CFRP - комбинированная оптимизация термокомпрессионного формования стальных гибридных несущих колес с покрытием: снижение веса на 15,33% и поддержание износостойкости стальных колец

Предыстория исследования и цель

термопластичные композиты CFRP обладают потенциалом в области легких колес для орбитальных транспортных средств из – за высокой удельной прочности и усталости. Однако неправильные параметры формования и конструкция покрытия могут привести к дефектам смолы и недостаточной износостойкости самой базы PEEK. Для комбинированного несущего колеса CFRP – Steel, изготовленного из постоянного низковольтного термокомпрессования, исследовательская группа провела совместную оптимизацию технологических параметров прессования и конфигурации волокнистого покрытия с целью улучшения износостойкости при повышении несущей способности.

Ключевые экспериментальные конструкции и данные

Исследование использует прецизионное термокомпрессионное формование для подготовки трех слоистых компонованных гибридных колес CFRP – стали и с помощью однофакторных экспериментов оценивает влияние температуры отверждения, времени изоляции и направления покрытия на поведение изгиба. Основные результаты включают:

• наиболее значительное влияние направления покрытия : [0°] 20s прочность изгиба покрытия достигла 1225 МПа, что на 28,3% выше, чем конфигурация 90°.
• 45° покрытие обеспечивает оптимальную стабильность размеров и вязкость к разрыву с наименьшим ухудшением производительности в сложных фланцевых областях.
• Оптимизация технологических параметров : потепление до 370°C при 3°C / min, изоляция 30 мин, снятие модели при менее 60°C, с учетом производительности и эффективности.
• Интеграция стального кольца : После введения стального износостойкого кольца гибридное колесо имеет как высокую пропускную способность, так и повышенную износостойкость, относительно алюминиевого колеса для достижения 15,33% снижения веса. В исследовании

также отмечается, что модификация фосфидированной поверхности может значительно усилить соединение стально – композитного интерфейса, а направление покрытия является основным фактором, определяющим характеристики изгиба деталей.

Значение для полимерных добавок и резиновых шин

Хотя это исследование фокусируется на термопластичных несущих колесах CFRP, но его интеграция интерфейса, износостойкость и легкая идея оптимизации системы, шины и резиновые изделия имеют переносную справочную ценность. В резиновой формуле дисперсия и интерфейс добавочного наполнителя (например, белый уголь черный ) напрямую влияют на износостойкость и динамические свойства; Система вулканизации спроектирована таким образом, чтобы определить долговечность сети соединений и изделия; Антиоксиданты и антиоксиданты связаны со старением резиновых компонентов при длительной нагрузке и тепловой истории. Метод совместной оптимизации « технологических параметров – конструкция – производительность» в исследовании связан с логикой балансировки нагрузки, износостойкости и легкости в конструкции шины резины смешивания, процесса вулканизации и шины . В частности, стоит отметить, что стратегия усиления стально – композитного интерфейса может обеспечить идеи для резино – металлических композитов (например, для обработки интерфейса при восстановлении шин), в то время как контроль температуры и времени в термокомпрессионном формовании также перекликается с тонким регулированием процесса вулканизации каучука.

Ограничения и вопросы, подлежащие проверке

Исследование для конкретных CFRP – стальных гибридных колесных конфигураций и матриц PEEK, вывод о том, что прямой экстраполяции в систему резиновых шин должен быть осторожным. В статье не рассматриваются конкретные формулы резиновых добавок или фактические испытания шин, и соответствующая мигрирующая ценность все еще нуждается в дальнейшей проверке.

Источник: Synergistic Optimization of Hot Molding Process and Lay‐Up Design of CFRP‐Steel Composite Load Wheel， Обработано химикатами Herun.