Przewodnik po rozwiązaniach do szlifowania i wykańczania kompozytów

Przemysł kompozytów to działalność globalna, reprezentowana na wielu różnych rynkach, takich jak transport, budownictwo, infrastruktura, sport i rekreacja. Wraz z rozwojem technologii produkcji kompozytów rośnie liczba zastosowań materiałów kompozytowych.

Kto by do niedawna pomyślał, że będziemy wygodnie latać w komercyjnych odrzutowcach wykonanych w ponad 50% z kompozytów?

Czy kiedykolwiek pomyślelibyśmy, że możemy jeździć samochodami zbudowanymi na podwoziu z włókna węglowego lub paneli GRP?

Czy moglibyście sobie wyobrazić, że zobaczylibyśmy osoby po amputacji biegające szybciej niż ich osoby pełnosprawne dzięki kompozytowym protezom do biegania?

Faktem jest, że w coraz większej liczbie zastosowań kompozyty są preferowane w stosunku do materiałów konwencjonalnych. Wynika to z ich nieodłącznych właściwości: wysokiej wytrzymałości, lekkości, trwałości, odporności na korozję i kosztów.

Kolejną ogromną zaletą jest ich elastyczność projektowa. Kompozyty mogą być formowane w prawie każdą pożądaną formę i produkowane w bardzo wąskich tolerancjach, jeśli jest to wymagane.

Co to jest materiał kompozytowy?

Można by pomyśleć, że kompozyty to stosunkowo nowa grupa materiałów, ale w rzeczywistości technologia jest bardzo stara.

Weźmy na przykład łuk, którego użycie sięga okresu neolitu. To był łuk jak żaden inny. Był duży (prawie tak wysoki jak użytkownik) i miał ogromne zalety w zakresie zasięgu i szybkości strzały. Ten wzrost wytrzymałości wynikał z jego konstrukcji – był to kompozyt złożony z dwóch sklejonych ze sobą różnych części tego samego cisa. Wewnętrzna część „twardzielowa” zapewniała odporność na ściskanie, a zewnętrzna „bielowa” zapewniała naprężenie. Połączenie tych właściwości uczyniło z niego potężną broń - główny powód tworzenia kompozytów.

Materiał kompozytowy składa się z dwóch lub więcej różnych materiałów, które w połączeniu zapewniają większe korzyści lub właściwości niż same materiały.

Najpopularniejsze materiały

Najpopularniejsze materiały kompozytowe można podzielić na trzy różne grupy: kompozyty z osnową polimerową (PMC), kompozyty z osnową metalową (MMC) i kompozyty z osnową ceramiczną (CMC).


PMC są standardem w branży, ponieważ są używane w większej liczbie aplikacji. PMC składają się z trzech różnych rodzin:

  • GRP / FRP (tworzywo sztuczne wzmocnione włóknem szklanym / włóknem) - Ten materiał jest najczęściej stosowany ze względu na stosunkowo niski koszt, łatwość obróbki, wysoką wytrzymałość i wszechstronność.
  • CFRP (polimer wzmocniony włóknem węglowym) - najwyższa wytrzymałość właściwa i najwyższy moduł właściwy spośród wszystkich materiałów z włókien wzmacniających. Stosowane są w lotnictwie, sportach motorowych, motoryzacji, sporcie i wielu innych branżach.
  • Kompozyty polimerowe wzmocnione włóknem aramidowym - doskonały stosunek wytrzymałości do masy. Do tej grupy należą materiały takie jak Kevlar.

 
Podczas gdy włókno węglowe i aramidowe mają pewne egzotyczne zastosowania, wyróżniająca się rodzina, stanowiąca około 70% produkcji FRP, to tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem szklanym (GRP). Wynika to z wszechstronności materiału i stosunkowo niskiego kosztu wykonania.

GRP wymaga rozległej obróbki ściernej, aby osiągnąć pożądane właściwości materiału i estetykę. Norton Abrasives oferuje kilka unikalnych rozwiązań wspomagających ten proces.

Jak powstaje GRP?

Istnieją 3 główne części do produkcji GRP:

 

•    WZORZEC
•    OSPRZĘT
•    WYKOŃCZONY ELEMENT
 

WZORZEC

Podczas tworzenia od podstaw dowolnego elementu GRP, pierwszym wymaganym krokiem jest wykonanie wzoru. Znany również jako gniazdo lub matryca, jest dokładnym modelem gotowego produktu (komponentu). Wzór służy do uformowania narzędzia (lub formy), z którego możemy następnie rozpocząć produkcję elementu.

Dobrze wykonany, wysokiej jakości wzór jest niezbędny do wykonania wysokiej jakości form. Dokładny wzór o doskonałym wykończeniu zaoszczędzi wiele godzin przeróbek w dalszej części procesu. Niektóre wzory są frezowane z pianki na frezarkach CNC, inne mogą być wykonane ręcznie z wielu różnych materiałów. Wzornictwo to tworzenie wersji gotowego produktu w celu wykonania oprzyrządowania formy. Wzór musi być cięty, kształtowany, szlifowany i wykańczany przy użyciu różnych produktów ściernych.


Warte zapamietania – Im lepszy wzorzec, tym lepsze narzędzie!

NARZĘDZIE

Wszystkie produkty z włókna szklanego muszą być wytwarzane w formie. Narzędzia mogą być wykonane z różnych materiałów, w tym z płyty pilśniowej, drewna, aluminium lub ich kombinacji. Są wystarczająco dobre do pracy „jednorazowej” lub na zamówienie. Jednak gdy wymagany jest cykl produkcyjny tego samego komponentu, forma jest zwykle wykonana z włókna szklanego z samym twardym żelkotem.

Do oprzyrządowania można wybrać kilka rodzajów żywic żelkotowych, z których każda ma inne właściwości. Kryteria wyboru odnoszą się zazwyczaj do ekonomii skali – Ile kosztuje narzędzie? Vs Ile komponentów jest potrzebnych do wyprodukowania?
Jeśli jest to mała seria produkcyjna, żelkot poliestrowy będzie w porządku. Jeśli seria produkcyjna jest duża, zostanie użyta twardsza i trwalsza żywica, taka jak żywica epoksydowa.

Po usunięciu narzędzia z wzoru, należy je przeszlifować i wypolerować na wysoki połysk przed nałożeniem środka antyadhezyjnego lub wosku. Etapy szlifowania i wykańczania dla każdego rodzaju żywicy żelkotowej będą się różnić ze względu na ich nieodłączne właściwości i wymagania. Niezbędne są prawidłowe etapy szlifowania i wykańczania narzędzia. Jeśli w narzędziu wystąpią jakiekolwiek wady, zostaną one przeniesione na każdy komponent wytwarzany przez to narzędzie, potencjalnie powodując wiele przeróbek komponentów.
 
Warte zapamietania – Im lepsza forma, tym lepszy komponent!

WYKOŃCZONY ELEMENT
These are hand lamination, vacuum infusion and prepreg. Kiedy mamy gotowe narzędzie, jesteśmy gotowi do wykonania niektórych elementów. Istnieją trzy główne typy procesów formowania kompozytów (znane jako układanie). Są to laminowanie ręczne, infuzja próżniowa i prepreg.
 
LAMINOWANIE RĘCZNE
Laminowanie ręczne to najprostszy proces formowania kompozytów, na podstawie którego można uzyskać szeroki zakres rozmiarów części. Oprzyrządowanie jest tanie, a obróbka prosta.
laminowanie ręczne schemat
INFUZJA PRÓŻNIOWA
Infuzja próżniowa nadaje się do formowania bardzo dużych konstrukcji i wytwarza części o jednolitej wytrzymałości, pozostające jednocześnie lekkimi.
infuzja próżniowa schemat
PREPREG
Prepreg to gotowy materiał, w którym wzmocnienie z włókien zostało podczas produkcji impregnowane matrycą termoutwardzalną.
Prepreg schemat

W tym artykule skupimy się na bardziej powszechnej i prostszej metodzie układania warstw.

Na początek żelkot nakładany jest na już przygotowaną powierzchnię formy, a następnie pokrywany warstwami zbrojenia (najczęściej matą z włókna szklanego) i dodatkową żywicą. Jest to następnie walcowane ręcznym wałkiem/pędzlem, aby upewnić się, że żywica wystarczająco zaimpregnowała włókna. Komponent jest następnie utwardzany w formie. Po utwardzeniu komponentu można go wyjąć z narzędzia formy. Powierzchnia żelkotu tworzy zewnętrzną powierzchnię części, jak widać poniżej:

zewnętrzna powierzchnia elementu schemat

 

Żelkot jest również wstępnie barwiony; na przykład czerwona łódź jest zwykle czerwona, ponieważ producent użył czerwonego żelkotu.

Szlifowania i wykańczanie żelkotu

 
Wszystkie żelkoty muszą być przeszlifowane i wypolerowane, aby zapewnić ich gładkość i wykończenie zgodnie z wymaganym standardem. Stopień szlifowania i polerowania zależy od zastosowanej metody układania, rodzaju żelkotu oraz wymagań elementu. Prepreg na ogół wymaga mniej pracy, podczas gdy ręczne układanie wymaga więcej kroków. Twardsze żelkoty, takie jak epoksydowe, będą wymagały dalszych etapów przetwarzania. Niektóre komponenty wymagają również wyższej jakości wykończenia i dlatego wymagają więcej etapów wykańczania.

Kluczem do doskonałego wykończenia jest proces szlifowania. Wybór odpowiedniego początkowego rozmiaru ziarna i następujące po nim kroki mają kluczowe znaczenie dla usunięcia tylko wymaganej ilości materiału przy jednoczesnym zapewnieniu doskonałego wykończenia. Ten artykuł koncentruje się na 3 głównych rodzajach żelkotu – żywicy poliestrowej, winyloestrowej i epoksydowej. Każda z nich ma unikalne właściwości, zastosowania końcowe, koszty, a co za tym idzie różne wymagania dotyczące wykończenia.

  • ŻYWICA POLIESTROWA: ogólne przeznaczenie i powszechnie stosowana żywica, łatwa w obróbce, o niskim koszcie.
  • WINYLOESTER: podobny do poliestru, wytrzymały i odporny na korozję i wysokie temperatury.
  • ŻYWICA EPOKSYDOWA: większa wytrzymałość i stabilność części. Bardziej odpowiedni do użytku z włóknami węglowymi i kewlarem. Żywica epoksydowa jest najdroższą żywicą.

 

Bardziej miękka

Najpolularniejsza

Najtańsza

TYPES OF GELCOAT

 

Twardsza

Mniej popularna

Droższa

Produkty do szlifowania Norton

 
W przypadku bardziej miękkich żelkotów, takich jak poliester, a czasem żywica winyloestrowa:

NORTON A293

  • Nasze najwyższej jakości ziarna tlenku aluminium zapewniają szybkie cięcie we wszystkich zastosowaniach związanych ze szlifowaniem kompozytów, podkładów, farb i drewna.
  • Mocny papierowy podkład jest odporny na rozdzieranie, a jednocześnie zapewnia maksymalną elastyczność.
  • Powłoka No-Fil® i konfiguracja otworów znacznie poprawiają odporność na obciążenia, zapewniając dłuższą żywotność krążka.


 
W przypadku twardszych żelkotów, takich jak ester winylowy i żywica epoksydowa:
 
NORTON PRO PLUS A975

  • Dzięki połączeniu ziaren SG i poddanych obróbce cieplnej ziaren tlenku aluminium, Norton Pro Plus zapewnia doskonałe cięcie z jednolitym wzorem rysy na podkładzie, farbie, kompozytach, żelkocie morskim, metalach nieżelaznych i powłokach ceramicznych.
  • Krążki P80-P120 mają grubszy podkład, co zapewnia bardziej agresywne zastosowanie, P150-P800 mają cieńszy podkład papierowy, co zapewnia lepszą elastyczność w zastosowaniach wymagających drobniejszej granulacji.
  • Powłoka No-Fil® jest odporna na obciążenia, co wydłuża żywotność tarczy podczas szlifowania na sucho lub na mokro.

 

Pasty polerskie Farecla


Najlepsze w swojej klasie środki marki Farécla nie mają sobie równych. Używając ich w połączeniu z najwyższej jakości aplikatorami polerskimi, z pewnością uzyskasz pożądane wykończenie szybciej niż kiedykolwiek i bez hologramów. Kolejną wielką zaletą jest to, że ze względu na wyjątkową recepturę potrzebna jest tylko połowa średniej ilości pasty w porównaniu z innymi dostawcami, co skutkuje mniejszym zużyciem szpachli i czystszym miejscem pracy - mniej rozprysków pasty!!!!
 
Poniżej możesz zobaczyć standardowy proces wykańczania jednej z najpopularniejszych żywic żelkotowych - poliestru. Dopóki forma jest w dobrym stanie i nie ma znaczących wad, możliwe jest uzyskanie wysokiej jakości wykończenia, jakie zwykle jest wymagane. Szybkie do uzyskania i daje doskonałe, powtarzalne rezultaty.
 

proces polerowania pastą Farecla

Warte zapamietania – Im lepszy wzorzec i forma, tym mniej pracy wymaga wykończenie komponentu.
 

Pył

Jednym z problemów związanych ze szlifowaniem materiału kompozytowego jest pył. Powszechnie wiadomo, że narażenie na pył w każdej sytuacji może być szkodliwe dla zdrowia, a szlifowanie kompozytów nie jest wyjątkiem. Norton zaleca stosowanie systemu odpylania wszędzie tam, gdzie jest to możliwe. Dobry system odsysania pyłu może obniżyć poziom pyłu do bezpiecznego, jeśli jest właściwie używany.

Jak można odsysać pył przez krążek szlifierski?

Właśnie dlatego oferujemy „krążki perforowane”, lub prościej – krążki z otworami. W połączeniu z wysokiej jakości systemem odsysania pyłu i dopasowaną podkładką podtrzymującą, otwory te skutecznie zasysają pył z obszaru szlifowania, pozostawiając mniej cząstek unoszących się w powietrzu. Do wyboru jest wiele różnych konfiguracji otworów, a decydując się na jedną, zdecydowanie obowiązuje zasada „im więcej, tym lepiej”.

Norton rekomenduje krążek 15-otworowy jako najlepszy wybór.

Istnieje mit, że krążki z otworami nie wytrzymują tak długo, ani nie szlifują tak szybko. Ma to niby sens, ponieważ więcej otworów oznacza w końcu mniej powierzchni ściernej. Ale to jest dalekie od prawdy. W połączeniu z wysokiej jakości systemem ssącym, otwory zasysają brud z powierzchni szlifowania, umożliwiając ścierniwu lepszy kontakt z powierzchnią i osiągnięcie wyższych współczynników usuwania materiału (MRR).

Pył to także zabójca krążów. Jednym z głównych trybów awarii produktu do szlifowania w GRP jest to, co nazywamy „zabijaniem się”. Dzieje się tak, gdy cząsteczki kurzu ze szlifowanego podłoża przyklejają się do powierzchni ściernej i pokrywają warstwę ścierną. Zapobiega to wcinaniu się ostrych ziaren ściernych w podłoże i krążek przestaje wykonywać swoją pracę.

Jeśli uda nam się usunąć pył z powierzchni szlifierskiej, żywotność krążka również wzrośnie, ponieważ mniej pyłu będzie przylegało do jego powierzchni, co pozwoli na dłuższe użytkowanie produktu. Nasze materiały A293 i A975 Pro Plus, których używamy do produkcji krążków i arkuszy, mają również inny atut w rękawie. Nasze produkty traktujemy specjalną powłoką zapobiegającą zabijaniu się o nazwie Norton No-Fil®. Ta specjalna formuła zapobiega zbieraniu się pyłu między ziarnami ściernymi i zapobiega dłuższemu obciążeniu krążka.
 
W celu uzyskania najlepszych rezultatów bezpyłowego szlifowania zaleca się stosowanie krążków Norton MeshPower™.
Otwarta struktura podłoża z siatki zapewnia najlepsze odsysanie pyłu, zapewniając czyste środowisko pracy, wyjątkową wydajność i długą żywotność i praktycznie bezpyłowe zastosowanie.

Nasz przewodnik po kompozytach

Norton uznaje kompozyty za kluczowy rynek przyszłości. Aby połączyć się z tą rozwijającą się branżą, opracowaliśmy nasz własny przewodnik po wykańczaniu kompozytów.


Niezależnie od tego, czy jesteś producentem narzędzi, czy producentem komponentów GRP, mamy dla Ciebie szybkie i wydajne rozwiązanie.
Zaczynamy od początku procesu i prowadzimy Cię do samego końca, obejmując wszystkie zastosowania, takie jak szlifowanie, polerowanie, naprawa kompozytów, cięcie, a nawet maszyny.

 

Najlepsze w swojej klasie systemy szlifowania Norton Abrasives łączą się z wiodącymi na świecie systemami wykończeniowymi Farécla, oferując zalecenia dotyczące produktów i wytyczne dotyczące procesu, aby dopasować potrzeby aplikacji do rzeczywistych rozwiązań dla wszystkich Twoich potrzeb w zakresie szlifowania i wykańczania materiałów kompozytowych.


Norton & Farécla. Silne partnerstwo.


 Aby uzyskać więcej informacji, skontaktuj się z przedstawicielem Norton już dziś i zobacz, co możemy dla Ciebie zrobić!