Plastics_9_2014

ТЕМА НОМЕРА /ВЕСЬ СПЕКТР ЛИТЬЯ П Л А С Т И К С № 9 ( 1 3 8 ) 2 0 1 4 Heating Technology for Thermoplastic Composites Markus Thurmeier, Alexander Stock Fiber-reinforced plastic composites play a key role in future mobility. The biggest challenge at present is to develop material systems and pro- cesses that permit economic and efficient use of materials for large series production. The prospective solution here is represented by application of thermoplastic polymer matrixes which however require special approach to the heating process. тивно применяться для нагрева даже самых маленьких заготовок. Заготовки сложной конструкции Толщина современных заготовок, как правило, одинакова на всех участках. Однако создание прочных облегченных конструкций, подвергающихся нагрузкам в разных пло- скостях, возможно только с использованием заготовок переменной толщины [2]. Совре- менные инфракрасные системы позволяют осуществлять выборочный нагрев отдельных зон разнотолщинных заготовок за счет неза- висимого контроля. Так, различные зоны могут нагреваться с задержкой по времени в результате группировки устройств в неза- висимые блоки (рис. 5). Расстояние между верхним и нижним пределами нагрева, по- казаннымина графике, в оптимальном случае минимизируется. Заготовки со сложной структурой распре- деления участков различной толщины (рис. 6) можно нагревать только за счет индивиду- ально разработанных систем нагревателей с полностьюнезависимыми рабочими зонами. В случае использования стандартных реше- ний неизбежно возникнет необходимость ограничивать длительность нагрева, чтобы самые тонкие участки не подвергались воз- действию очень высокой температуры. Од- нако если в будущем удастся оптимизировать теплостойкость применяемых материалов, то длительность нагрева стандартных систем может стать сравнимой с показателями спе- циализированных комплексов. В настоящее время нагрев с помощью инфракрасного излучения может эффектив- но использоваться при переработке органо- листов и органолент с термопластичными матрицами, обеспечивая гибкость, эконо- мичность и стабильность технологического процесса. Специализированные системы такого типа, разработанные для конкретных задач, способны работать с множеством ма- териалов и заготовками различной толщины. При этом ограничения, накладываемые тех- нологией нагрева, можно преодолеть за счет оптимизации материалов, что в перспективе позволит расширить область применения пластмасс, армированных волокном. Ведущиеся разработки, касающиеся как материа- лов, таки технологических процессов, позволят по- высить гибкостьиспользо- вания таких композитов, а также идеально адаптиро- вать производимые детали для конкретных задач. Все это даст возможность бо- лееширокого применения облегченных конструкций в создании новых транс- портных средств. Литература 1. Flemming M., Ziegmann G., Roth S. Faserverbundbauweisen — Halbzeuge und Bauweisen. Springer Verlag, Berlin Heidelberg, 1996. 2. Rettenwander T., Fischlschweiger M., Steinbichler G. Computational structural tailoring of continuous fibre reinforced polymer matrix composites by hybridisation of principal stress and thickness optimisation. Composite Structures 108 (2014), р. 711-719. 3. Wang P., Hamila N., Boisse P. Thermoforming simulation of multilayer composites with continuous fibres and thermoplastic matrix. Composites Part B, 52 (2013), р. 127-136. 4. Sadighi M., Rabizadeh E., Kermansaravi F. Effects of laminate sequencing on thermoforming of thermoplastic matrix composites. Journal of Materials Processing Technology, 201 (2008), р. 725-730. Рисунок 5. График работы двух независимых блоков установки для инфракрасного нагрева заготовок сложной конструкции Мощность нагрева P, температура T Мощность нагрева P, температура T Центр Поверхность P излучатель вкл. P излучатель выкл. P излучатель вкл. P излучатель выкл. T макс T мин T макс T мин Инфракрасное излучение Задержка включения t вкл. 1 t вкл. 2 t вкл. 3 t вкл. 4 t вкл. 1 t вкл. 2 t вкл. 3 t выкл. 1 t выкл. 2 t выкл. 3 t выкл. 1 t выкл. 2 ∆ T 1 ∆ T 2 ∆ T 3 ∆ T 4 ∆ T 1 ∆ T 2 ∆ T 3 Время нагрева материала Рисунок 6. Сложная заготовка из органолистов и лент, армированных однонаправленным волокном Органолист Лента Время нагрева материала w w w . p l a s t i c s . r u 35