelige OOA-præpegne blev kortlistet som potentielle materialer, der skal bruges til testprogrammet, som fremhævet i Tabel 2.1 Denne tabel er ikke udtømmende, men viser en prøve af hærdningspræegler med højere temperatur, der er tilgængelige for OOA applikationer.

Tabel 2.1 - Potentielle OOA-forhåndsregler for laminaterne
Fabrikant Produkt Max Cure Temp ° C
TenCate E760 180
TenCate E750 180
PRF RP549 159
Gurit SE200 195
Cytec MTM 44-1 180

Flere 120 ° C-hærdning af pre-preg-systemer er tilgængelige til OOA-applikationer, men antallet af let tilgængelige pre-preg-systemer, der hærder ved 180 ° C, reduceres meget. Sådanne præ-pregs har en tendens til at være forbeholdt luftfartsapplikationer og har følgelig tilgængelighed og minimale ordremængder, der betyder, at mange er uegnede til test i mindre målestok. Det blev antaget, at 180 ° C ville være en mere udfordrende temperatur til at opnå ensartethed af temperaturen gennem komponenter end 120 ° C, og hvis en god udligning af temperaturerne kan bevises ved denne værdi, ville lavere temperaturer være endnu mere lige fremad. (Faktisk er hærdning af 120 ° C siden blevet testet og vist sig at være ekstremt nøjagtig ved anvendelse af IR-opvarmning svarende til de metoder, der er beskrevet i denne rapport.)

Cytec MTM 44-1 blev valgt som præ-preg til dette projekt på grund af dets høje ydeevne og typiske rumfartsapplikationer. Desuden tilbød Cytec prøvemateriale til projektet gennem Kemfast PASS og Ceramicx er taknemmelige for denne generøsitet. Pre-preg blev leveret i twill væv ved 285g / m2.

Lay-Up og De-bulking

Hvert lag til de foreslåede laminater blev skåret ved at måle 250mm x 130mm og anbragt på værktøjet.

2 lag blev oprindeligt anbragt på værktøjet efterfulgt af en 30 minutters debulk. 5 yderligere lag blev anbragt efterfulgt af en 30 minutters debulk. De resterende 7-lag blev derefter anbragt (vendt over for at opretholde et afbalanceret laminat), og en endelig 30-minut-debulk blev udført inden endelig posning og hærdning.

Bagging Lay-out

Vakuumsækningssekvensen blev defineret for at maksimere effektiviteten af ​​IR-hærdningen. Da IR er en retningsgivende energi, opstår der tab, når en genstand placeres mellem varmekilden og det målrettede materiale. Derfor opstår der tab på grund af vakuumposer, frigivelsesfilm, skrællegemer, vejrtrækningsstoffer osv., Og dette er faktisk tilfældet for enhver hærdningsmetode, da sådanne materialer fungerer som isolatorer for den målrettede harpiks. Ceramicx har omfattende data om de isolerende virkninger af hvert materiale, der anvendes til kompositbearbejdning, inklusive afvigelser i producent, produktfarve, temperaturtolerance osv. Derfor blev det besluttet, at oplægningen ville bruge kantånding med kun frigivelsesfilmen og vakuum taske på plads mellem varmekilden og forhånden. I dette tilfælde anbefales en ikke-perforeret frigivelsesfilm også af præ-preg-producenten, men dette er ikke altid tilfældet.

Laminatet blev forseglet med fugetape, der var dækket af frigørelsesfilm, der fungerede som en kantdæmning, der omgiver forhånden, som anbefalet af pre-preg-fabrikanten. Skrælag, der optrådte, når det vejrtrækningsmedium overlappede det laminerede med 5mm og blev forbundet via åndedrætsstof til vakuumkilden.

Brugte materialer var:

• Vakuumpose - Vac Innovation VACleaseR1.2
• Ikke-perforeret udgivelsesfilm - Vac Innovation VACleaseR1.2 • Breather Fabric - Vac Innovation VACB4 polyester
• Skrælag - Nylon
• Tætningsmasse - Vac Innovation VACsealY-40

Layout for vakuumposning blev konstrueret som anbefalet i præ-preg-producentens tekniske datablad, hvis ekstrakt kan ses i figur 2.2. Dette blev gentaget for begge metoder for at sikre konsistens.

Figur 2.2 - Opsætning af kantånding som anbefalet af Cytec

Hærdningsplan

Den målrettede kurplan for MTM 44-1 kan ses i tabel 2.2. Det kan ses, at den anbefalede rampehastighed er 1-2 ° C pr. Minut. 1.5 ° C pr. Minut blev derfor valgt som en medianværdi i dette interval.

Tabel 2.2 - Den anbefalede hærdescyklus, taget fra det tekniske datablad

Hærdning af opsætning

Opsætningen, der blev brugt til at hærde IR-prøverne, anvendte en kombination af hule keramiske elementer og kvartshalogenrør for at sikre optimal temperaturudligning gennem carbonfiberprøven, som det ses i figur 2.3. De nøjagtige detaljer i denne hærdningsplan forbliver Ceramicx 'intellektuelle ejendom og afsløres derfor ikke; grafiske udgange af de registrerede temperaturer kan dog ses i figur 3.1.

Den konvektive prøve blev hærdet i en lille konvektionsovn ved Ulster University, og grafiske output vises i figur 3.2. (P7)

Figur 2.3 - En eksperimentel IR-opsætning

Resultater

Resultaterne opnået under undersøgelsen er detaljeret i dette afsnit. Resultaterne præsenteres for hærdningsprocessen i afsnit 3.1, dynamisk mekanisk analyse (DMA) i afsnit 3.2 og bøjetestning i sektion 3.3.

Hærdning

Figur 3.1 viser den hærdningsprofil, der er knyttet til IR-panelet, og figur 3.2 viser optagelserne fra konvektionsovnen.
Figur 3.3 overlejrer IR-temperaturerne (Internt taget som et omtrentlig gennemsnit af begge aflæsninger) med de konvektive temperaturer. Det kan klart bemærkes, at der er store forskelle i aflæsninger i konvektionsprøven på grund af den indirekte anvendelse af varme sammenlignet med IR.

Figur 3.1 - De temperaturer, der er registreret i det IR-hærdede panel, holdt sig meget godt til det tilsigtede hærdeskema
Figur 3.2 - De temperaturer, der er registreret i konvektionshærdningspanelet, var forskellig fra den ideelle opvarmningsplan på 1.5 ° C / minut på grund af en dårlig lufttemperaturregulator
Figur 3.3 - Anslåede overlejringstemperaturer mellem IR-hærdning (rød) og konvektion (lilla og orange) viser, at konvektionshærdningen varede ca. 70 minutter længere end IR.

DMA-test

Dynamisk mekanisk analyse (DMA) -test anvendes regelmæssigt til at karakterisere profilen af ​​polymerer, når de udsættes for varme og belastning.

Testen blev udført i overensstemmelse med ASTM D7028-07 'Glassovergangstemperatur (DMA Tg) af polymermatrixkompositter ved dynamisk mekanisk analyse (DMA). Den anvendte maskine var en TA-instrumenter Q800, som det ses i figur 3.4. Tabel 3.1 fremhæver de vigtigste testbetingelser, der er foretaget på TA Instruments Q800 DMA-maskine.

Figur 3.4 - TA Instruments DMA-testapparat med en sammensat prøve indlæst i dobbelt udkragningstilstand.
Tabel 3.1 - DMA testbetingelser
Maskine TA-instrumenter Q800
tilstand DMA multifrekvens - Stamme
Test Temp Ramp / Freq Sweep
Clamp Dual Cantilever
Amplitude 15 um
Blødgør tid 5 min
Endelig temperatur 250 ° C
Ramprate 5 ° C / min
Frekvens Single
Frekvens 1 Hz

Figur 3.5 viser en grafisk output af de typiske DMA-resultater, hvor lagringsmodulkurven (E ') kan ses i grønt, tabsmodulen i blåt og Tan Delta i rødt. Tabel 3.2 viser derefter de numeriske output fra analysen med Tg-tal citeret fra Storage Modulus Onset og Tan Delta-toppen.

Figur 3.5 - DMA-analyse af typisk IR-hærdet prøve
Tabel 3.2 - Resultater fra DMA-testen viser et lidt højere Tg (gennemsnit 7.36 ° C) for de konvektive prøver end for de IR-hærdede prøver.

Fleksibel testning

3 Point Bending (3PB) ifølge ASTM D7264 'Standard Test Method for Flexural Properties of Polymer Matrix Composite Materials' blev foretaget for at identificere de fysiske nøgleegenskaber af de hærdede enheder. Testningen blev udført på Ulster University ved hjælp af en Instron 5500R. Et eksempel på opsætningen inden testning kan ses i figur 3.6.

Figur 3.6 - 3PB-test af sammensat prøve

Data genereret fra 5-prøver af konvektive karrykompositter og 5-prøver af IR-hærdet komposit blev samlet til en stress-belastningskurve og kan ses i henholdsvis figur 3.2 og 3.3. (P7)

Figur 3.7 - Stress - belastningskurve for konvektive - hærdede prøver testet under 3PB-forhold
Figur 3.8 - Stress - belastningskurven for infraRed - hærdede prøver testet under 3PB forhold.

Efter analyse blev dataene filtreret for at beregne modulet fra den lige linje del af Stress - Strain-kurven. Kurvens hældning blev ekstraheret mellem 150MPa og 500MPa. Tabel 3.1 viser modul og bøjelig stress for begge metoder.

Tabel 3.3 - De konvektive prøver viste en højere modul, men IR-prøverne viste en højere bøjningsstyrke.

Det er vigtigt at bemærke, at der var mindre forskelle mellem de prøver, der sandsynligvis var årsagen til disse afvigelser, og at de diskuteres mere detaljeret i afsnit 4.0.

De ødelagte prøver kan ses i figur 3.9.

Figur 3.9 - IR-prøver (top) og Convective-prøver (nedenfor) efter destruktiv test

Diskussion

Varme profil nøjagtighed

Fra figur 3.3 kan det ses, at der var markante forskelle i hærdningsplanerne, som uden tvivl førte til forskellene i fysiske egenskaber. For eksempel forblev den konvektive prøve i ovnen 70 minutter længere end IR-prøven og har åbenlyse effekter på ikke kun den samlede behandlingstid, men også egenskaber såsom fibervolumenfraktion (FVF) og Tg. På den konvektive prøve blev termoelementet endvidere anbragt i posen ved siden af ​​værktøjet og potentielt kan være blevet isoleret lidt af udluftningsanordningen, hvilket førte til, at højere temperaturer blev oplevet (f.eks. Ved 180 ° C) lidt længere end dataene angiver - igen dette kan påvirke værdier som Tg.

Konvektion som en Fit & Glem-metode

Ingeniører har en tendens til at mærke konvektionsovne som en "fit and glem" -teknologi, hvor enhver harpiks effektivt kunne hærdes. Selvom dette til en vis grad er sandt, er det meget tydeligt, at den påtænkte hærdningsprofil ikke er den samme som den hærdningsprofil, der opleves af delen, som det kan ses på figur 3.3. IR-hærdningen har vist meget god nøjagtighed i styringen af ​​temperaturer under laminatet (dvs. på værktøjet), i midten af ​​laminatet og på den øverste overflade. Imponerende var dette med en hurtig opsætning og bidrager bestemt til at afbunke illusionen om, at kompositkomponenter let kan hærdes i en konvektionsovn.

Uden tvivl kunne de afvigelser, der opleves inden for konvektionsovnen, kunne indsnævres og en mere repræsentativ hærdningsprofil etableres, men der ville stadig være forskydninger, der skal programmeres i og betydelige forsinkelser sammenlignet med IR-hærdning. IR-hærdning har en meget hurtigere reaktion på disse afvigelser, da det er en direkte opvarmningsmetode, hvilket reducerer den samlede behandlingstid og den anvendte energi.

Det er også vigtigt at bemærke, at der kunne opnås signifikant hurtigere opvarmningshastigheder med IR end med konvektion og er begrænset i denne undersøgelse af den anbefalede hastighed for fjernelse af ugyldiggørelse af præfabrikanten. Ceramicx har data om opvarmningshastigheder for forskellige værktøjsmaterialer til rumfart og er størrelsesordener større end anbefalet for dette harpikssystem.

eksoterm

Styring af eksoterm er en anden potentielt nyttig egenskab til brugen af ​​IR til hærdning af kompositter. Når man bruger pyrometre på overfladen af ​​kompositten til at kontrollere hærdetemperaturer, kan kvartshalogenvarmere hurtigt slukke eller begrænse strøm i tilfælde af at harpikseksoterm øger hærdetemperaturen ud over den anbefalede hærdeskema. Dette ville være markant hurtigere end enhver reduktion i temperatur, der kunne opnås med en konvektionsovn, men virkningen er ukendt i denne test.

Harpiksindhold

Efter hærdning af begge paneler kunne det tydeligt ses, at der blev trukket for meget harpiks fra prøven, der blev hærdet i konvektionsovnen, på trods af at begge laminater blev afskrapet og poset på samme måde, med fast frigivelsesfilm og kontrolleret kantånding ved hjælp af skræl -pust og åndedræt. Det resulterende tørre laminat fra konvektionsovnen skyldes sandsynligvis forskellige strømningskarakteristika under opvarmningsfasen af ​​hærdet. Selvom der ikke er ført samtaler med præ-fabrikanten, er det sandsynligt, at harpiksstrømmen er kritisk i opvarmningsfasen til 130 ° C inden 2-timers ophold ved denne temperatur. Den dårlige kontrol af konvektionsovnen hindrede evnen til at kontrollere harpiks i begge laminater og dermed de højere porøsitetsniveauer, der er set i figur 4.1

Figur 4.1 - IR-prøve (til venstre) viste en ekstrem god overfladefinish og meget lidt synlig porøsitet gennem tykkelsen, mens den konvektiv hærdede prøve (til højre) viste klart synlige niveauer af porøsitet

DMA og glasovergangstemperatur

Sammenligning af Tg i IR- og konvektionsprøver

Den gennemsnitlige Tg opnået med IR-prøver var 175 ° C og 182 ° C med konvektionsprøver. Selvom en lavere Tg i dette eksperiment kunne indikere en ufuldstændig kur, er det meget usandsynligt i betragtning af de målte temperaturer inden for IR-opbygningen. Derfor kunne det med sikkerhed sættes, at denne forskel skyldes den forlængede ovnhærdningstid, der er forbundet med den konvektive prøve, og piggtemperaturerne deri. Som bemærket i sektion 4.1 var hærdetiden for konvektionsprøven 70 minutter længere end IR, og det er kendt, at Tg er påvirket af hærdetemperatur og -tid ved den herdetemperatur, derfor kan 7 ° C-forskellen klart redegøres for. Desuden kunne den korte tid mellem skæring af vandstråler og potentielt iboende fugtighedsniveauer let tænde for variationen i prøverne. En 48-timers tørringsprocedure ville typisk blive anvendt til prøver, men dette blev ikke udført for disse prøver som beskrevet i 4.3.2.

Forskel i målt Tg og datablad Tg

MTM 44-1 datablad bestemmer, at tør Tg ved E 'Onset er 190 ° C, og fra diskussioner med Cytec blev denne særlige batch forstået at være 194 ° C. Prøver, der blev hærdet inden for denne eksperimentelle rapport, opnåede et gennemsnit på 175 ° C (IR) og 182 ° C (konvektion), som stadig er lavere end referencen 190 ° C. Ikke desto mindre opfattes dette ikke som et problem, da det vides, at mange faktorer påvirker glasovergangstemperatur inden for DMA-test. Det forstås, at Cytec-reference SACMA SRM 18R-94-fremgangsmåde til DMA-analyse, hvilket forstås at antyde en opvarmningshastighed på 5 ° C / min - den opvarmningshastighed, der også anvendes inden for denne metode. Derfor kan primære forskelle være opstået fra manglen på konditionering af prøver. Prøver blev ikke konditioneret som tidligere nævnt, da dette primært er en sammenlignende undersøgelse. Dette kan typisk tage 48 timer i et varmt, tørt miljø, og det er almindeligt kendt, at fugtighed kan sænke Tg af kompositter. En lille forskel i masse blev observeret i alle prøver efter test (ca. 0.12 - 0.15%), og det er uklart, om dette ville have en så markant ændring fra den angivne databladværdi.

Figur 4.2 - Udgangseffekt til opvarmningsmodul til IR-hærdning

DMA Testafvigelser

Eventuelle bemærkelsesværdige undladelser fra proceduren, der kræves for ASTM D7028, skal bemærkes, og det er derfor vigtigt at genkende en afvigelse fra afsnit 10, 'Tilstandsning' af prøver. Den anbefalede procedure er at konditionere i op til 48 timer og derefter forsegle prøver i en fugtbestandig beholder. Da formålet med denne analyse var at tilvejebringe komparative resultater i stedet for absolutte resultater, blev dette ikke anset for nødvendigt. Prøverne blev skåret med vandstråle, håndtørret og fik derefter lov til at tørre i et varmt soligt område i 3 timer. Prøver blev vejet før og efter test som anbefalet, derefter blev en prøve fra hver batch testet på en ændrende måde, så eventuelle effekter af fugt fra det omgivende miljø ville blive delt i resultaterne. En forskel på 0.006g blev bemærket før og efter test af prøver, men denne variation blev taget over en kort tidsperiode i modsætning til den anbefalede 48-times konditionering.

Fleksibel testning

Fra tabel 3.1 kan det ses, at der er forskelle i modul og styrke mellem begge batches prøver. Modulet er gennemsnitligt højere i de konvektive prøver med 3.8GPa. Selvom dette endnu ikke er bekræftet med materialeleverandøren, skyldes det sandsynligvis den øgede tid ved høje temperaturer som omtalt i afsnit 4.3.

Det er bredt kendt, at porøsitetsniveauer kan have en markant indflydelse på ydeevnen af ​​kompositmaterialer, især de egenskaber, der er matrix / off-aksedomineret, såsom bøjningstestning (selvom virkningerne potentielt kunne begrænses af det anvendte vævede materiale). Derfor har højere porøsitetsniveauer sandsynligvis bidraget til den lavere styrke af de konvektive prøver med en gennemsnitlig reduktion på 57MPa.

I betragtning af alle disse aspekter er forskellene mellem prøverne sandsynligvis minimale eller ikke-eksisterende, hvis der blev foretaget en nøjagtig sammenligning, hvorved komponentopvarmningshastighederne er identiske.

Uoverensstemmelser mellem fleksible test

Der var små ændringer i understøttelsespanelet under testningen af ​​begge batches fra et span: tykkelsesforhold på 32 for de konvektive prøver til 30.8 for IR-prøverne. Dette ville resultere i et lille fald i bøjningsstyrke for IR-prøverne, men virkningen er lille, og bøjningsstyrke for IR-prøverne vil stadig forblive markant højere. Faktisk førte det højere harpiksindhold i IR-prøverne til et større antal harpiksrygge på overfladen og dermed en potentielt større målt tykkelse (med Vernier-målere) end det, der er repræsenteret i de tørre konvektionsprøver. Som et resultat kan denne øgede tykkelse reducere bøjningsstyrken og modulet lidt (da det er kvadratisk i beregningen af ​​spænding) og bringe det meget tæt på de konvektive prøver.

konklusioner

Konklusionerne trukket fra denne undersøgelse er:

  • En sammenligning i materialegenskaber kan påvises mellem IR og konvektionshærdning, da der kan redegøres for små forskelle inden for denne test:
  • Selvom Tg og bøjningsmodul for de konvektive prøver er højere (gennemsnit af 7.36 ° C og 3.72GPa), skyldes dette sandsynligvis en forlænget tid ved forhøjet temperatur sammenlignet med IR-prøven og potentielle fugtighedsvariationer i prøverne.
  • Selvom IR-prøvernes bøjningsstyrke er højere (gennemsnit af 57MPa), skyldes dette sandsynligvis et højere tomrumsniveau i sammenlignende konvektionsprøver.
  • IR-hærdning har vist en evne til nøjagtigt at kontrollere temperaturer inden for et OOA-rumfarvekulstoffiberlaminat med cirka 4.5mm tykkelse.
  • Det er vist, at hærde ved anvendelse af en konvektionsovn ikke er en passende og glem-metode, hvor programmerede opvarmningshastigheder ikke er repræsentative for den opvarmningshastighed, som delen oplever. IR's evne til at reagere hurtigt på temperaturvariation sikrer en stærkt forbedret evne til at matche delstemperatur til den tilsigtede temperatur.

Ansvarsfraskrivelse

Denne information er baseret på tekniske data, som Ceramicx mener er pålidelige på dette tidspunkt. Det er genstand for revision, når der opnås yderligere viden og erfaring. Ceramicx påtager sig intet ansvar for nøjagtighed, fuldstændighed eller tredjeparts brug eller resultaterne af oplysninger, apparater, produkter eller processer, der er afsløret.

Login

Tilmelde

Tilmeld