EN
Келесі өнімдердің кезінде модерн сабақтағы жобалау туралы
Препрег материалдар әртүрлі салалардағы заманауи өндірісте бірте-бірте маңызды рөл атқара бастады. Негізінде біз мұнда көміртекті, шыны талшықты немесе арамидті талшықтардан тұратын композитті материалдар туралы айтып жатырмыз, олар бұрын-ақ шайырмен, әдетте эпоксидтік шайырмен қанықтырылған. Осындай алдын-ала қанықтыру процесі материалдарға әлдеқайда жақсы беріктік пен жалпы өнімділік сипаттамаларын береді. Бұл әдістің үлкен артықшылығы – қолмен қосу мен шайырды бөлек төгіп қолдануды қажет етпейді. Зауыттар еңбек шығындарын үнемдейді, қалдық материалдар азаяды және өндірістік партиялар бойынша біркелкі сапа көрсеткіштерін сақтайтын өнімдер шығарылады. Әр унцияның маңызы бар салаларда, мысалы ұшақтар, көліктер немесе жоғарғы сортты спорт заттары сияқты салаларда материалдар салмағын жеңілдетіп, тұрақтылықты сақтай отырып нақты пайдалы әсер етеді. Соңғы жылдары бұл тенденция әсіресе авиация саласында үдеу алды, онда өндірушілер ұшу операциялары кезінде отынды аз тұтынатын қауіпсіз ұшақтар жасау үшін препрег материалдарға көшіп жатыр.
Санаттар арасындағы маңыздылық
Препреги ақпараттық материалдар көптеген әртүрлі салаларда жоғары өнімді өнімдер жасауда үлкен рөл атқарады. Мысалы, әуе ғылымын алыңыз - ұшақ жасаушылар қанаттар мен фюзеляждың бөліктерін жасау кезінде препрегтерге өте көп сүйенеді, өйткені олар жеңіл, бірақ әлі де өте берік. Бұл ұшақтардың отын шығынын азайтуға және биіктікте қауіпсіздікті сақтауға көмектеседі. Дизайн инженерлері препрегтермен жұмыс істеуді ұнатады, өйткені олар күрделі пішіндер мен құрылымдарды құруға мүмкіндік береді, бұрынғы дәстүрлі металдар қол жеткізе алмайтын дәрежеде. Көлік компаниялары да осыны біледі, препрег композиттерді жарыс көліктерінен бастап күнделікті пайдаланылатын седандарға дейінгі барлығында қолданады. Нәтижесінде? Салмағы аз, бірақ жақсырақ өнімділік көрсететін көліктер, яғни отын үнемдеу мен шығарындыларды азайту. Дене шынықтыру құралдарын шығарушылар да осыған қосылды, препрег материалдардан хоккей таяқтарын, велосипед рамаларын және гольф шеткілерін жасайды, соның арқасында спортшыларға тұрақтылықты сақтап қана қоймай, үстемдік алуға көмектеседі. Әуе ұшақтарынан бастап жүгіру аяқ киімдеріне дейін, осындай күрделі материалдар біз өндіріс туралы ойлау тәсілін және бүгінгі нарықта өнімнің ерекшеленуіне не себепші болып тұрғанын өзгертіп отырады.
Бұл не Препрег материалдары ?
Құрамында және өндіріс процесі
Препрег материалдары алдын ала шайырлы жүйеге малынған көміртегі, Кевлар немесе шыны талшын тәрізді талшындардан тұрады. Ең жиі қолданылатын шайыр эпоксидке негізделген және ламинирлеу процесі кезінде жұмыс істеуге жеткілікті жабысқақ болып қалады. Бұл материалдарды жасау үшін өндірушілер алдымен матаға шайыр жағып, содан кейін әрі қарай жылжытуға дейін жеткілікті қатайтып алады. Материалды толық қатайту кезінде пеш немесе автоклав ішінде жылу мен қысым қолданылады. Температура әдетте шамамен 250 градус Фаренгейттен 350 градусқа дейінгі аралықта болады. Бұны дұрыс орындау өте маңызды, себебі бұл қолданылатын құрылғының қажетті салмағы мен механикалық беріктігін анықтайды. Дұрыс қатайту талшын мен шайыр арасындағы қатынасты теңгеруге көмектеседі, бұл материалдың кернеу астында қаншалықты жақсы жұмыс істейтінін тікелей әсерлейді.
Традиционалдық композит материалдардан айырмашылықтары
Припрег материалдардың ескі мектептің композиттерімен салыстырғандағы пайдалы жақтары жақсырақ емдеу процесстеріне және жалпы өнімділікті арттыруға байланысты. Көбінесе дәстүрлі композит жұмыстары әлі де ылғалды жабу әдістеріне тәуелді, бұл өнімнің соңғы нұсқасында әртүрлі ауытқулар мен біртектіліктің болмауына әкеліп соғады. Припрегтердің ерекшелігі – барлығы алдын ала әкелінген, дайын құрылымында жатыр, сондықтан қалдықтар көп емес және құрылымның барлығы бойынша әлдеқайда жақсы бүтіндігі болады. Мысалы, талшық орналасуын алыңыз – припрегтермен біз материал бойынша әлдеқайда дәл позиционирование және тіпті шайырдың таралуын аламыз, бұл механикалық сипаттамаларды нағыз күшейтеді. Бұл тұжырымдарды сандық көрсеткіштер де растайды, припрегтерге ауысу әдетте өлшеміне қатысты берік бөлшектер алуға және өндірісті баяулататын, қажыма өндірістік іркілістерді азайтуға мүмкіндік беретінін көрсетеді.
Препрег материалдарын таңдаудағы негізгі факторлар
Механикалық күштілік талаптары
Препрег материалдарын таңдаған кезде, әсіресе ұшақтарда қолданылатын бөлшектер сияқты қатты жағдайларға шыдайтын механикалық беріктік өте маңызды. Қандай талшық таңдалатыны шығарылған өнімнің қаншалықты берік болатындығын шешеді. Көміртегі талшықтары қосымша салмақ қоспай-ақ көп беріктікке ие болғандықтан ерекшеленеді, ал арамид талшықтары соққыларға жақсы шыдайтыны және кернеу әсерінен оңай сынбайтыны белгілі. Мысалы, көміртегі талшықты препрегтерді қарастырайық – ұшақтар салмағы жеңіл, бірақ қатты соққыларға төтеп бере алатын материалдарды қажет ететіндіктен авиацияда әр жерде қолданылады. Бөлшектің нақты қажет ететін беріктік түріне сәйкес талшық таңдау дұрыс болуы ғана емес, уақыт өткен сайын заттың дұрыс жұмыс істеуі үшін міндетті шарт болып табылады.
Температуралық қорытындылық және стабильдік
Препрег материалдарды таңдау кезінде әсіресе ыстық болатын жұмыстар үшін жылуға тұрақтылық пен тұрақтылықтың маңызы зор. Бұл материалдар өз беріктігін жоғалтпай немесе толықтай ыдырамай ыстыққа шыдай алуы керек. Олардың температура өзгерістеріне қаншалықты төтеп бере алатынын қарастыру барлығын анықтайды. Мысалы, шыны тұрақтылық температурасы мен тотығуға тұрақтылық материалдың ұзақ уақыт қызмет ететінін және дұрыс жұмыс істей беретінін көрсетеді. Кейбір зерттеулер препараттың нақты түрлері шын мәнінде 200 градус Цельсийден жоғары температураға төтеп бере алатынын көрсетеді, сондықтан олар жиі автомобиль двигателдерінің ішінде немесе өнеркәсіптік құрылғыларда қолданылады. Бұл сандармен танысу тек академиялық ғана емес, бұл ақпарат инженерлердің материалды дұрығырақ таңдап алуына, сондай-ақ өнімдердің тауарлардың ұзақ қызмет етуіне мүмкіндік береді.
ПКБ қолданбалары үшін электр сипаттамалары
Басылған электрондық схемаларды шығару барысында препрег материалдардың электрлік қасиеттері соңғы өнімнің жұмыс істеу сапасына әсер ететінін айта кету керек. Диэлектрлік тұрақтылар мен шығындар коэффициенттері тізімдердегі сандар ғана емес, сонымен қатар сигналдардың тақтадан қалай өтетінін және жүйеде қуат таралатын жолды анықтайды. Диэлектрлік тұрақтысы төмен материалдардан жасалған тақталар сигналдардың жылдамырақ жүруіне мүмкіндік береді, бұл жоғары жылдамдықты деректерді өңдеу немесе радиожиілікті қолдану сияқты тақталарды жобалау кезінде өте маңызды. Байланыс жабдықтарын мысалға келтірейік – заманауи ұялы желі тірегінің көпшілігі шығындардың аз коэффициенті бар препрегтерге сүйенеді, өйткені аздаған шығындар да ұзақ арақашықтықтарда жинақталуы мүмкін. Керісінше, өндірушілер осы электрлік стандарттарға сай келмейтін арзан шешімдерді таңдаса, жиі дерлік сигналдарды баяу таратып, қажетсіз қуатты тұтынады. Сол себепті тәжірибелі PCB дизайнерлері өз жобаларындағы әртүрлі препрег нұсқаларын бағалауға қосымша уақыт жұмсайды – дұрыс таңдалған материалдың өзінің тақтаның дұрыс жұмыс істеуін немесе бірнеше ай ішінде жарамсыз болып қалуын анықтайды.
Салыстырмалы салмақ және материалдың қысқырылығы
Салмақ пен материалдардың тығыздығы сияқты жағдайлар көптеген салаларда, әсіресе әуе және автомобиль өнеркәсібінде үлкен рөл атқарады. Заттарды жеңілдету отын үнемдеуге және жалпы өнімділікті арттыруға көмектеседі. Дрондардың ауада ұшуын немесе орбитадағы ғарыштық кеңістікке ұшып шығуын елестетіп көріңіз – олардың әр унциясын үнемдеу әсер етушілікті арттыру үшін маңызды. Мысалы, көміртегі талшықты прегепті алыңыз. Бұл материал өте жеңіл, бірақ ұшақтар үшін жеткілікті дәрежеде берік. Қазіргі уақытта авиалиниялар осындай материалдарға ауысу арқылы ұшақтарының салмағын ондаған фунтқа азайтып, отынға кететін шығындарды тікелей үнемдеуді хабарлауда. Инженерлер әртүрлі прегепті нұсқаларды тексеруге сағаттар бөліп отырады, себебі осы материалдың жеңілдігі мен беріктігінің тепе-теңдігі жобаның сәттілігін немесе сәтсіздігін шешеді. Кейбір компаниялар өз прегепті қоспаларының құпия формулаларын ұстап қалады, себебі осы тепе-теңдікті дұрыс ұстау оларға нарықта бәсекеге қабілеттілік береді.
Prepreg материалдарының түрлері
Carbon fiber prepregs
Көміртегі талшықты прегрегаттар өндірісте өте маңызды болып табылады, өйткені олар салмақсыз жеңілдік сақтап келіп, ұдайы беріктік қамтамасыз етеді. Салмақ маңызды болған кезде, бірақ тұрақтылықты құрбатпау керек болған жағдайда, барлық салалар осындай материалдарды қажет етеді. Шындығында, олар барлық жерде кездеседі – ұшақтарда, көліктерде, тіпті жоғары сапалы спорт заттарында көміртегі талшықты прегрегаттарға үлкен дәрежеде сүйенеді. Мысалы, ұшақ бөлшектерін алып қарастырсақ, инженерлер оларды құрылымға артық салмақ қоспай қатты кернеулерге шыдайтындықтары үшін жақсы көреді. Нақты тенденцияларға назар салсақ, соңғы кезде көміртегі талшықты прегрегаттарға деген қызығушылықтың артқаны байқалады. Жеңіл көліктер мен жабдықтарға деген сұраныс сұранысты төбеге дейін көтерді және әртүрлі зерттеу нәтижелеріне сәйкес, сарапшілер нарықтың әр жыл сайын тұрақты түрде өсетінін болжамдауда.
Жабайтындық қысқырғыларға негізделген таңдаулар (FR-4, Өмір-Тg)
Электроника өндірісі мен PCB өндірісінде шыны талшықты препреги FR-4 және оның High-Tg аналогтары өзінің жоғары өнімділігі мен өртке тұрақтылығы арқасында маңызды рөл атқарады. FR-4 көбінесе PCB-нің негізгі материал ретінде пайдаланылады, себебі ол электр тогын жақсы изоляциялайды және қыздыруға төзімді, бұл құрылғылардың ішкі қызуы кезінде де электрониканың тұрақты жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Саладағы мамандар жиі осындай сенімді жұмыс істейтін және басқа нұсқалармен салыстырғанда қолжетімді тұрған материалдарды таңдайды. Мысалы, көптеген өндірушілер тек қажетті дерекке ғана қажетті полиимид немесе керамикалық субстраттар сияқты қымбат материалдарды пайдаланбай FR-4 қолдануды жалғастырады. Неліктен? Өйткені осындай шыны талшықты препрегтер бағасы тым қымбат емес, бірақ тұрақты өнімділік пен қайталап пайдалану кезінде ұзақ қызмет ететін материалдардың тиімді нүктесін көрсетеді.
Арамид және тәулік қосымшалар
Арамид талшықтары мен басқа да даралық арматуралық материалдар қолданыстағы қосымшалар үшін ерекше қасиеттер әкеледі. Бұл материалдар соққыларға тұрақты болып келеді. Сондықтан олар қорғаныс ең маңызды болып табылатын жерлерде, әсіресе әскери техника мен полициялық кіптің қару-жарағында кеңінен қолданылады. Мысалы, Кевлар – бұл қазіргі заманғы қорғаныш киімдерінде тіпті бар. Осы талшықтар соққы түскен кезде күшті тарату тәсілі оқтарды тоқтатудың немесе бұғат соққының сіңірілуінің айырмашылығын анықтайды. Жылдар бойы жүргізілген зерттеулер арамидтың өзінің ісін қаншалықты жақсы атқаратынын көрсетті, осының арқасында өндірушілер қауіпсіздік жөніндегі мәселелер туындаған сайын оған қайта оралып отырады.
Полиимид және жоғары деңгейдегі шығармашылық вариантов
Полиимидті қаптамалар қатты ыстыққа төзімділік пен химиялық заттарға тұрақтылық қажет болатын жағдайларда өз ерекшеліктерін көрсетеді. Сол себепті олар әуе-космостық өндірісте және электрондық құрылғыларда қолданылады, өйткені осындай салаларда көбінесе басқа материалдарды балқытып немесе бұзатын жағдайлар кездеседі. Мысалы, полиимидпен жасалған ұшақ двигателі бөлшектері қалыпты композиттерді жоятын температураға төзімді болады. Қазіргі нарықтық жағдайға назар салсақ, осындай арнайы материалдарға деген сұраныстың жылдам төмендеуі мүмкін емес екені айқын көрініп тұр. Технологиялардың үнемі дамып отыруына байланысты әртүрлі саладағы компаниялар стандартты материалдар қажетті қолдану ортасына сай келмейтін жағдайларда полиимидтің қаншалықты пайдалы екенін бірте-бірте түсініп келеді.
Проектіңізге арналған оптималды прегрег таңдау
Материал қасиеттерін сәйкестендіру Қолдану Қажет
Дұрыс препрег материалды таңдау - әлбетте, материал ұсынатын қасиеттер мен жұмыстың нақты талаптары арасындағы дәл сәйкестікті табуға әкеліп соғады. Нақты жоба үшін материалдарды қарастырған кезде инженерлер алдымен сол талаптарды терең қарастыруы керек. Бөлшектің қаншалықты берік болуы керектігін, салмақ шектеулері қатаң болып табылатынын және ол күнбе күн қандай ортада жұмыс істейтіндігін ойластырыңыз. Мысалы, қыздыру кезінде ыдырамайтын жылуға төзімді материал қажет болса, онда полиимид негізіндегі препрегтер сол жағдайларда ең жақсы жұмыс істейді. Бағалау процесі тек қана қораптарды белгілеу ғана емес. Шын өмірде тексеру кезінде керілу беріктігі сияқты факторлардың үлкен рөл атқаратынын көруге болады, бірақ материал сынып кетпей қаншалықты жақсы майысады және уақыт өте ылғалдың әсеріне қаншалықты төзімді екендігі де маңызды. Материалдың техникалық сипаттамалары мен нақты қолдану талаптары арасындағы осы сәйкестікті дұрыс орнату бәрін шешеді. Материалдар өз қызметіне сәйкес келетін болса, жобалар әлбетте жақсырақ жұмыс істейді.
Материал сабақтаушыларымен консультация жасау
Препрег өндірушілермен жақын арада жұмыс істеу ақпарат көзіне қолжетімділік ашуға және тапсырманы орындау үшін дұрыс материалдарды таңдауға көмектеседі. Көбінесе өндірушілер техникалық сипаттамаларды, салыстыру кестелерін және басқа да құжаттарды бөліседі, олар таңдау кезінде шешім қабылдауды жеңілдетеді. Көптеген инженерлер өз өндірістерінде өндірушілердің өкілдерімен сөйлескеннен кейін ешкім байқамаған мәселелерді анықтаған жобалар туралы әңгімелейді. Композит бөлшектерді әзірлеу мысалында өндіруші жаңа шайыр жүйелерінің нарыққа шығуына байланысты басқа препрег формуласына ауысуын ұсынуы мүмкін. Бұл байланыс желілерін ашық ұстап тұру тек жақсы ғана практика емес, сонымен қатар әуе-космостық компоненттерден бастап автомобиль бөлшектеріне дейінгі өнеркәсіп салаларында жақсырақ өнімдер алуға әкеледі.
Прототип жасау және сину стратегиялары
Әртүрлі прег материалдармен жұмыс істеген кезде, жақсы нәтижелерге қол жеткізгісі келетін әрбір адам үшін прототиптеу мен сынақ жасау мағыма береді. Инженерлер өздерінің нақты сұраныстарына сәйкес жұмыс жасайтын нұсқаны таңдауға дейін әртүрлі құрамдарды сынауы тиіс. Көптеген мамандар тарту беріктігін тексеру үшін ASTM D3039 немесе лаптап ысырманың беріктігін тексеру үшін ASTM D5868 сияқты стандартты сынақ әдістерін қолданады. Бұл сынақтар әртүрлі материалдық нұсқалар арасында алмасын салыстыруға көмектеседі. Негізгі мақсат – компаниялардың кейінгі кезеңдерде ақшаны жөндеуге жұмсауын болдырмау үшін ерте сатыда проблемаларды анықтау. Бірнеше рет сынақтан өткізгеннен кейін тек қана талаптарға сай келетін прег материалдары өндірістік жұмыстарға рұқсат алады.
Жиі қойылатын сұрақтар
Prepreg материалдары неге тең?
Prepreg материалдары - бұл структуралық толықтыру және сапасын әртүрлі секторларда, орталық және авто секторында қолдану үшін эпоксид немесе басқа смолалармен алдын алатын композит серулері.
Prepreg материалдары традиционалистік композиттерден қалай айрылады?
Препреги-терілер смола бойынша алдын ала импрегнирленген, традиционалық композиттерге салыстырғанда көбінесе әдетте влажный lay-up техникасы пайдаланылатындағы ауытқулардан да көп жинақтылық пен сапасы бар.
Қай санаттар препд материалдарынан ең көп фойда алады?
Уш орта, автотранспорт және спортивтік құжаттар санаттары қысқаша сипатталған қабілеттерге қажеттіліктенtürлі, олар препд материалдарынан үлкен фойда алады.
Препд материалдары қалай жасалады?
Препд материалдары волокндерді смола жүйесімен импрегнирлеу арқылы және оларды қосымша дамыту арқылы жасалады, сонымен қатар суық және басын пайдалана отырып, духовка немесе автоклавта қолданылады.
