CAE壓縮成型優(yōu)化纖維強(qiáng)化復(fù)材成型條件

狹義來(lái)說(shuō)，纖維強(qiáng)化復(fù)材指的是高分子復(fù)材，其基本組成分為纖維數(shù)組和高分子基材。纖維主要負(fù)責(zé)承受負(fù)載，提高復(fù)材的剛性和強(qiáng)度；高分子基材則負(fù)責(zé)固定和保護(hù)纖維，并提供復(fù)材韌性及其他需求，如：耐腐蝕性和耐熱性。纖維強(qiáng)化復(fù)材可以是熱固性塑料也可以是熱塑性塑料，過(guò)去主要以Epoxy和PU等熱固性塑料為主，因?yàn)槠渚哂休^佳的機(jī)械性質(zhì)。近年來(lái)由于材料性能提升、輕量化和環(huán)保法規(guī)的要求，以及成型周期和產(chǎn)能的需求，PP、PA等熱塑性復(fù)材逐漸取代熱固性復(fù)材。但不論是哪種基材，纖維強(qiáng)化復(fù)合材料一般可生產(chǎn)出片材半成品，如：熱固的SMC、BMC、預(yù)浸料或熱塑的GMT，然后再直接壓縮成型制成指定形狀的產(chǎn)品。

壓縮成型是一種高產(chǎn)量及高壓力的加工方法，適合用來(lái)制造成型復(fù)雜且高強(qiáng)度的纖維強(qiáng)化復(fù)材，被廣泛應(yīng)用在汽車部件，如：保險(xiǎn)桿、引擎外殼、擾流板及其他更小更復(fù)雜的零件。通常是將預(yù)熱的成型材料置入開(kāi)放加熱的母模中，合模后透過(guò)公模施加壓力迫使材料填滿整個(gè)模穴，維持壓力直到產(chǎn)品熟化或固化后開(kāi)模即可得到產(chǎn)品。與轉(zhuǎn)注成型或射出成型相比，壓縮成型的優(yōu)點(diǎn)在于能夠以相對(duì)低的成本生產(chǎn)大型的復(fù)雜產(chǎn)品，并且產(chǎn)生較少?gòu)U料，因此適合較昂貴的材料；此外，其成型的壓力分布也比較均勻。然而，其缺點(diǎn)是不同模次間的產(chǎn)品一致性較差，毛邊的問(wèn)題也較難被控制，且并非所有的產(chǎn)品類型都適用。一般來(lái)說(shuō)，壓縮成型除了質(zhì)量上的規(guī)范外，成形條件通常會(huì)注意幾個(gè)重點(diǎn)：1)需要的原料量 2)適當(dāng)?shù)募訜峄蚶鋮s技術(shù) 3)壓縮所需要的力 4)壓縮時(shí)間。過(guò)多的原料會(huì)造成壓縮困難及嚴(yán)重毛邊，原料不足則會(huì)造成產(chǎn)品缺陷或發(fā)生翹曲；加熱或冷卻設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)使產(chǎn)品成型周期過(guò)長(zhǎng)，壓縮力或時(shí)間不足則可能導(dǎo)致成品無(wú)法達(dá)到適當(dāng)?shù)男螤睢?/p>

Moldex3D 壓縮成型，不僅可自動(dòng)的建立壓縮區(qū)域，并透過(guò)精靈模式簡(jiǎn)單的完成壓縮條件和壓縮行程的設(shè)定(如圖一及圖二)。壓縮成型模塊也提供完整的壓縮分析結(jié)果，透過(guò)三維模擬與可視化技術(shù)，真實(shí)呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)難以觀察到的成型過(guò)程(如圖三)。對(duì)于壓縮力等常見(jiàn)的觀察重點(diǎn)，Moldex3D壓縮成型模塊也提供壓縮力響應(yīng)和溫度、壓力分布等結(jié)果，幫助纖維強(qiáng)化復(fù)材進(jìn)一步達(dá)成成型條件優(yōu)化。

圖1 產(chǎn)品模型與壓縮區(qū)域

圖二 壓縮條件設(shè)定與壓縮行程

圖三 不同壓縮百分比的流動(dòng)波前時(shí)間

圖四 溫度與壓力分布

圖五 壓縮力響應(yīng)