गर्म, ग्लास-फाइबर-प्रबलित थर्मोप्लास्टिक के चार्ज से एक बड़े ऑटोमोटिव हिस्से को संपीड़न मोल्ड करना एक गर्म, अपघर्षक कंबल को दबाने जैसा है। जैसे ही सामग्री बहुत अधिक दबाव में बहती है, यह गर्म प्लेटों के खिलाफ पीस जाती है। एक मानक स्टील प्लेटन घिस जाएगा और अपना सपाटपन खो देगा, जिससे भाग की मोटाई में भिन्नता आ जाएगी। प्लेटन को बख्तरबंद किया जाना चाहिए। सही का चयन करनाहीटिंग प्लैटन संपीड़न मोल्डिंग लंबे फाइबर थर्मोप्लास्टिक्सअनुप्रयोगों की मांग के लिए सतह की कठोरता, संरचनात्मक कठोरता और थर्मल एकरूपता पर ध्यान देने की आवश्यकता होती है, खासकर जब डीप-ड्रा ज्यामिति शामिल होती है।
पहनने की चुनौती: अपघर्षक एजेंटों के रूप में ग्लास फाइबर
लंबे फाइबर थर्मोप्लास्टिक्स (एलएफटी) में आमतौर पर वजन के हिसाब से 20-50% ग्लास फाइबर होते हैं, फाइबर की लंबाई 6 से 25 मिमी तक होती है। संपीड़न स्ट्रोक के दौरान, पिघला हुआ पॉलिमर मैट्रिक्स 50-200 बार (5-20 एमपीए) के दबाव में इन कठोर, तेज तंतुओं को प्लेटन की सतह पर ले जाता है। रेशे सूक्ष्म स्क्रेपर्स की तरह काम करते हैं, जो प्लेटन सतह से सामग्री को धीरे-धीरे हटाते हैं। एक नरम या अनुपचारित स्टील प्लेट में उत्पादन के कुछ हफ्तों या महीनों के भीतर खरोंच, खांचे और स्थानीयकृत गड्ढे विकसित हो जाते हैं। परिणामी भाग की मोटाई की गैर-एकरूपता के कारण अस्वीकृत घटक और उपकरण पुनः काम करते हैं।
सतह का सख्त होना: रक्षा की पहली पंक्ति
प्लेटन का चेहरा निहाई है, और बहता हुआ, कांच से भरा पॉलिमर निरंतर हथौड़ा है। इस घर्षण को झेलने के लिए, प्लेटन की सतह को कम से कम 60 रॉकवेल सी (एचआरसी) या लगभग 700-800 एचवी की कठोरता हासिल करनी चाहिए।
आधार सामग्री चयन
प्लेटन की बॉडी आमतौर पर उच्च गुणवत्ता वाले टूल स्टील से निर्मित होती है, जैसे AISI H13 (1.2344), AISI P20 (1.2311), या AISI 4140 पूर्व-कठोर। ये स्टील्स 150-250 डिग्री के सामान्य मोल्डिंग तापमान पर अच्छी तापीय चालकता, मशीनेबिलिटी और आयामी स्थिरता प्रदान करते हैं। हालाँकि, अकेले बेस स्टील एलएफटी अनुप्रयोगों के लिए अपर्याप्त है।
सतह सख्त करने के उपचार
एलएफटी के लिए संपीड़न मोल्डिंग प्लेटन के कामकाजी चेहरे को सख्त करने के लिए तीन सामान्य तरीकों का उपयोग किया जाता है:
| इलाज | गहराई | कठोरता (एचआरसी) | एलएफटी के लिए उपयुक्तता |
|---|---|---|---|
| नाइट्राइडिंग (गैस या प्लाज्मा) | 0.3–0.5 मिमी | 65–70 | मध्यम ग्लास सामग्री (30% से कम या उसके बराबर) के लिए अच्छा है |
| कठोर क्रोम चढ़ाना | 0.05–0.2 मिमी | 65–70 | अच्छा है, लेकिन उच्च बिंदु भार के तहत परत टूट सकती है |
| PVD सिरेमिक कोटिंग (TiN, CrN, AlTiN) | 2-5 µm (0.002–0.005 मिमी) | 80-85 (2000-3000 एचवी तक) | अत्यधिक भरे हुए यौगिकों के लिए उत्कृष्ट (40% ग्लास से अधिक या उसके बराबर) |
nitridingएक प्रसार क्षेत्र का निर्माण करता है जो धीरे-धीरे कठोर यौगिक परत से नरम कोर में संक्रमण करता है, जिससे प्रदूषण को रोका जा सकता है। मध्यम-मात्रा उत्पादन के लिए यह सबसे अधिक लागत प्रभावी विकल्प है।
कठोर क्रोम चढ़ानाउत्कृष्ट घिसाव प्रतिरोध प्रदान करता है लेकिन थर्मल साइक्लिंग के तहत छीलने से बचने के लिए सावधानीपूर्वक किनारे की तैयारी की आवश्यकता होती है।
भौतिक वाष्प जमाव (पीवीडी) कोटिंग्स such as titanium nitride (TiN) or chromium nitride (CrN) provide the highest surface hardness (typically >2000 एचवी) और घर्षण का बहुत कम गुणांक। यद्यपि कोटिंग बेहद पतली (कुछ माइक्रोन) है, यह चिपकने वाले घिसाव और फाइबर खरोंच को काफी हद तक कम कर देती है। सबसे अधिक अपघर्षक, अत्यधिक ग्लास से भरे यौगिकों (उदाहरण के लिए, 50% ग्लास) के लिए, एक पीवीडी कोटिंग अंतिम समाधान है।
संरचनात्मक कठोरता: रिब्ड बैकसाइड डिज़ाइन
एलएफटी मोल्डिंग के लिए आवश्यक उच्च गठन दबाव के तहत {{0}अक्सर 100-200 बार {{3}प्लेटन को झुकने और विक्षेपण का विरोध करना चाहिए। यहां तक कि मामूली उत्तल या अवतल विरूपण (0.1 मिमी के क्रम पर) के परिणामस्वरूप गैर-समान भाग की मोटाई होती है, जहां पतले खंड होते हैं जहां दबाव सबसे अधिक होता है और किनारों पर मोटे खंड होते हैं।
समतलता बनाए रखने के लिए, हीटिंग प्लेट के पिछले हिस्से (बनाने वाली सतह के विपरीत पक्ष) को भारी रिब्ड किया जाना चाहिए। पसलियों को ग्रिड पैटर्न के रूप में ढाला या मशीनीकृत किया जाता है, जिससे अत्यधिक द्रव्यमान जोड़े बिना अनुभाग मापांक बढ़ जाता है। परिमित तत्व विश्लेषण (एफईए) आमतौर पर अपेक्षित क्लैंपिंग बल और मोल्ड ज्यामिति के लिए रिब रिक्ति और मोटाई को अनुकूलित करने के लिए किया जाता है। 50-100 मिमी कुल मोटाई का एक अच्छी तरह से रिब्ड प्लेटन पूर्ण भार के तहत 1-मीटर की अवधि में 0.05 मिमी से कम का विक्षेपण प्राप्त कर सकता है।
डीप-ड्रा मोल्डिंग के लिए थर्मल एकरूपता
डीप-ड्रॉ एलएफटी पार्ट्स {{0}जैसे ऑटोमोटिव रियर सीट शेल, फ्रंट-एंड मॉड्यूल, या बैटरी हाउसिंग {{1} को ऊर्ध्वाधर या निकट-ऊर्ध्वाधर दीवारों में लगातार सामग्री प्रवाह की आवश्यकता होती है। यदि प्लेट की सतह पर गर्म या ठंडे क्षेत्र हैं, तो पॉलिमर असमान रूप से प्रवाहित होगा: गर्म क्षेत्र तेजी से प्रवाह की अनुमति देते हैं, जबकि ठंडे क्षेत्र समय से पहले जमने और अधूरे भरने का कारण बनते हैं।
हीटिंग तत्वों, आम तौर पर कार्ट्रिज हीटरों को व्यावहारिक रूप से जितना संभव हो सके कामकाजी सतह के करीब रखा जाना चाहिए, आमतौर पर सतह से 15-25 मिमी नीचे। यह थर्मल लैग को कम करता है और तापमान सेटपॉइंट परिवर्तनों पर त्वरित प्रतिक्रिया की अनुमति देता है। कार्ट्रिज हीटरों को ज़िगज़ैग या समानांतर पैटर्न में उच्च-गर्मी-हानि वाले क्षेत्रों (उदाहरण के लिए, किनारों के पास और गहरे-खींचे कोनों में) में सख्त दूरी के साथ व्यवस्थित किया जाता है। एकाधिक स्वतंत्र ताप क्षेत्र (आमतौर पर प्रति प्लेटन 3-6 क्षेत्र) निर्दिष्ट किए जाने चाहिए, प्रत्येक का अपना तापमान सेंसर (थर्मोकपल या आरटीडी) और बंद-लूप नियंत्रक हो। यह ज़ोनड कॉन्फ़िगरेशन प्लेटन में अलग-अलग गर्मी के नुकसान की भरपाई करता है और यह सुनिश्चित करता है कि गहरे-ड्रा कैविटी सहित संपूर्ण निर्माण क्षेत्र {{12}लक्ष्य तापमान के ±2 डिग्री के भीतर रहता है।
पार्ट रिलीज के लिए सतही फिनिश
ढले हुए एलएफटी भाग की रिहाई में सुधार के लिए प्लेटन की सतह को बारीक फिनिश (आरए 0.2–0.4 माइक्रोमीटर या बेहतर) तक पॉलिश किया जाना चाहिए। एक चिकनी सतह फाइबर ड्रैग और अपमानित पॉलिमर अवशेषों के संचय को भी कम करती है। पीवीडी-लेपित प्लेटों के लिए, कोटिंग में अंतर्निहित पॉलिश विरासत में मिलती है, जो पहनने के प्रतिरोध और आसान रिलीज दोनों प्रदान करती है।
एलएफटी संपीड़न मोल्डिंग के लिए चयन मानदंड का सारांश
| मांग | अनुशंसित विशिष्टता |
|---|---|
| मूलभूत सामग्री | टूल स्टील (H13, P20, या 4140) |
| सतह की कठोरता | 60 एचआरसी से अधिक या उसके बराबर (700 एचवी से अधिक या उसके बराबर) |
| सख्त करने की विधि | नाइट्राइडिंग (0.3-0.5 मिमी) के लिए<30% glass; PVD TiN/CrN for >30% ग्लास |
| पट्ट पीछे की ओर | भारी पसलियों वाला, विक्षेपण के लिए FEA-अनुकूलित<0.05 mm/m |
| तापन तत्व | कार्ट्रिज हीटर सतह से 15-25 मिमी की दूरी पर रखे गए, ज़ोन नियंत्रण (±2 डिग्री) |
| सतही समापन | 0.4 µm से कम या उसके बराबर Ra पर पॉलिश किया गया |
निष्कर्ष
एलएफटी मोल्डिंग के लिए एक प्लेट का चयन करना घर्षण और विक्षेपण के खिलाफ एक लड़ाई है, जिसे पूरी तरह से समान ताप प्रोफ़ाइल के साथ एक कठोर, अच्छी तरह से समर्थित उपकरण चुनकर जीता जाता है।हीटिंग प्लैटन संपीड़न मोल्डिंग लंबे फाइबर थर्मोप्लास्टिक्सअनुप्रयोगों के लिए एक ऐसी सतह की आवश्यकता होती है जो नाइट्राइडिंग, हार्ड क्रोम, या पीवीडी सिरेमिक कोटिंग्स के माध्यम से प्राप्त ग्लास फाइबर की पीसने की क्रिया का सामना कर सके, जो उच्च दबाव के तहत विक्षेपण का विरोध करने के लिए एक रिब्ड बैकसाइड के साथ संयुक्त हो। कार्यशील सतह के करीब रखे गए कार्ट्रिज हीटर, स्वतंत्र क्षेत्रों में व्यवस्थित, डीप-ड्रा मोल्डिंग के लिए आवश्यक समान गर्मी प्रदान करते हैं। कल के हल्के, मजबूत कार भागों को बनाने के लिए एक ऐसे उपकरण की आवश्यकता होती है जो खराब न हो, और एक उचित रूप से चयनित प्लेट बिल्कुल वही स्थायित्व प्रदान करती है।
