مشکلات رایج در قالب‌گیری SMC و راه‌حل‌های آن چیست؟

فرآیند قالب‌گیری SMC به یکی از روش‌های محبوب در تولید قطعات کامپوزیتی سبک و با استحکام بالا تبدیل شده است که در صنایع هوافضا، حمل‌ونقل، مواد ساختمانی و ساخت‌وساز با صرفه‌جویی در انرژی کاربرد دارد. این فرآیند بازدهی بالا و کیفیت مناسبی دارد، اما با چالش‌های تولیدی خاصی در فرآیند قالب‌گیری SMC نیز مواجه است.

آلودگی قالب

آلودگی قالب یک مشکل رایج است که باعث کاهش کیفیت سطوح محصول می‌شود. بقایای فرآیند قالب‌گیری قبلی، رزین نپخته یا آلاینده‌های خارجی ممکن است به سطح قالب بچسبند و باعث ایجاد نقص‌های سطحی شوند که شامل لکه‌های سطحی، بافت نامنظم یا ناسازگار سطحی و سایر عیوب می‌شوند.

تمیزکاری منظم و کامل قالب امری حیاتی است. باید از عوامل تمیزکننده سازگار با مواد SMC برای برداشتن ایمن رسوبات روی سطح قالب بدون آسیب رساندن به آن استفاده شود. استفاده از مواد باکیفیت قالب‌سازی برای ایجاد عامل رهاسازی که لایه‌ای محافظ تشکیل دهد، می‌تواند در پوشاندن قالب به منظور تسهیل تمیزکاری مؤثر باشد. همچنین می‌توان تمیزکاری‌های متداول‌تری را برنامه‌ریزی کرد تا آلودگی زودتر شناسایی شود و از تجمع آن جلوگیری شود.

حباب در محصولات نهایی

حباب‌ها عیب دیگری هستند که بر ظاهر کلی و یکپارچگی ساختاری محصول نهایی تأثیر می‌گذارند و در قالب‌گیری SMC به وضوح دیده می‌شوند. اکثر حباب‌ها به دلیل وجود رطوبت در مواد اولیه، اختلاط نامناسب ترکیبات SMC یا به دام افتادن هوا در قالب ایجاد می‌شوند. در کاربردهای حساس مانند قطعات هوافضا یا تجهیزات فرآوری شیمیایی، حباب‌ها می‌توانند استحکام را به شدت کاهش داده و منجر به شکست فاجعه‌بار شوند.

راه‌حل با مدیریت صحیح مواد اولیه آغاز می‌شود. مواد SMC را در محیطی تمیز و خشک نگهداری کنید و به‌طور ایده‌آل قبل از استفاده، مواد را خشک کنید تا رطوبت آنها حذف شود. بهینه‌سازی فرآیند اختلاط نیز می‌تواند به اطمینان از توزیع یکنواخت الیاف و رزین و همچنین محدود کردن هوای به دام افتاده در SMC کمک کند. تغییر پارامترهای فرآوری قالب به منظور افزایش یا کاهش دما و فشار نیز می‌تواند در دگازکردن SMC و اجازه دادن به هوای به دام افتاده برای خروج قبل از پخت کامل ماده مؤثر باشد. در نهایت، برای محصولات با تقاضای بالا، استفاده از سیستم‌های قالب‌گیری کمکی خلاء به طور قابل توجهی میزان بروز حباب در قالب‌گیری را کاهش می‌دهد.

عدم دقت ابعادی

مشخص کردن دقیق ابعاد مورد نیاز بسیار مهم است، به‌ویژه در قطعات SMC. این ابعاد همچنین باید بسیار دقیق باشند، زیرا سایر قطعات باید به‌درستی روی قطعه تولیدشده نصب شوند. عدم دقت در ابعاد معمولاً به فرسودگی قالب، نوسانات دمای پخت یا تفاوت در ضخامت مواد نسبت داده می‌شود. این امر به‌راحتی می‌تواند منجر به مشکلاتی در زمان مونتاژ شود و همچنین ضایعات کلی تولید را در صنایعی مانند تولید تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی یا پروژه‌های زیرساختی افزایش دهد.

اختلافات تولید را دور کنید. برای حفظ مشخصات هدف، به‌طور مکرر قالب‌ها را ارزیابی و کالیبره کنید و اطمینان حاصل کنید که یاتاقان‌های کنترلی سالم باقی بمانند. دمای پخت را نظارت کرده و تنظیم کنید و نوسانات آن را باریک نگه دارید، زیرا تغییرات می‌تواند منجر به جمع‌شدگی غیرقابل پیش‌بینی شود. یکنواختی لایه‌ها را با اعمال واحدهای اندازه‌گیری و تضمین یکنواختی لایه‌ها حفظ کنید. ارزیابی‌های محصول پس از قالب‌گیری باید با استفاده از معیارهای کالیبره شده خاص انجام و ثبت شوند تا نواقص شناسایی و اصلاح گردند.

توزیع نامناسب الیاف

در فرآیند SMC، تمرکز اصلی بر روی استحکام و دوام در توزیع الیاف قرار دارد. توزیع ضعیف ناشی از تراکم ناهمگون الیاف در مخلوط بیش از حد، یا جریان نامناسب الیاف در هنگام ساخت قالب است. این امر منجر به نگرانی بیشتر در مورد محصولات ناقص و کاربردهای منطقه‌ای حساس از محصول در بارها و استحکام مانند عناصر حمل‌ونقل یا وسایل ورزشی و تفریحی می‌شود.

ادغام صحیح الیاف باید به سمت دستیابی به بهینه‌سازی کامل مرحله اختلاط هدایت شود. استفاده از واحدهای اختلاط باید متناسب با حجم محموله باشد، در حالی که از واحدهای پردازنده که برای حداقل کردن اختلاط بیش از حد طراحی شده‌اند انتخاب می‌شود. برخی از تنظیمات طراحی قالب باید به منظور بهبود جریان مواد انجام شود و آرایش‌های متوازن درگاه‌ها و کانال‌های جریان باید لحاظ گردد. قالب‌گیری توزیع‌کننده در حفره ساخت، کنترل فشار قالب و نرخ جریان باید به کار گرفته شوند تا ادغام مطلوب الیاف حاصل شود. به طور مرئی، تعادل الیاف از نوع رشته‌های برش خورده با پراکندگی خوب و کیفیت بالاتر باید استفاده شود تا محصول مورد نظر به دست آید.

پخت ناتمام

پخت ناقص منجر به آسیب به سازه‌ها و قطعات و همچنین تأثیر بر استحکام آنها می‌شود. معمولاً دلیل پخت ناقص، رعایت نادرست قوانین و رویه‌های مربوط به دمای پخت و زمان بسته شدن قالب یا استفاده از مواد بهینه‌سازی نشده است. برای تکمیل فرآیند پخت، شرایط مورد استفاده باید متناسب با نوع خاصی از SMC مورد استفاده باشد. تمام قالب‌ها باید نه تنها قادر به رسیدن به دمای مورد نیاز باشند، بلکه در طول چرخه پخت نیز بتوانند آن دما را حفظ کنند. در صورتی که قطعات ضخیم یا پیچیده باشند، باید زمان بسته شدن قالب افزایش یابد. فقط از مواد SMC که به‌درستی در بسته‌بندی درزگیر شده و ذخیره شده‌اند تا از بدتر شدن فرمولاسیون جلوگیری شود، استفاده شود و همچنین از عوامل پخت مؤثر بهره گرفته شود.

قطعات در حال پردازش باید تحت آزمون‌های تصادفی قرار گیرند تا خواص دیگری که نشان‌دهنده پایان فرآیند پخت هستند، ارزیابی شوند و نه خواصی که برای کاربرد استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، باید آزمون تا خرابی در مقاطع کوچک انجام شود، همچنین استحکام کششی باید اندازه‌گیری شود تا از رسیدن به مقدار مورد نیاز اطمینان حاصل شود.