Bagaimana Cara Memilih Pelat Pemanas untuk Cetakan Kompresi Termoplastik Serat Panjang (LFT)?

cetakan kompresi bagian mobil besar dari muatan termoplastik-serat-kaca yang diperkuat panas. Seperti menekan selimut yang panas dan abrasif. Material mengalir di bawah tekanan berton-ton, bergesekan dengan pelat panas. Pelat baja normal akan aus dan kehilangan kerataannya sehingga menyebabkan variasi ketebalan bagian. Pelatnya harus berlapis baja. Saat memilih aplikasi termoplastik serat panjang cetakan kompresi pelat pemanas yang tepat, pertimbangkan kekerasan permukaan, kekakuan struktural, dan keseragaman termal – terutama untuk geometri gambar dalam.

Tantangan keausan: Serat kaca sebagai bahan abrasif
Termoplastik serat panjang (LFT) biasanya mengandung 20-50% berat serat kaca dan panjang seratnya berkisar antara 6-25 mm. Pada langkah kompresi, matriks polimer cair menggerakkan serat yang keras dan runcing melintasi permukaan pelat pada tekanan 50–200 bar (5–20 MPa). Serat adalah pengikis kecil yang secara perlahan menghilangkan material dari permukaan pelat. Dalam beberapa minggu atau bulan pembuatan, pelat baja yang lunak atau tidak dirawat akan memiliki goresan, lekukan, dan cekungan lokal. Hal ini menyebabkan ketidakseragaman ketebalan bagian, yang menyebabkan penolakan bagian dan pengerjaan ulang alat.

Pengerasan Permukaan: Garis Pertahanan Pertama
Permukaan pelat adalah landasan dan palu yang tidak pernah berhenti adalah polimer berisi kaca-yang mengalir. Untuk menahan abrasi ini, permukaan pelat harus bersuhu minimal 60 Rockwell C (HRC) atau sekitar 700–800 HV.

Pilihan Bahan Dasar
Badan pelat biasanya diproduksi dari baja perkakas berkualitas tinggi, misalnya AISI H13 (1,2344), AISI P20 (1,2311) atau AISI 4140 yang telah diperkeras sebelumnya. Konduktivitas termal, kemampuan mesin, dan stabilitas dimensi baja ini baik pada suhu pencetakan biasa 150 hingga 250 derajat. Namun baja telanjang tidak memadai untuk aplikasi LFT.

Proses Pengerasan Permukaan
Salah satu dari tiga prosedur standar yang digunakan untuk mengeraskan permukaan kerja pelat cetakan kompresi untuk LFT:

Kesesuaian Kedalaman Perawatan Kekerasan (HRC) untuk LFT
Nitridasi gas atau plasma0,3-0,5 mm 65-70Baik untuk jumlah gelas sedang (<=30%)
Pelapisan krom keras 0,05 hingga 0,2 mm 65 hingga 70Baik, tetapi dapat retak pada beban titik tinggi
Pelapis keramik PVD (TiN, CrN, AlTiN) 2–5 µm (0,002–0,005 mm) 80–85 (hingga 2000–3000 HV) Cocok untuk senyawa dengan beban berat (Lebih dari atau sama dengan 40% kaca)
Nitridasi membentuk zona difusi yang secara progresif berubah dari lapisan senyawa keras ke inti yang lebih lunak, menghindari delaminasi. Ini adalah alternatif yang paling hemat biaya untuk produksi volume menengah.

Pelapisan krom keras memiliki ketahanan aus yang tinggi namun memerlukan persiapan tepi yang tepat untuk mencegah pengelupasan akibat siklus termal.

Physical Vapour Deposition (PVD) coatings such as titanium nitride (TiN) or chromium nitride (CrN) offer the greatest surface hardness (usually >2000 HV) dan koefisien gesek yang sangat rendah. Meskipun lapisannya cukup tipis (beberapa mikron), lapisan ini sangat mengurangi keausan perekat dan goresan serat. Untuk material yang paling abrasif dan mengandung banyak kaca (misalnya kaca 50%), lapisan PVD adalah jawaban optimal.

Kekakuan Struktural: Sisi Belakang dengan Ribbing
Untuk pencetakan LFT, pelat harus tahan terhadap tekukan dan defleksi pada tekanan pembentukan tinggi yang umumnya berada pada kisaran 100-200 bar. Bahkan deformasi cembung atau cekung kecil (sekitar 0,1 mm) menyebabkan ketebalan bagian tidak seragam, dengan area tipis di mana tekanan tertinggi dan bagian tebal di tepinya.

Demi kerataan, sisi belakang pelat pemanas yang berusuk kuat (sisi berlawanan dari permukaan pembentuk) harus digunakan. Tulang rusuknya dicetak atau dikerjakan dalam pola kisi-kisi yang menambah modulus bagian tanpa menambah terlalu banyak massa. Jarak rusuk dan ketebalan rusuk sering kali dioptimalkan menggunakan analisis elemen hingga (FEA) untuk gaya penjepitan dan geometri cetakan yang diharapkan. Pelat berusuk bagus dengan ketebalan keseluruhan 50 hingga 100 mm dapat memiliki defleksi kurang dari 0,05 mm pada bentang 1 meter di bawah beban penuh.

Deep Draw Moulding: Keseragaman Suhu
Item LFT-dalam, seperti cangkang kursi belakang kendaraan, modul-depan, atau rumah baterai, memerlukan aliran material yang konstan ke dinding vertikal atau dekat-vertikal. Jika terdapat zona panas atau dingin pada permukaan pelat, polimer tidak akan mengalir secara merata. Zona yang lebih panas akan memungkinkan aliran lebih cepat, sedangkan zona yang lebih dingin akan mengeras sebelum waktunya dan tidak akan terisi seluruhnya.

Elemen pemanas, yang biasanya merupakan pemanas kartrid, harus dipasang sedekat mungkin dengan permukaan kerja, umumnya 15-25 mm di bawah permukaan. Hal ini mengurangi kelambatan termal dan memungkinkan respons yang cepat terhadap penyesuaian titik setel suhu. Di tempat-tempat dengan kehilangan panas yang tinggi (misalnya, dekat tepian dan di sudut-sudut yang dalam) pemanas kartrid ditumpuk dalam pola zigzag atau paralel dengan jarak yang lebih dekat. Tentukan beberapa zona pemanasan terpisah (biasanya 3-6 zona per pelat), masing-masing dengan sensor suhu sendiri (termokopel atau RTD) dan pengontrol loop tertutup. Struktur zonal ini mengatasi kehilangan panas di berbagai area pelat, dan menjamin seluruh wilayah pembentuk, termasuk rongga deep-draw, tetap berada dalam ±2 derajat suhu yang diinginkan.

Permukaan Pelepasan Bagian Selesai
Untuk mengoptimalkan pelepasan bagian LFT yang dicetak, permukaan pelat harus dipoles hingga halus (Ra 0,2–0,4 µm atau lebih baik). Permukaan yang lebih halus meminimalkan hambatan serat dan pembentukan residu polimer yang rusak. Lapisan ini mengadopsi polesan dasar pelat berlapis PVD yang memberikan ketahanan aus dan pelepasan yang mudah.

Persyaratan Ringkasan Kriteria Pemilihan Cetakan Kompresi LFTSpesifikasi yang disarankan
Baja Perkakas Bahan Dasar (H13, P20, atau 4140)
Kekerasan permukaan Lebih besar dari atau sama dengan 60HRC ( Lebih besar dari atau sama dengan 700HV)
Metode pengerasan Nitridasi (0,3-0,5 mm) untuk<30% glass; PVD TiN/CrN for >30% gelas
Pelat bagian belakang Sangat berusuk, FEA-dioptimalkan untuk defleksi<0.05 mm/m
Pemanas kartrid 15–25 mm dari permukaan, kontrol zonal (±2 derajat) Elemen pemanas
Permukaan akhir Dipoles hingga Ra Kurang dari atau sama dengan 0,4 mikron
Kesimpulan
Pilihan pelat untuk cetakan LFT adalah perang melawan abrasi dan defleksi; cara untuk menang adalah menggunakan alat yang kuat,-didukung dengan baik, dan memiliki profil panas yang seragam. Cetakan kompresi pelat pemanas dari termoplastik serat panjang memerlukan permukaan yang tahan terhadap aksi penggilingan serat kaca – dapat dicapai dengan nitridasi, lapisan keramik kromium keras atau PVD – dan bagian belakang berusuk untuk mencegah defleksi di bawah tekanan tinggi. Pemanas kartrid di masing-masing zona yang berdekatan dengan permukaan kerja menghasilkan panas seragam yang diperlukan untuk pencetakan gambar dalam. Untuk menyiapkan suku cadang mobil yang ringan dan berkekuatan tinggi di masa depan, Anda memerlukan alat yang tidak akan aus, pelat yang dipilih dengan baik akan menyediakan hal tersebut.