Note sulla lezione dei materiali compositi avanzati (xv): processi e tecniche di modanatura

Apr 02, 2025

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1. Processi e tecniche di stampaggio

Se riscaldato alla temperatura di stampaggio, la plastica acrilica trasparente diventa morbida e flessibile, permettendo che si forma in quasi tutte le forme. Dopo il raffreddamento, mantiene la forma formata. Per i fogli sottili, è possibile la piegatura fredda in una singola curvatura se il raggio di flessione è almeno 180 volte lo spessore del foglio. Il superamento di questi limiti durante la flessione fredda applica uno stress eccessivo alla superficie di plastica, creando piccole fessure o fessure note come ‌crazing‌.

2. Riscaldamento

Indossare guanti di cotone per evitare di lasciare le impronte digitali sulla superficie morbida. Rimuovi tutta la carta protettiva e l'adesivo dal foglio acrilico prima del riscaldamento. Se il foglio è polveroso o sporco, lavalo con acqua e sciacquare accuratamente. Asciugare delicatamente con un panno morbido e assorbente.

‌ Riscaldare l'acrilico alla temperatura raccomandata dal produttore per risultati ottimali. Utilizzare un forno ad aria forzata con un intervallo di temperatura di 120-374 gradi F (49-190 gradi). Il surriscaldamento può causare bolle di superficie, compromettendo la qualità ottica.

‌ Per riscaldamento uniforme, sospendere i fogli che utilizzano verticalmente morsetti a molla attaccati ai loro bordi e appendili su un rack (Figura 90). Per fogli più piccoli o quelli senza area bordo sufficiente, posizionare il foglio su un rack coperto di feltro morbido o flanella. Garantire un flusso d'aria adeguato attorno al foglio.

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Figura 90: sospendere i fogli acrilici

Per piccoli progetti (ad esempio, paralumi): usa un forno da cucina. Lampade di calore innarsa distanziate a 7-8 pollici di distanza (18 pollici dal foglio) può riscaldare uniformemente i fogli sottili. ‌ Evitare il contatto diretto con acqua calda o vapore, poiché ciò può offuscare l'acrylico.

3. Modanatura

La plastica acrilica richiede una pressione minima durante lo stampaggio, quindi semplici stampi in legno pressato, compensato o intonaco sono sufficienti per le curve di base. Le curve complesse o composte possono richiedere plastica rinforzata o gesso.

Assicurarsi che la superficie dello stampo sia perfettamente liscia levigando e coprendola con tessuto morbido (ad esempio, flanella esterna o feltro di biliardo). Lo stampo dovrebbe estendersi oltre le linee di rivestimento della parte e includere disposizioni per tenere saldamente la plastica riscaldata contro lo stampo durante il raffreddamento. Riempi le parti rotte rotte, cera o olio per prevenire l'adesione del gesso e riempire con gesso. Una volta indurite, aree ruvide lisce e coprire con tessuto morbido per creare uno stampo riutilizzabile.

4. Metodi di stampaggio

4.1 Formante di curva semplice

Scaldare il foglio alla temperatura consigliata, rimuovere dalla fonte di calore e drappeggiare sopra lo stampo preparato. Premere delicatamente la plastica riscaldata sullo stampo e stringere o tenerla in posizione fino a quando non è raffreddata (10-30 minuti). Non forzare la cool.

4.2 Formazione della curva composta

Utilizzato per forme complesse (ad es. Canopie aeronautiche o coperture della luce alare), questo metodo richiede attrezzature specializzate. Le tecniche comuni includono:

4.3 FORMAZIONE ELLAGGIO
L'acrilico preriscaldato è allungato meccanicamente su uno stampo. Mantenere lo spessore uniforme, mentre alcune sezioni si allungano più di altre.

4.4 FORMAZIONE MASCHIE E FEMMILE
Usa costosi stampi maschili/femmine abbinati. Il foglio riscaldato viene posizionato tra le stampi, che si chiudono fino a quando la plastica si raffredda.

4.5 Modello a forma di formazione sotto vuoto
Utilizzato per i baldacchini dell'aeromobile: un modello di ritaglio è fissato a una scatola a vuoto. Il foglio acrilico riscaldato viene bloccato sul modello. L'aria viene evacuata dalla scatola, consentendo alla pressione dell'aria esterna di forzare la plastica attraverso l'apertura del modello. La tensione superficiale modella la cupola.

4.6 Formazione del vuoto femminile
Per le forme non cupole: posizionare uno stampo femminile sotto il foglio riscaldato. Evacua l'aria dalla cavità dello stampo, costringendo la plastica a conformarsi allo stampo.

5. Tagliare e perforare

5.1 taglio del foglio

‌ tagli dritti‌: usa una sega circolare a terra vuota con denti laterali per bordi lisci. ‌ Cuts‌: una sega a banda è l'ideale. Tagliare entro 1/16 pollice della dimensione finale, quindi sabbia a precisione usando una levigatrice per batteria o cinghia.

5.2 perforazione

A differenza dei metalli morbidi, le materie plastiche acriliche hanno una conducibilità termica -poor, che richiede un'attenta gestione del calore durante la perforazione. Per i fori profondi, il raffreddamento è essenziale e l'olio di taglio solubile in acqua è un refrigerante ideale in quanto non degrada la plastica.

I pezzi di perforazione utilizzati per l'acrilico devono essere affilati in modo precisamente senza nick o bara che potrebbero marciare la finitura superficiale. Come illustrato nella Figura 91, la punta del trapano deve essere macinata con un angolo di chilarger incluso rispetto a quelli usati per i metalli morbidi. Inoltre, l'angolo ‌rake deve essere impostato su zero‌ per abilitare ‌scraping‌ (anziché tagliare), minimizzando l'adesione del chip.

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Figura 91: Drill Twist con angolo di 150 gradi per acrilico

La brevettata UNIBIT®‌ è progettata per la perforazione di fori in parabrezza e finestre dell'aeromobile. Come mostrato nella Figura 92, può tagliare fori che vanno da ‌1/8 a 1/2 pollice‌ in ‌1⁄ 32- incrementi di pollici‌, producendo fori lisci e puliti con ‌nO Cracks‌ attorno ai bordi.

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Figura 92: acrilico di perforazione Unibit®

6. legame adesivo
‌ Adesivi polimerizzabili‌ sono formulazioni in cui un catalizzatore viene aggiunto a un liquido di monomero-polimero viscoso per accelerare il rapido indurimento. Esempi includono ‌ps -30 ®‌ e ‌weld-on 40®‌, adatti per legare tutti i tipi di plexiglas®, fogli di fusione acrilici e parti modellate da pellicole plexiglas®. Le articolazioni possono in genere essere gestite ‌within 4 ore di assemblaggio. Per una resistenza ottimale, consentire ‌24 ore ‌ prima di sottoporre l'articolazione allo stress. Questo metodo garantisce legami durevoli e ad alta resistenza per i materiali acrilici. Fammi sapere se hai bisogno di ulteriori dettagli!

 

7. Applicazioni adesive
PS -30 ® e giunti Weld-on 40® mantengono un'eccellente stabilità di aspetto e colore dopo un'esposizione esterna. Questi adesivi formano legami trasparenti e trasparenti, rendendoli essenziali per le applicazioni in cui il colore e l'integrità visiva dell'articolazione sono fondamentali.

PS -30 ® e Weld-on 40® deve essere applicato a temperature non inferiori a 65 gradi F (18,33 gradi). Se viene eseguita la polimerizzazione al di sotto di 65 gradi F (18,33 gradi), il tempo di indurimento aumenterà sostanzialmente e la resistenza articolare risultante diminuirà.

L'adesivo deve essere preparato in stretto conformità con i rapporti specificati del produttore, garantendo una miscelazione approfondita. Utilizzare contenitori di miscelazione in vetro o polietilene puliti, poiché contenitori o strumenti impropri possono introdurre scolorimento o interferire con la polimerizzazione. A causa della loro durata di vaso estremamente breve (circa 45 minuti), PS miscelato -30 ® e Weld-on 40® deve essere utilizzato immediatamente dopo la preparazione. Pre-assemblare tutti i componenti prima di mescolare l'adesivo per ridurre al minimo la perdita di tempo durante l'applicazione. Per una lavorabilità ottimale, versare l'adesivo nelle articolazioni entro 20 minuti dalla miscelazione. Per ottenere la massima resistenza alla cucitura, il legame adesivo deve rimanere libero da bolle. In genere, consentire l'adesivo misto per riposare per 10 minuti prima che l'applicazione consente alle bolle di salire in superficie. Se si formano bolle all'interno dell'articolazione, possono essere sollevate con cura usando un piccolo filo non rame o strumento simile; Tuttavia, ridurre al minimo i disturbi allo strato adesivo dopo aver versato.

Le tecniche di riempimento di gap sono adatte solo per plexiglas® chiaro, materiali acrilici o cuciture nascoste. Per giunti poco appariscenti su plexiglas® o acrilici colorati, i componenti devono adattarsi strettamente usando grove a V chiusi, giunti di testa o bordi radiosi.

Il nastro adesivo può essere utilizzato per creare modelli di legame, a condizione che la superficie adesiva non contatta lo strato adesivo del nastro. Ciò si ottiene facilmente posizionando una striscia di nastro di cellophane sul lato adesivo del nastro di mascheramento. Una selezione attenta del nastro è fondamentale: gli adesivi sui nastri di cellophane standard possono inibire PS -30 ® e Weld-on 40® Curatura. Prova sempre i sistemi di nastro su giunti campione prima della produzione per confermare la compatibilità.

Gli adesivi polimerizzabili si riducono durante l'indurimento. Per compensare, l'adesivo appena versato dovrebbe riempire leggermente l'articolazione. Il materiale in eccesso può essere lavorato dopo la piena indurimento (24 ore) se i requisiti estetici richiedono. Applicare solo la pressione di contatto durante il legame per garantire che l'adesivo rimanga limitato all'articolazione.

Le bolle tendono a salire in cima allo strato adesivo nelle articolazioni piene di gap. Se rimossi durante l'elaborazione, questi non pongono problemi. Evitare l'uso di strumenti di rame, poiché gli ioni di rame possono interrompere la polimerizzazione.

8. Riparazione
Quando possibile, sostituire piuttosto che riparare la plastica acrilica che è stata ampiamente danneggiata. Una sezione accuratamente patchata non equivarrà mai a una nuova parte, sia otticamente che strutturalmente. Al primo segno di sviluppo di crack, perforare un piccolo foro (#30 o 1⁄ 8- pollice bit) all'estremità estrema della fessura, come mostrato in ‌figure 93‌. Ciò interrompe la propagazione della crepa e distribuisce tensione su un'area più ampia. Per le fessure minori, la perforazione per bloccare la crepa può essere sufficiente fino alla sostituzione o una riparazione permanente è possibile.

 

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Figura 93: Crack Stop Fraking

(Tutta la deformazione iniziale che causa i concentrati di fessura nel punto A, promuovendo l'espansione della crepa. Fragando un piccolo foro (A1) all'endpoint della crepa con una deformazione di bit #30 o 1⁄8 ". Ogni crepa originata da fori o aperture dovrebbe essere perforata in modo simile.)

9. Pulizia

Mentre le materie plastiche offrono vantaggi rispetto al vetro nell'uso degli aerei, mancano di durezza superficiale di Glass. Esercizio fisico durante la manutenzione per evitare graffi o danni alla superficie. Positivi puliti con ampia acqua e sapone delicato, usando un panno pulito, morbido, senza grinta, spugna o mani nude. Evita benzina, alcol, benzene, acetone, tetracloruro di carbonio, estintori, fluidi di deicicamento, diluenti per vernici o spray di pulizia delle finestre, poiché questi ammorbidiscono la plastica e inducono il cracking.

Non strofinare mai la plastica con un panno secco, poiché questo rischia di graffi e genera cariche statiche che attirano polvere. Dopo aver rimosso lo sporco e il grasso, applica una cera commerciale di alta qualità se non sono visibili graffi significativi. Applicare la cera in uno strato sottile e uniforme e lucidare delicatamente con un panno morbido per una finitura lucida.

10. lucidatura
Non tentare la lucidatura o la lucidatura manuale fino a quando le superfici sono pulite. Utilizzare ruote morbide di cotone a trama aperta o flanella. I graffi leggeri possono essere affrontati strofinando vigorosamente l'area interessata con un panno pulito immerso in una miscela trementina o un tessuto umido rivestito con detergente per automobili. Rimuovere i residui detergenti con un panno asciutto e morbido. Si noti che la plastica acrilica e di cellulosa acetata sono termoplastiche; Il buffing prolungato genera calore di attrito, ammorbidendo la superficie e causando distorsione visiva.

11. Installazione del parabrezza
I pannelli di sostituzione devono corrispondere al materiale originariamente utilizzato dal produttore di aeromobili. La plastica trasparente varia ampiamente nell'espansione delle proprietà-termiche, alla bassa temperatura, alla resistenza ai raggi UV, all'integrità della superficie, ecc. Fare riferimento a ‌MIL-HDBK -17, Plastics for Aircraft, Parte II: Materiali trasparenti per la glazing (disponibile dall'ufficio di stampa del governo) per le specifiche dettagliate. Sostituire materiali con proprietà diverse può portare a problemi operativi, poiché i produttori selezionano materiali in base a questi tratti critici.

12. Procedure di installazione
Quando si sostituiscono i pannelli, aderire al metodo di installazione del produttore di aeromobili. Mentre le specifiche variano in base al tipo di aeromobile, seguire questi principi:

       1,‌Evita il montaggio forzato‌: Non deformare mai i pannelli di plastica per adattarsi alle cornici. Se un pannello di sostituzione resiste all'installazione, sostituirlo o riscaldare delicatamente l'intero pannello per il rimodellamento. Idealmente, tagliare e installare i pannelli a temperatura ambiente.

       2,‌Gestione dello stress‌: Non soggetto a plastica a un'eccessiva sollecitazione di compressione durante il blocco o il bullone. Nuts/bulloni in eccesso oltre 1, 000 PSI rischia il danno. Stringere saldamente i dadi, quindi indietreggiare di una svolta completa per mantenere la tensione regolabile per le dita.

       3,‌Precauzioni hardware‌: Usa distanziatori, collari, rondelle o sede per evitare bulloni eccessiva. Conservare le quantità hardware originali (bulloni, rondelle, ecc.) Come specificato. Per le installazioni rivettate, garantire una spaziatura adeguata per evitare lo stress indotto dal telaio.

      4,‌Integrazione della guarnizione‌: Installare pannelli di plastica con gomma, tappo o guarnizioni simili a giunti impermeabili, vibrazioni smorzanti e distribuire sollecitazioni di compressione.

      5,‌Espansione termica‌: La plastica si espande/contratti significativamente più dei canali metallici. Installare i pannelli del parabrezza in canali con profondità sufficiente (minimo 1⅛ pollici) e un gap da 1⁄ 8- pollici sulla base del canale per prevenire il distacco durante la contrazione fredda o la deformazione indotta dal carico.

      6,‌Design del foro‌: per le installazioni di bullone/rivet, fori di perforazione 1⁄ 8- pollici di grandi dimensioni e centrati per evitare l'associazione o il cracking del bordo. Si consigliano fori scanalati.

Testo completo completato

Sito Web pubblico "Composites Frontier" Fonte