En sammenligning av bruken av konveksjonsvarme og infrarød oppvarming ved autoklaveherding av karbonfiberkompositter

IRs evne til å reagere raskt på temperaturvariasjon sikrer en sterkt forbedret evne til å matche delstemperatur til tiltenkt temperatur.
BIDRAGSYTERE DATE LAGET VERSJON
Findhan stamme; Conor Newman 18 juli 2018 V1.0

En sammenligning av bruken av konveksjonsvarme og infrarød oppvarming ved autoklaveherding av karbonfiberkompositter

Oppsummering

Denne artikkelen beskriver den systematiske undersøkelsen av sammenligningene mellom en tradisjonell konveksjonsovn og et nytt infrarødt (IR) oppvarmingssett når det brukes til herding av et ut av autoklave karbonfiber / epoksylaminat. To karbonfiberpaneler av romfart ble herdet, ett ved bruk av IR-oppvarming og ett med en konveksjonsovn. IR-herdeprofilen fulgte den tiltenkte herdeplanen mye mer nøyaktig enn konveksjonskuren med god temperaturregulering av gjennomgående tykkelse, noe som demonstrerer at standard konveksjonsovnsherding ikke er en passende og glemme prosess som vanligvis antas. Prøver ble kuttet vannstråle og evaluert ved bruk av dynamisk mekanisk analyse og bøyetesting for å sammenligne fysiske egenskaper. Glassovergangstemperaturen og bøyningsmodulen til konveksjonsherdede prøve ble funnet å være høyere (gjennomsnitt på henholdsvis 7.36 ° C og 3.72 GPa): det foreslås at dette skyldes en utvidet herdetid for konvektiv metoden (ytterligere 70 minutter) og potensielt på grunn av fuktighetsvariasjon i prøver under testing. Bøyningsstyrken til IR-prøvene var 57 MPa høyere (gjennomsnitt) på grunn av høye porøsitetsnivåer i konveksjonsprøven, igjen på grunn av en utvidet periode med lav harpiksviskositet assosiert med dårlig kontroll i en konveksjonsovn. IR har således vist meget god evne til å nøyaktig kontrollere herding av karbonfiberkompositter.

Ceramicx vil rette en takk til Kemfast PASS og Cytec for å ha gitt materiale til denne testen.

Introduksjon

Behovet for å bevege seg bort fra de mye dokumenterte ulempene ved bruk av autoklaver for herding av sammensatt harpiks har hatt et økt fokus på out of autoclave (OOA) metoder og materialer, spesielt innen luftfartssektoren de siste årene. Til dags dato bruker de fleste OOA-harpikssystemer en form for konveksjonsovn for herding og oppnå de nødvendige materialegenskapene. Illusjonen av en slik tilnærming er at dette er en "pass og glem" -teknikk der en ønsket rampehastighet og herdetemperatur er programmert i kontrolleren og prosessen fullføres.

Mange ingeniører styrer fra et tilbaketrukket termoelement, typisk plassert under delen eller et vanskeligere å varme opp området, og denne avlesningen har en tendens til å være spesielt forskjellig fra lufttemperatur, temperaturer på materialoverflaten og temperaturer plassert gjennom hele tykkelsen. Mens den eventuelle oppholdstemperatur for denne hengende termoelementet på delen kan nå den tiltenkte herdetemperatur, har en oppvarmingshastighet som delen har blitt utsatt for å være betydelig forskjellig fra den programmerte oppvarmingshastigheten. Disse avvikene kan resultere i for høye / utilstrekkelige strømningstider for harpiks som fører til tørre laminater) eller overdreven / utilstrekkelig tid ved herdetemperaturen. For å bekjempe dette blir herdeplanene ofte finjustert basert på et delmateriale / masse, verktøymateriale / masse og sekkeanordninger og forskyvninger som er innebygd i systemet. Selv om dette er et helt akseptabelt middel for å oppnå en god kur, kan det ta en utviklingsperiode å etablere offset.

Infrarød herding har vist evnen til raskt og nøyaktig å varme opp et bredt spekter av materialer, ved å bruke energien til direkte å varme opp en målrettet del og begrense energi ineffektivitet. Selv om IR-herding i utgangspunktet vil kreve noe arbeid med å sette opp parametrene for prosessen, har det blitt antatt at dette ikke er forskjellig fra nøyaktig kontroll av konveksjonskurer, foreslått ovenfor. Denne studien prøvde derfor å sammenligne bruken av konveksjon og IR ved herding av et OOA-karbonfiber / epoksylaminat. Interessant nok har det lenge vært mistanke om at IR-herding også gir en forbedret evne til å fjerne porøsitet fra et laminat på grunn av den vibrasjonsmessige karakteren av energioverføringen når den kommer til et materiale, men dette er ikke en del av omfanget av denne første undersøkelsen. Omfanget av denne studien er å begynne å sammenligne de to herdemetodene med sikte på å bygge innledende data om de resulterende materialegenskapene. Det ble forstått fra begynnelsen av at dette ikke ville være en uttømmende testplan.

Velge evalueringskriterier

Et bredt spekter av metoder kan potensielt brukes for å evaluere de fysiske egenskapene som følger av de to herdemetodene. Imidlertid, da den primære funksjonen til oppvarming er å sette i gang polymer tverrbinding, vil det være fornuftig å fokusere testing på harpiksdominerte egenskaper. Følgelig ble dynamisk mekanisk analyse (DMA) og bøyetesting valgt ved de primære metodene for fysisk testing av materialene med en påfølgende sammenligning av resultater med data logget under kurene. DMA-testing gir en god forståelse av glassovergangstemperaturen (Tg) for polymerer, og en lignende Tg ville indikere en lignende grad av herding. Blektesting ble valgt som en enkel metode for å indusere strekk-, trykk- og skjærkrafter til prøver og ville gi en indikasjon på bidragets helbredelse til belastning i flere modus. De fleste matriseevalueringstester i kompositter er til en viss grad subjektive og ikke fullt ut kvantifiserbare i forhold til resultatene av en test. Derfor er likhet i metoden det primære middel til sammenligning.

Metode

Den foreslåtte testveien vil gi en indikasjon på sammenligninger av IR-herding kontra konvektiv herding og de resulterende materialegenskapene. Metoden ville bare søke å gi en grunnleggende sammenligning, og det ble forstått fra starten av at analysen ikke ville være omfattende - bare et middel som en informert diskusjon kunne starte. Metoden som ble utført var:

  1. Laminer to karbonfiber / epoksypaneler
  2. Kurer ett panel ved hjelp av IR
  3. Herd ett panel ved hjelp av konveksjonsvarme
  4. Eksempler på vannstrålesnitt
  5. Gjennomfør testing av dynamisk mekanisk analyse (DMA)
  6. Gjennomfør bøyetesting
  7. Analyser resultatene

Forberedelse av laminat

Verktøy

Ettersom de fysiske testene krever flate prøver, ble et flatt panel produsert med begge metodene og det samme verktøyet. En 12 mm tykk Invar-plate ble brukt til testing for å gjenskape materialer som ble brukt innen luftfartsindustrien. Figur 2.1 viser invarverktøyet før laminering.

Figur 2.1 - Invarverktøy brukt til fremstilling av prøver av flat karbonfiber

Materiale

Denne studien prøvde å analysere bruken av IR-herding sammenlignet med konvektiv herding.

Målet med denne studien var å bevise at IR-herding kan tilby potensielle forbedringer i behandlingen av kompositter med høy verdi sammenlignet med konvektiv oppvarming. Ut av autoklaver (OOA) var forhåndsreglene målrettet som applikasjonen som mest sannsynlig vil dra nytte av dette.

Et antall vanlige OOA-preger ble på kort liste som potensielle materialer som skal brukes for testprogrammet, som fremhevet i tabell 2.1. Denne tabellen er ikke uttømmende, men viser en prøve av herding av forhåndsperger med høyere temperatur som er tilgjengelige for OOA. applikasjoner.

Tabell 2.1 - Potensielle OOA-forhåndsregler for laminatene
Produsent 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 herding av pre-preg-systemer er tilgjengelige for OOA-applikasjoner. Antallet lett tilgjengelige pre-pre-systemer som herder ved 180 ° C er imidlertid sterkt redusert. Slike pre-pregs har en tendens til å være forbeholdt applikasjoner innen romfart og har følgeskapasitet og minimale bestillingsmengder som betyr at mange er uegnet for småskala-testing. Det ble antatt at 180 ° C ville være en mer utfordrende temperatur for å oppnå enhetlighet i temperaturen gjennom komponenter enn 120 ° C, og dermed, hvis god utjevning av temperaturer kan påvises ved denne verdien, ville lavere temperaturer være enda mer rett frem. (Faktisk har herding på 120 ° C siden blitt testet og vist seg å være ekstremt nøyaktig ved bruk av IR-oppvarming som ligner metodene beskrevet i denne rapporten.)

Cytec MTM 44-1 ble valgt som en forknapp for dette prosjektet på grunn av sin høye ytelse og typiske luftfartsapplikasjoner. Videre tilbød Cytec prøvemateriell til prosjektet gjennom Kemfast PASS og Ceramicx er takknemlige for denne rausheten. Pre-preg ble levert i vevvev ved 285 g / m2.

Oppsett og avbulking

Hvert lag for de foreslåtte laminatene ble kuttet måle 250 mm x 130 mm og plassert på verktøyet.

To lag ble først plassert på verktøyet, fulgt av en 2 minutters avlusning. 30 ytterligere lag ble plassert etterfulgt av en 5 minutters debulk. De resterende syv lag ble deretter plassert (vendt over for å opprettholde et balansert laminat) og en siste 30 minutters avlusing ble utført før sluttbagging og herding.

Bagging Layout

Vakuumsekkingssekvensen ble definert for å maksimere effektiviteten av IR-herden. Siden IR er en retningsgivende energi, oppstår tap når en gjenstand plasseres mellom varmekilden og det målrettede materialet. Derfor oppstår tap på grunn av vakuumposer, frigjøringsfilmer, skrelldeler, pustestoffer osv., Og dette er faktisk sant for enhver herdingmetode, da slike materialer fungerer som isolatorer for den målrettede harpiksen. Ceramicx har omfattende data om de isolerende virkningene av hvert materiale som ble brukt i komposittbehandling, inkludert avvik i produsent, produktfarge, temperaturtoleranse, etc. Følgelig ble det bestemt at oppsettet ville bruke kantpusting med bare frigjøringsfilmen og vakuum posen på plass mellom varmekilden og pre-preg. I dette tilfellet anbefales også en ikke-perforert utgivelsesfilm av pre-preg-produsenten, men dette er ikke alltid tilfelle.

Laminatet ble forseglet med tetningstape dekket i frigjøringsfilm som fungerte som en kantdemning som omgir pre-preg, som anbefalt av pre-preg-produsenten. Skrellag som virket mens kanten puste medium overlappet det laminerte med 5 mm og ble koblet via pustestoff til vakuumkilden.

Materialer som ble brukt var:

• Vacuum Bag - Vac Innovation VACleaseR1.2
• Ikke-perforert utgivelsesfilm - Vac Innovation VACleaseR1.2 • Breather Fabric - Vac Innovation VACB4 polyester
• Skrellag - Nylon
• Tetningsmasse - Vac Innovation VACsealY-40

Oppsettet for vakuumbagging ble konstruert som anbefalt i pre-preg-produsentens tekniske datablad, hvorav et ekstrakt kan sees i figur 2.2. Dette ble gjentatt for begge metodene for å sikre konsistens.

Figur 2.2 - Oppsett av kantpusten som anbefalt av Cytec

Cure tidsplan

Den målrettede kurerplanen for MTM 44-1 kan sees i tabell 2.2. Det kan sees at den anbefalte rampetakten er 1-2 ° C per minutt. 1.5 ° C per minutt ble derfor valgt som medianverdi i dette området.

Tabell 2.2 - Den anbefalte kureringssyklus, hentet fra det tekniske databladet

Herding oppsett

Oppsettet som ble brukt for å herde IR-prøvene, benyttet en kombinasjon av hule keramiske elementer og kvartshalogenrør for å sikre optimal temperaturutjevning gjennom karbonfiberprøven, som vist i figur 2.3. De nøyaktige detaljene i denne herdeplanen forblir den immaterielle eiendommen til Ceramicx og blir derfor ikke offentliggjort. Imidlertid kan grafiske utganger av registrerte temperaturer sees i figur 3.1.

Den konvektive prøven ble herdet i en liten konveksjonsovn ved Ulster University og grafiske utganger er vist i figur 3.2. (P7)

Figur 2.3 - Et eksperimentelt IR-oppsett

Resultater

Resultatene oppnådd under undersøkelsen er detaljerte i dette avsnittet. Resultatene presenteres for herdeprosessen i avsnitt 3.1, dynamisk mekanisk analyse (DMA) i kapittel 3.2 og bøyetesting i avsnitt 3.3.

herding

Figur 3.1 viser herdeprofilen tilknyttet IR-panelet og figur 3.2 viser opptakene fra konveksjonsovnen.
Figur 3.3 viser IR-temperaturene (internt tatt som et omtrentlig gjennomsnitt av begge målinger) med de konvektive temperaturene. Det kan tydelig bemerkes at det er store forskjeller i avlesninger i konveksjonsprøven på grunn av den indirekte påføringen av varme sammenlignet med IR.

Figur 3.1 - Temperaturene som er registrert i IR-herdet panel, holdt seg veldig godt til den tiltenkte herdeplanen
Figur 3.2 - Temperaturene som ble registrert i konvektive herdepanel, var forskjellige fra den ideelle oppvarmingsplanen på 1.5 ° C / minutt på grunn av en dårlig lufttemperaturregulator
Figur 3.3 - Omtrentlig overleggstemperatur mellom IR-herding (rød) og konveksjon (lilla og oransje) viser at konveksjonskuret varte omtrent 70 minutter lenger enn IR.

DMA-testing

Dynamisk mekanisk analyse (DMA) -testing brukes jevnlig for å karakterisere profilen til polymerer når de blir utsatt for varme og belastning.

Testen ble utført i samsvar med ASTM D7028-07 'Glassovergangstemperatur (DMA Tg) av Polymer Matrix Composites ved Dynamic Mechanical Analyse (DMA). Maskinen som ble brukt var en TA Instruments Q800, som vist i figur 3.4. Tabell 3.1 viser de viktigste testbetingelsene som er utført på TA Instruments Q800 DMA Machine.

Figur 3.4 - TA Instruments DMA-testapparat med en sammensatt prøve lastet i dobbelt uttakstilstand.
Tabell 3.1 - DMA-testforhold
Machine TA Instruments Q800
Mote DMA flerfrekvens - Stamme
Test Temp Ramp / Freq Sweep
Klemme Dobbel utkragning
amplitude 15 mikrometer
Soak Time 5 min
Endelig temperatur 250 ° C
Rampfrekvens 5 ° C / min
Frekvens enslig
Frekvens 1 Hz

Figur 3.5 viser en grafisk utgang av de typiske DMA-resultatene der Storage Modulus-kurven (E ') kan sees i grønt, Tap Modulus i blått og Tan Delta i rødt. Tabell 3.2 viser deretter de numeriske utgangene fra analysen, med Tg-tall sitert fra Storage Modulus Onset og Tan Delta-toppen.

Figur 3.5 - DMA-analyse av typisk IR-herdet prøve
Tabell 3.2 - Resultatene fra DMA-testen viser et noe høyere Tg (7.36 ° C gjennomsnitt) for de konvektive prøvene enn for IR-herdede prøvene.

Fleksibilitetstesting

3 punkt bøying (3PB) i henhold til ASTM D7264 'Standard Test Method for Flexural Properties of Polymer Matrix Composite Materials' ble utført for å identifisere viktige fysiske egenskaper for de herdede spesifikasjonene. Testingen ble utført ved Ulster University ved bruk av en Instron 5500R. Et eksempel på oppsettet før testing kan sees i figur 3.6.

Figur 3.6 - 3PB-testing av sammensatt prøve

Data generert fra 5 prøver av Convective curried kompositter og 5 prøver av IR-herdet kompositt ble samlet til en stress-belastningskurve og kan sees i henholdsvis figur 3.2 og 3.3. (P7)

Figur 3.7 - Stress - belastningskurven for konvektive - herdede prøver testet under 3PB forhold
Figur 3.8 - Stress - belastningskurven for infra-herdede prøver testet under 3PB forhold.

Etter analyse ble dataene filtrert for å beregne modulen fra den rettlinjede delen av Stress - Strain-kurven. Hellingen av kurven ble ekstrahert mellom 150MPa og 500MPa. Tabell 3.1 viser Modulus og Flexural Stress for begge metodene.

Tabell 3.3 - De konvektive prøvene viste en høyere modul, men IR-prøvene viste en høyere bøyningsstyrke.

Det er viktig å merke seg at det var mindre forskjeller mellom prøvene som sannsynligvis var årsaken til disse avvikene og er diskutert nærmere i kapittel 4.0.

De ødelagte prøvene kan sees i figur 3.9.

Figur 3.9 - IR-prøver (øverst) og konvektive prøver (nedenfor) etter destruktiv testing

Diskusjon

Varme profil nøyaktighet

Fra figur 3.3 kan det sees at det var betydelige forskjeller i herdeplanene som utvilsomt førte til forskjeller i fysiske egenskaper. For eksempel forble den konvektive prøven i ovnen 70 minutter lenger enn IR-prøven og har åpenbare effekter på ikke bare total behandlingstid, men også egenskaper som fibervolumfraksjon (FVF) og Tg. Videre, på den konvektive prøven, ble termoelementet plassert i posen på siden av verktøyet og potensielt kan ha blitt isolert litt av pusten, noe som førte til at høyere temperaturer ble opplevd (f.eks. Ved 180 ° C) i noe lengre tid enn dataene indikerer - igjen kan dette påvirke verdier som Tg.

Konveksjon som en Fit & Glem-metode

Ingeniører har en tendens til å merke konveksjonsovner som en "pass og glem" -teknologi der en hvilken som helst harpiks effektivt kan kureres. Selv om dette til en viss grad er sant, er det veldig tydelig at den tiltenkte herdeprofilen ikke er den samme som herdeprofilen som delen opplever, som det fremgår av figur 3.3. IR-kuren har vist meget god nøyaktighet i kontrollen av temperaturene under laminatet (dvs. på verktøyet), midt i laminatet og på den øvre overflaten. Imponerende nok var dette med en rask oppsetting og bidrar absolutt til å avbøle illusjonen om at komposittkomponenter lett kan herdes i en konveksjonsovn.

Utvilsomt kan avvikene i konveksjonsovnen bli innsnevret og en mer representativ herdeprofil opprettet, men det vil fortsatt være forskyvninger som skal programmeres i og betydelige etterslep sammenlignet med IR-herding. IR-herding har mye raskere respons på disse variansene, ettersom det er en direkte oppvarmingsmetode, og reduserer dermed den totale behandlingstiden og energien som brukes.

Det er også viktig å merke seg at betydelig raskere oppvarmingshastigheter kan oppnås med IR enn med konveksjon, og er begrenset i denne studien av den anbefalte hastigheten for fjerning av tomrom fra den tidligere pre-produsenten. Ceramicx har data om oppvarmingshastigheter for forskjellige verktøy for romfartøyer og er størrelsesordrer større enn anbefalt for dette harpikssystemet.

eksoterm

Kontroll av eksoterm er en annen potensiell nyttig egenskap til bruken av IR til herding av kompositter. Når du bruker pyrometre på overflaten av kompositt for å kontrollere herdetemperaturer, kan kvartshalogenvarmere raskt slå av eller begrense strøm i tilfelle at harpikseksoterm øker herdetemperaturen utover det anbefalte herdeplan. Dette vil være betydelig raskere enn noen reduksjon i temperatur som kan oppnås med en konveksjonsovn, men effekten er ukjent i denne testen.

Harpiksinnhold

Etter herding av begge paneler, kunne det tydelig sees at for mye harpiks ble trukket fra prøven herdet i konveksjonsovnen, til tross for at begge laminatene ble bulket og poset på samme måte, med solid frigjøringsfilm og kontrollert kantpust ved bruk av skrell -pust og pust. Det resulterende tørrere laminatet fra konveksjonsovnen skyldes sannsynligvis forskjellige strømningsegenskaper under oppvarmingsfasen av herden. Selv om samtaler med pre-pre-produsenten ikke har blitt ført, er det sannsynlig at harpiksstrømmen er kritisk under oppvarmingsfasen til 130 ° C før 2-timers opphold ved denne temperaturen. Den dårlige kontrollen av konveksjonsovnen hindret muligheten for å kontrollere harpiks i begge laminater og derav de høyere porøsitetsnivåene sett i figur 4.1

Figur 4.1 - IR-prøve (til venstre) viste en ekstremt god overflatebehandling og veldig lite synlig porøsitet gjennom tykkelsen, mens den konvektiv herdede prøven (til høyre) viste tydelig synlige nivåer av porøsitet.

DMA og glassovergangstemperatur

Sammenligning av Tg i IR- og konveksjonsprøver

Gjennomsnittlig Tg oppnådd med IR-prøver var 175 ° C og 182 ° C med konveksjonsprøver. Selv om en lavere Tg i dette eksperimentet kan indikere en ufullstendig kur, er det høyst usannsynlig gitt de målte temperaturer innenfor IR-oppsettet. Det kan derfor med sikkerhet sies at denne forskjellen skyldes den utvidede ovnherdetiden assosiert med den konvektive prøven og piggetemperaturene i den. Som bemerket i avsnitt 4.1, var herdetiden for konveksjonsprøven 70 minutter lengre enn IR og det er kjent at Tg er påvirket av herdetemperatur og tid ved den herdetemperatur, derfor kan det tydelig redegjøres for 7 ° C forskjellen. Videre kan den korte tiden mellom skjæring av vannstråle og potensielt iboende fuktighetsnivå lett forklare variasjonen i prøvene. Typisk vil en 48-timers tørkeprosedyre bli brukt for prøver, men dette ble ikke utført for disse prøvene, som beskrevet i 4.3.2.

Forskjell i målt Tg og datablad Tg

MTM 44-1 databladet bestemmer at Dry Tg ved E 'Onset er 190 ° C og fra diskusjoner med Cytec ble denne spesielle sats forstått å være 194 ° C. Prøver herdet i denne eksperimentelle rapporten oppnådde et gjennomsnitt på 175 ° C (IR) og 182 ° C (konveksjon), som fremdeles er lavere enn referansen 190 ° C. Ikke desto mindre oppleves dette ikke å være et problem da det er kjent at mange faktorer påvirker glassovergangstemperatur innen DMA-testing. Det er underforstått at Cytec-referanse SACMA SRM 18R-94-metoden for DMA-analyse som forstås å antyde en oppvarmingshastighet på 5 ° C / min - oppvarmingshastigheten også anvendt i denne metoden. Derfor kan primære forskjeller ha oppstått fra mangelen på kondisjonering av prøver. Prøver ble ikke betinget som tidligere nevnt, da dette først og fremst er en sammenlignende studie. Typisk kan dette ta 48 timer i et varmt, tørt miljø, og det er allment kjent at fuktighet kan senke Tg av kompositter. En liten forskjell i masse ble observert i alle prøver etter testing (ca. 0.12 - 0.15%), og det er uklart om dette ville ha en så markant endring fra den oppgitte databladverdien.

Figur 4.2 - Effektutgang for varmemodul for IR-herding

DMA Testing Avvik

Eventuelle bemerkelsesverdige utelatelser fra prosedyren som kreves for ASTM D7028 bør bemerkes, og det er derfor viktig å gjenkjenne et avvik fra avsnitt 10, "Kondisjonering" av prøver. Den anbefalte prosedyren er å kondisjonere i opptil 48 timer, og forsegle deretter prøver i en fukttett beholder. Ettersom målet med denne analysen var å gi komparative resultater i stedet for absolutte resultater, ble dette ikke ansett som nødvendig. Prøvene ble kuttet vannstråle, håndtørket og fikk deretter tørke i et varmt solfylt område i 3 timer. Prøver ble veid før og etter tester som anbefalt, deretter ble en prøve fra hver batch testet på en forandrende måte, slik at eventuelle effekter av fuktighet fra omgivelsene ville bli delt i resultatene. En forskjell på 0.006 g ble observert før og etter testing av prøver, men denne variasjonen ble tatt over en kort tidsperiode i motsetning til den anbefalte konditioneringen på 48 timer.

Fleksibilitetstesting

Fra tabell 3.1 kan man se at det er forskjeller i modul og styrke mellom begge partier av prøver. Modulen er høyere i gjennomsnittet av konvektive prøver med 3.8 GPa. Selv om dette ennå ikke er bekreftet med materialleverandøren, skyldes det sannsynligvis den økte tiden ved høye temperaturer som omtalt i kapittel 4.3.

Det er allment kjent at porøsitetsnivåer kan ha en betydelig innflytelse på ytelsen til komposittmaterialer, spesielt de egenskapene som er matriks / off-aksedominert, så som bøyetesting, (selv om effektene potensielt kan begrenses av det vevde materialet som brukes). Derfor vil sannsynligvis høyere porøsitetsnivå ha bidratt til lavere styrke av konvektive prøver med en gjennomsnittlig reduksjon på 57MPa.

Tatt i betraktning alle disse aspektene, vil forskjellene mellom prøvene sannsynligvis være minimale eller ikke-eksisterende hvis det ble foretatt en nøyaktig sammenligning der komponentoppvarmingshastighetene er identiske.

Avvik i bøyelig testing

Det var små endringer i støttespennet under testingen av begge partiene fra et spenn: tykkelsesforhold på 32 for de konvektive prøvene til 30.8 for IR-prøvene. Dette vil medføre en liten reduksjon i bøyestyrke for IR-prøvene, men effekten er liten og bøyestyrke for IR-prøvene vil fortsatt være betydelig høyere. Faktisk førte det høyere harpiksinnholdet i IR-prøvene til et større antall harpiksrygger på overflaten og dermed en potensielt større målt tykkelse (med Vernier-bremser) enn det som representeres i tørrkonveksjonsprøvene. Som et resultat kan denne økte tykkelse redusere bøyestyrken og modulen litt (da den er kvadratisk i beregningen av spenning) og bringe den veldig nær konvektive prøvene.

Konklusjoner

Konklusjonene trukket fra denne studien er:

  • En sammenligning i materialegenskaper kan påvises mellom IR og konveksjonsherding da små forskjeller i denne testen kan redegjøres for:
  • Selv om Tg og bøyningsmodul for de konvektive prøvene er høyere (gjennomsnitt på 7.36 ° C og 3.72 GPa), skyldes dette sannsynligvis en utvidet tid ved forhøyet temperatur sammenlignet med IR-prøven og potensielle fuktighetsvariasjoner i prøvene.
  • Selv om fleksibilitetsstyrken til IR-prøvene er høyere (gjennomsnitt på 57MPa), skyldes dette sannsynligvis et høyere tomromsnivå i sammenlignende konveksjonsprøver.
  • IR-herding har vist en evne til å nøyaktig kontrollere temperaturer i et OOA-karbonfiberlaminat i luftfart av omtrent 4.5 mm tykkelse.
  • Det er vist at herding ved bruk av konveksjonsovn ikke er en passform og glemme-metode med programmerte oppvarmingshastigheter som ikke er representative for oppvarmingshastigheten som delen opplever. IRs evne til å reagere raskt på temperaturvariasjon sikrer en sterkt forbedret evne til å matche delstemperatur til tiltenkt temperatur.

Ansvarsfraskrivelse

Denne informasjonen er basert på tekniske data som Ceramicx mener er pålitelig på dette tidspunktet. Det er gjenstand for revisjon etter hvert som ytterligere kunnskap og erfaring er oppnådd. Ceramicx påtar seg ikke noe ansvar for nøyaktigheten, fullstendigheten eller tredjeparts bruk eller resultatene av informasjon, apparater, produkter eller prosesser som er avslørt.

Logg inn

Melde deg på

Registrere