片狀模塑料(sheet molding compound,SMC)是一種由可增稠的樹脂、短切(和/或連續(xù)的)玻璃纖維增強材料、填料、助劑等組成的,上下兩面覆蓋承載薄膜的片狀復合物。常用的是以不飽和聚酯樹脂為黏結(jié)劑制成的一種模塑料。在不飽和聚酯樹脂中加入增稠劑、無機填料、引發(fā)劑、添加劑和顏料等組分配制成樹脂混合物,浸漬短切纖維或氈片,上下兩面覆蓋PE薄膜,經(jīng)增稠后制得薄片狀模塑料。 ![]() SMC纖維和模塑料 SMC的特性 機械強度高、材料重量輕、耐腐蝕、使用壽命長,絕緣強度高、耐電弧、阻燃、密封性能好,且產(chǎn)品設(shè)計靈活,易規(guī)?;a(chǎn),并有安全美觀的優(yōu)點,具有全天候防護功能,能夠滿足室外工程項目中各種惡劣環(huán)境和場所的需要,克服了室外金屬設(shè)備箱體的易銹蝕、壽命短和隔熱保溫性能差等缺陷。 未固化的預浸料為粘稠狀,不具有性能,實際使用過程需要將其高溫模壓固化,得到高性能PCM制品。對于相同的部件,使用SMC復合材料制作,其質(zhì)量較鋼材輕20%~30%,能夠很好地滿足汽車輕量化的要求。 SMC預浸料能夠增加大量的阻燃填料和其他添加劑,通過合理的配方設(shè)計能夠賦予產(chǎn)品較高的拉伸強度、彎曲強度和沖擊韌性。阻燃填料的添加能夠賦予產(chǎn)品高阻燃性能。 另外,由于SMC獨特的材料組成,賦予了SMC產(chǎn)品高絕緣、耐候性、耐腐蝕等性能。 SMC模壓工藝成型周期短,適合大量生產(chǎn);SMC模壓制品尺寸精準、表面光潔、制品外觀及尺寸重復性好;制品的大小及形狀沒有限制;成型時可預埋相關(guān)嵌件(如螺母、螺栓、鋼板等)。使得SMC材料在汽車的應用逐漸廣泛。 1、重量大大減輕;(大約比相同性能的鋼材部件輕20%-35%); ![]() ![]() 目前SMC材料既可以用在汽車的外飾件,如前圍罩、前散熱器罩等,也可以用在動力電池的托盤、密封蓋等功能產(chǎn)品。隨著材料的應用越來越成熟,以及工藝設(shè)備的革新,產(chǎn)能的提升,必然使得SMC材料在汽車的應用逐漸增加。對于汽車輕量化、現(xiàn)代化和標準化做出突出的貢獻。 SMC模壓成型工藝過程主要工序SMC模壓成型工藝過程,主要有以下幾個工序 : (1)SMC的質(zhì)量檢查 SMC片材的質(zhì)量對成型工藝過程及制品質(zhì)量有很大的影響。因此,壓制前必須了解料的質(zhì)量,如樹脂糊配方、樹脂糊的增稠曲線、玻纖含量、玻纖浸潤劑類型、單重、薄膜剝離性,硬度及質(zhì)量均勻性等。 (2)剪裁 按制品的結(jié)構(gòu)形狀,加料位置,流程決定片材剪裁的形狀與尺寸,制作樣板裁料。剪裁的形狀多為方形或圓形,尺寸多按制品表面投影面積的40%-80%。為防止外界雜質(zhì)的污染,上下薄膜在裝料前才揭去。 (3)設(shè)備的準備 ①熟悉壓機的各項操作參數(shù),尤其要調(diào)整好工作壓力和壓機運行速度及臺面平行度等。②模具安裝一定要水平,并確保安裝位置在壓機臺面的中心,壓制前要先徹底清理模具,并涂脫模劑。加料前要用干凈紗布將脫模劑擦均,以免影響制品外觀質(zhì)量。對于新模具,用前必須去油。 ⑴加料量的確定 每個制品的加料量在首次壓制時可按下式計算:加料量=制品體積×1.8 ⑵加料面積的確定 加料面積的大小,直接影響到制品的密度程度料的流動距離和制品表面質(zhì)量.它與SMC的流動與固化特性、制品性能要求、模具結(jié)構(gòu)等有關(guān)。一般加料面積為40%-80%。過小會因流程過長而導致玻纖取向,降低強度,增加波紋度,甚至不能充滿模腔;過大,不利于排氣,易產(chǎn)生制品內(nèi)裂紋。 ⑶加料位置與方式 加料位置與方式直接影響到制品的外觀,強度與方向性。通常情況下,料的加料位置應在模腔的中部。對于非對稱復雜制品,加料位置必須確保成型時料流同時達到模具成型內(nèi)腔各端部。 加料方式必須有利于排氣。多層片材疊合時,最好將料塊按上小下大呈寶塔形疊置。另外,料塊盡量不要分開加,否則會產(chǎn)生空氣裹集和熔接區(qū),導致制品強度下降。 ⑷其他 在加料前,為增加片材的流動性,可采用100℃或120℃下預熱操作。這一點對成型深拉形制品尤其有利。 當料塊進入模腔后,壓機快速下行。當上、下模吻合時,緩慢施加所需成型壓力,經(jīng)過一定的固化制度后,制品成型結(jié)束。成型過程中,要合理地選定各種成型工藝參數(shù)及壓機操作條件。 ⑴成型溫度 成型溫度的高低,取決于樹脂糊的固化體系,制品厚度,生產(chǎn)效率和制品結(jié)構(gòu)的復雜程度。成型溫度必須保證固化體系引發(fā)、交聯(lián)反應的順利進行,并實現(xiàn)完全的固化。 一般來說,厚度大的制品所選擇的成型溫度應比薄壁制品低,這樣可防止過高溫度在厚制品內(nèi)部產(chǎn)生過度的熱積聚。如制品厚度為25-32mm,其成型溫度為135-145℃。而更薄制品可在171℃下成型。 成型溫度的提高,可縮短相應的固化時間;反之,當成型溫度降低時,則需延長相應的固化時間。成型溫度應在最高固化速度和最佳成型條件之間權(quán)衡選定。一般認為,SMC成型溫度在120-155℃之間。 ⑵成型壓力 SMC成型壓力隨制品結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及SMC增稠程度而異。形狀簡單的制品僅需25-30Mpa的成型壓力;形狀復雜的制品,成型壓力可達140-210Mpa。SMC增稠程度越高,所需成型壓力也越大。 成型壓力的大小與模具結(jié)構(gòu)也有關(guān)系。垂直分型結(jié)構(gòu)模具所需的成型壓力低于水平分型結(jié)構(gòu)模具。配合間隙較小的模具比間隙較大的模具需較高壓力。 外觀性能和平滑度要求高的制品,在成型時需較高的成型壓力。 總之,成型壓力的確定應考慮多方面因素。一般來說,SMC成型壓力在3-7Mpa之間。 ⑶固化時間 SMC在成型溫度下的固化時間(也叫保溫時間)與它的性質(zhì)及固化體系、成型溫度、制品厚度和顏色等因素有關(guān)。 固化時間一般按40s/mm計算。對3mm以上厚制品,有人認為每增加4mm,固化時間增加1min。 由于SMC是一種快速固化系統(tǒng),因此壓機的快速閉合十分重要。如果加料后,壓機閉合過緩,那么易在制品表面出現(xiàn)預固化補斑,或產(chǎn)生缺料、或尺寸過大。在實現(xiàn)快速閉合的同時,在壓機行程終點應細心調(diào)節(jié)模具閉合速度,減緩閉合過程,利于排氣。 某種SMC典型成型周期如下: 壓機開啟7s 制品取出10s 加料20s 模具閉合10s 固化周期 73s ,共計120s。 SMC典型缺陷分析1.SMC材料受熱塑化后,熔融粘度大,在交聯(lián)固化反應完成前,沒有足夠的時間、壓力、和體積使融體充滿模腔。 2.SMC模壓料存放時間過長,苯乙烯揮發(fā)過多,造成SMC模壓料的流動性能明顯降低。 3.樹脂糊未浸透纖維。成型時樹脂糊不能帶動纖維流動而造成缺料。由上述原因所引起的缺料,最直接的解決方法是切料時剔除這些模壓料。 4.加料量不足引起缺料。解決方法是適當增大加料量。 5.模壓料中裹有過多的空氣及大量揮發(fā)物。解決方法有:適當增加排氣次數(shù);適當加大加料面積,隔一定時間清理模具;適當增大成型壓力。 6.加壓過遲,模壓料在充滿模腔前已完成交聯(lián)固化。 7.模溫過高,交聯(lián)固化反應提前,應適當降溫 產(chǎn)品表面上有規(guī)則或不規(guī)則的小孔,其產(chǎn)生部位多在產(chǎn)品頂端和中間薄壁處。 1.SMC模壓料中裹有大量空氣以及揮發(fā)物含量大,排氣不暢;SMC料的增稠效果不佳,不能有效趕出氣體。對于上述引起原因,可通過增加排氣次數(shù)以及清理模具相結(jié)合的方法而得到有效的控制。 2.加料面積過大,適當減少加料面積可得到控制。在實際操作過程中,人為因素也有可能造成砂眼。比如加壓過早,有可能使模壓料裹有的氣體不易排出,造成制品表面出現(xiàn)氣孔的表面缺陷。 3.材料放置過久,流動性下降。
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