Materiais compósitos avançados Notas de aula (xv): processos e técnicas de moldagem

Apr 02, 2025

Deixe um recado

1. Processos e técnicas de moldagem

Quando aquecido na temperatura de moldagem, o plástico acrílico transparente se torna macio e flexível, permitindo que ele seja formado em quase qualquer forma. Após o resfriamento, mantém a forma formada. Para folhas finas, a flexão a frio em uma curvatura única é possível se o raio de flexão for pelo menos 180 vezes a espessura da folha. Excedendo esses limites durante a flexão a frio aplica tensão excessiva à superfície plástica, criando pequenas rachaduras ou fissuras conhecidas como ‌ Robanting‌.

2. Aquecimento

Use luvas de algodão para evitar deixar as impressões digitais na superfície macia. Recomenda todo o papel de proteção e adesivo da folha de acrílico antes de aquecer. Se a folha estiver empoeirada ou suja, lave -a com água e enxágue bem. Seque suavemente com um pano macio e absorvente.

‌ Aqueça o acrílico à temperatura recomendada pelo fabricante para obter resultados ideais. Use um forno de ar forçado com uma faixa de temperatura de 120 a 374 graus F (49-190 graus). O superaquecimento pode causar bolhas de superfície, comprometendo a qualidade óptica.

‌ Para aquecimento uniforme, suspenda as folhas verticalmente usando grampos de mola presas às bordas e pendure -as em um rack (Figura 90). Para folhas menores ou sem área de borda suficiente, coloque a folha em um rack coberto com feltro macio ou flanela. Garanta o fluxo de ar adequado ao redor da folha.

news-640-407

Figura 90: Suspendendo folhas de acrílico

Para pequenos projetos (por exemplo, tons de lâmpada): use um forno de cozinha. Lâmpadas de calor infravermelhas espaçadas 7 a 8 polegadas (18 polegadas da folha) podem aquecer uniformemente as folhas finas.

3. Moldagem

O plástico acrílico requer pressão mínima durante a moldagem, para que moldes simples de madeira, madeira compensada ou gesso pressionados sejam suficientes para curvas básicas. As curvas complexas ou compostas podem exigir plástico ou gesso reforçado.

Verifique se a superfície do molde é perfeitamente lisa, lixando e cobrindo -o com tecido macio (por exemplo, flanela externa ou feltro de bilhar). O molde deve se estender além das linhas de acabamento da parte e incluir disposições para manter o plástico aquecido firmemente contra o molde durante o resfriamento. Ressiga as peças quebradas com fita adesiva, cera ou óleo o interior para evitar a aderência de plascões e enchimento com lastes. Uma vez endurecido, as áreas ásperas lisas e cubra com tecido macio para criar um molde reutilizável.

4. Métodos de moldagem

4.1 Formação simples de curvatura

Aqueça a folha para a temperatura recomendada, retire da fonte de calor e coloque -a sobre o molde preparado. Pressione o plástico aquecido delicadamente no molde e prenda ou prenda -o no lugar até esfriar (10 a 30 minutos). Não force-cool.

4.2 Formação de dobra composta

Utilizado para formas complexas (por exemplo, copas de aeronaves ou tampas de luz de ponta de asa), esse método requer equipamento especializado. Técnicas comuns incluem:

4.3 Formação de alongamento
O acrílico pré -aquecido é mecanicamente esticado sobre um molde. Mantenha a espessura uniforme, pois algumas seções se estendem mais do que outras.

4.4 morre masculino e feminino
Usa moldes masculinos/femininos caros correspondentes. A folha aquecida é colocada entre as matrizes, que fecham até que o plástico esfrie.

4.5 Modelo em forma de formação de vácuo
Usado para dosséis de aeronaves: um modelo de recorte é conectado a uma caixa de vácuo. A folha de acrílico aquecida é fixada sobre o modelo. O ar é evacuado da caixa, permitindo que a pressão externa do ar para forçar o plástico através da abertura do modelo. A tensão superficial molda a cúpula.

4.6 Formação de vácuo feminina
Para formas não-domésticas: Coloque um molde feminino abaixo da folha aquecida. Evaciar o ar da cavidade do molde, forçando o plástico a se conformar com o molde.

5. Corte e perfuração

5.1 Corte de folha

‌ cortes retos‌: use uma serra circular de solo oco com dentes laterais para bordas lisas. Corte dentro de 1/16 polegada do tamanho final e depois lixem a precisão usando um tambor ou lixadeira de correia.

5.2 perfuração

Ao contrário dos metais moles, os plásticos acrílicos têm uma condutividade térmica do pão, exigindo um gerenciamento cuidadoso de calor durante a perfuração. Para orifícios profundos, o resfriamento é essencial e a ‌ ‌ ‌ ‌water-solúvel em corte de óleo ‌ é um líquido de arrefecimento ideal, pois não degradam o plástico.

Os bits de perfuração usados ​​para acrílico devem ser precedentes afiados ‌ sem cortes ou rebarbas que poderiam acabar com o acabamento da superfície. Como ilustrado na Figura 91, a ponta da broca deve ser moída com um ‌Larger incluiu ângulo‌ em comparação com os usados ​​para metais moles. Além disso, o ângulo ‌Rake deve ser definido como zero ‌ para ativar ‌scraping‌ (em vez de cortar), minimizando a adesão do chip.

news-640-387

Figura 91: Twist Brill com ângulo de 150 graus para acrílico

O Unibit® patenteado foi projetado para furos em pára -brisas e janelas de aeronaves. Como mostrado na Figura 92, ele pode cortar orifícios que variam de ‌1/8 a 1/2 polegada ‌1⁄/ 32- incrementos de polegada‌, produzindo orifícios suaves e limpos com rachaduras de tensão‌ em torno das bordas.

news-640-379

Figura 92: acrílico de perfuração unibit®

6. ligação adesiva
‌ Adesivos polimerizáveis ​​‌ são formulações em que um catalisador é adicionado a um líquido viscoso de monômero-polímero para acelerar o endurecimento rápido. Exemplos incluem ‌Ps -30 ®‌ e ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ ‌weld-on 40®‌, que são adequados para unir todos os tipos de plexiglas®, folhas de fundição acrílica e peças moldadas a partir de petores de pelásticos. As articulações geralmente podem ser manuseadas com 4 horas ‌ da montagem. Para resistência ideal, permita ‌24 horas‌ antes de submeter a articulação ao estresse. Esse método garante ligações duráveis ​​e de alta resistência para materiais acrílicos. Deixe -me saber se você precisar de detalhes adicionais!

 

7. Aplicações adesivas
PS -30 ® e as juntas 40® WELD-ON RETEM ALEMENTE APENÇÃO E ESTABILIDADE DE COLOR Após a exposição ao ar livre. Esses adesivos formam ligações claras e transparentes do tipo gel, tornando-as essenciais para aplicações em que a cor e a integridade visual da articulação são críticas.

PS -30 ® e Weld-on 40® devem ser aplicados em temperaturas não abaixo de 65 graus F (18,33 graus). Se a cura for realizada em ambientes internos abaixo de 65 graus F (18,33 graus), o tempo de endurecimento aumentará substancialmente e a força da articulação resultante diminuirá.

O adesivo deve ser preparado em estrita conformidade com os índices especificados do fabricante, garantindo uma mistura completa. Use recipientes de mistura de vidro limpo ou polietileno, pois recipientes ou ferramentas inadequadas podem introduzir descoloração ou interferir na cura. Devido à sua vida útil extremamente curta (aproximadamente 45 minutos), PS misto -30 ® e Weld-on 40® devem ser usados ​​imediatamente após a preparação. Pré-montar todos os componentes antes de misturar o adesivo para minimizar a perda de tempo durante a aplicação. Para a trabalhabilidade ideal, despeje o adesivo em juntas dentro de 20 minutos após a mistura. Para alcançar a força máxima da costura, a ligação adesiva deve permanecer livre de bolhas. Normalmente, permitir que o adesivo misto descanse por 10 minutos antes que a aplicação permita que as bolhas subam para a superfície. Se formar bolhas dentro da junta, elas poderão ser cuidadosamente levantadas usando um pequeno fio não-cobre ou uma ferramenta semelhante; No entanto, minimize os distúrbios para a camada adesiva após o derramamento.

As técnicas de preenchimento de lacunas são adequadas apenas para Plexiglas® transparente, materiais acrílicos ou costuras ocultas. Para juntas discretas em Plexiglas® ou acrílicos coloridos, os componentes devem caber firmemente usando ranhuras em V fechadas, juntas de bunda ou bordas radiadas.

A fita adesiva pode ser usada para criar modelos de ligação, desde que a superfície adesiva não entre em contato com a camada adesiva da fita. Isso é facilmente alcançado colocando uma tira de fita de celofane sobre o lado adesivo da fita adesiva. A seleção cuidadosa da fita é crítica: os adesivos nas fitas de celofane padrão podem inibir o PS -30 ® e a cura de Weld-On 40®. Sempre teste os sistemas de fita nas juntas da amostra antes da produção para confirmar a compatibilidade.

Os adesivos polimerizáveis ​​encolhem durante o endurecimento. Para compensar, o adesivo derramado recentemente deve encher levemente a articulação. O excesso de material pode ser usinado após a cura total (24 horas) se os requisitos estéticos exigirem. Aplique apenas a pressão de contato durante a ligação para garantir que o adesivo permaneça confinado à junta.

As bolhas tendem a subir para o topo da camada adesiva em juntas cheias de lacunas. Se removido durante o processamento, eles não apresentam problema. Evite o uso de ferramentas de cobre, pois os íons de cobre podem interromper a polimerização.

8. Reparo
Sempre que possível, substitua em vez de reparar o plástico acrílico que foi amplamente danificado. Uma seção cuidadosamente corrigida nunca será igual a uma nova peça, opticamente ou estruturalmente. No primeiro sinal de desenvolvimento de trincas, perfure um pequeno orifício (#30 ou 1⁄⁄ 8- bit de perfuração de polegadas) na extremidade extrema da rachadura, como mostrado em ‌Figure 93‌. Isso interrompe a propagação de rachaduras e distribui a tensão em uma área mais ampla. Para pequenas rachaduras, a perfuração para bloquear a rachadura pode ser suficiente até que a substituição ou um reparo permanente seja viável.

 

news-640-203

Figura 93: Crack Stop-Drilling

(Toda a tensão inicial causando os concentrados de rachadura no ponto A, promovendo a expansão da rachadura. Perfuração de um pequeno orifício (A1) no ponto final da rachadura com uma tensão de redistribuição de bits #30 ou 1⁄8 ". Cada rachadura originária de orifícios ou aberturas deve ser perfurada de maneira semelhante.)

9. Limpeza

Enquanto os plásticos oferecem vantagens sobre o vidro no uso de aeronaves, eles não têm dureza da superfície do vidro. Exercite os cuidados durante a manutenção para evitar arranhões ou danos na superfície. Plásticos limpos com água ampla e sabão suave, usando um pano limpo, macio e sem areia, esponja ou mãos nuas. Evite gasolina, álcool, benzeno, acetona, tetracloreto de carbono, extintores de fogo, líquidos de degelo, diluentes de tinta ou sprays de limpeza de janelas, pois suavizam o plástico e induzem rachaduras.

Nunca esfregue os plásticos com um pano seco, pois isso arrisca arranhões e gera cargas estáticas que atraem poeira. Depois de remover sujeira e graxa, aplique uma cera comercial de alta qualidade se não houver arranhões significativos. Aplique cera em uma camada fina e uniforme e lustre suavemente com um pano macio para um acabamento polido.

10. Polimento
Não tente polimento manual ou polimento até que as superfícies estejam limpas. Use rodas macias de algodão ou fã de flanela. Os arranhões leves podem ser abordados, esfregando vigorosamente a área afetada com um pano limpo mergulhado em uma mistura de giz de tereisia ou um pano úmido revestido com limpador automotivo. Remova o resíduo do limpador com um pano seco e macio. Observe que os plásticos de acetato de acrílico e celulose são termoplásticos; O polimento prolongado gera calor de atrito, suavizando a superfície e causando distorção visual.

11. Instalação do para -brisa
Os painéis de substituição devem corresponder ao material originalmente usado pelo fabricante da aeronave. Os plásticos transparentes variam amplamente na expansão das propriedades-térmicas, fragilidade de baixa temperatura, resistência à UV, integridade da superfície, etc. Consulte ‌mil-hdbk -17, plásticos para aeronaves, Parte II: Materiais de vidro transparentes (disponível no escritório do governo) para especificações detalhadas. A substituição de materiais por propriedades diferentes pode levar a problemas operacionais, pois os fabricantes selecionam materiais com base nessas características críticas.

12. Procedimentos de instalação
Ao substituir os painéis, siga o método de instalação do fabricante de aeronaves. Enquanto os detalhes variam de acordo com o tipo de aeronave, siga estes princípios:

       1,‌Evite ajuste forçado‌: Nunca deforme painéis de plástico para encaixar os quadros. Se um painel de substituição resistir à instalação, substitua -o ou aqueça suavemente todo o painel para remodelar. Idealmente, corte e instale painéis à temperatura ambiente.

       2,‌Gerenciamento de estresse‌: Não sujeite o plástico à tensão compressiva excessiva durante o aperto ou aparafusamento. Porcas/parafusos demais além de 1, 000 PSI arrisque os danos. Aperte as nozes firmemente e depois recue em uma curva completa para manter a tensão ajustável dos dedos.

       3,‌Precauções de hardware‌: Use espaçadores, colares, arruelas de ombros ou porcas de trava para evitar parafusos de força. Retire as quantidades originais de hardware (parafusos, arruelas, etc.), conforme especificado. Para instalações rebitadas, verifique se o espaçamento adequado para evitar a tensão induzida por quadros.

      4,‌Integração da junta‌: Instale painéis de plástico com borracha, cortiça ou juntas semelhantes em juntas impermeáveis, amortecem vibrações e distribua a tensão compressiva.

      5,‌Expansão térmica‌: O plástico se expande/contrata significativamente mais do que os canais de metal. Instale os painéis de pára-brisa em canais com profundidade suficiente (mínimo de 1⅛ polegadas) e um espaço de 1⁄ 8- polegada na base do canal para evitar o destacamento durante a contração a frio ou deformação induzida por carga.

      6,‌Projeto de orifício‌: Para instalações de parafuso/rebite, orifícios de perfuração 1⁄ 8- polegada superdimensionados e centralizados para evitar a ligação ou rachaduras da borda. Buracos com fenda são recomendados.

Texto completo concluído

Fonte "Composites Frontier" Site público