Naharding van koolstofvezelverwarming met verschillende elementen

AUTEUR	DATUM GECREEËRD	VERSIE	DOCUMENT NUMMER
Conor Newman	18 juli 2018	V1.1	CCII-00129

Introductie

Een bedrijf is geïnteresseerd in het verwarmen van het oppervlak van een composietstuk na het uitharden. Het stuk moet binnen 230 seconden worden verwarmd tot ongeveer 15 ° C.

Materialen

De uitgeharde composiet in deze test is een met koolstofvezel versterkte epoxyhars met totale afmetingen van 250 mm x 130 mm x 3.8 mm.

Verwarmingselement(en)

Voor elke test werden verschillende verwarmingselementen gebruikt:

• 6 x 800 W zwart FFEH (keramisch volledig vlak element hol) Wattdichtheid = 44.8 kW / m2
• 4 x 2 kW QTL-buizen (kwartswolfram) Wattdichtheid = 56 kW / m2
• 4 x 1.5 kW QHL-buizen (kwartshalogeen) Wattdichtheid = 42 kW / m2

Methode

Het composietmateriaal werd onder een specifieke reeks variërende verwarmingselementen geplaatst. De bovenkant van het composiet werd direct verwarmd door de elementen, en een aantal thermokoppels van het type K werden bevestigd aan de bovenkant van het composiet om de oppervlaktetemperatuur vast te leggen. Eén t / c K werd ter referentie op het bodemoppervlak geplaatst. De experimentele opstelling is te zien in figuur 1.

Resultaten

Alle resultaten van de verschillende tests worden zowel grafisch als in een tabel in deze sectie weergegeven.

Figuren 2, 3 en 4 tonen de resultaten van het verwarmen van het composiet op een afstand van 100 mm.

Met keramische FFEH bereikte het composiet een maximale temperatuur van 227 ° C in 40 seconden.

• Met QTL-buizen bereikte het composiet een maximale temperatuur van 200 ° C in 65 seconden.
• Met QHL-buizen bereikte het composiet een maximale temperatuur van 170 ° C in 80 seconden.

Na het verkrijgen van deze resultaten was het duidelijk dat de keramische elementen met lange golf veruit het meest geschikt waren om het oppervlak van deze composiet te verwarmen. De afstand tussen het element en de composiet zou echter moeten worden verkleind om binnen 230 seconden aan de vereiste verwarming van 15 ° C te voldoen.

Figuren 5 en 6 tonen de resultaten van de tests met verminderde afstand.

• Op 60 mm bereikte het composiet een maximale temperatuur van 280 ° C in 30 seconden. Het bereikte 230 ° C in 16-18 seconden.
• Op 50 mm bereikte het composiet een maximale temperatuur van 350 ° C in 25 seconden. Het bereikte 230 ° C in 12-14 seconden.

Opgemerkt moet worden dat bij temperaturen hoger dan 250 ° C de tape op hoge temperatuur die de thermokoppels op zijn plaats hield begon te smelten, met mogelijk scheeftrekkend resultaat.

Tabel 1 geeft de resultaten van de hele test weer. Het geeft aan dat een reeks van 6 x 800 W zwarte FFEH-elementen, 50 mm boven de composiet, voldoende is om te voldoen aan de vereisten van het verwarmingsrecept van de klant.

Conclusie

• Na het testen van elk type verwarmingselement (keramische holle, kwart gallon wolfraam, kwarts halogeen) op een vaste afstand (100 mm) bleek dat de keramische holten het best geschikt waren om het oppervlak van een composiet te verwarmen.
• De QTL- en QHL-buizen zorgden voor een betere verwarming van de onderkant van het composiet. Dit werd verwacht, omdat deze korte golfelementen worden gebruikt bij het harden van een composiet om penetratieve verwarming te verschaffen.
• De keramische (lange golf) elementen verbruikten het grootste deel van de thermische straling om het bovenoppervlak van het composiet te verwarmen.
• 100 mm was een te grote afstand tussen de elementen en het composiet om de vereiste temperatuur te bereiken. 50 mm was een geschikte afstand.

---