Bab 19

PEMBENTUKAN PLASTIK DAN MATERIAL KOMPOSIT

Tugas ini dibuat untuk memenuhi mata kuliah Pemilihan Bahan dan Proses

Nama : Ryo Dody Pasaribu

No. Reg. : 5315077571

Kelas : A. Mesin Produksi / 2007

Pendidikan Teknik MesinFakultas Teknik Universitas Negeri Jakarta

2010

Bab 19 PEMBENTUKAN PLASTIK DAN MATERIAL KOMPOSIT

Pada bab ini, kami akan menjelaskan proses manufaktur dalam memproduksi

material polimer dan komposit untuk konsumen dan industri. Kami secara khusus

menjelaskan:

Pembentukan ekstrusi sebagai proses dasar untuk memproduksi batang,

tabung dan pellet untuk penggunaan yang selanjutnya.

Bagaimana plastik dipisah-pisahkan (seperti botol, komponen otomotif

dan kelistrikan dengan komponen logam) atau dibuat.

Produksi lembaran plastik dan film.

Bagaimana membuat agar kuat, plastik dan berbagai material komposit

yang dihasilkan.

Karakteristik dari mesin yang dipakai, bentuk desain, dan pertimbangan

ekonomi.

Bagian khusus: sangat beranekaragam macam produk konsumen dan industri

dengan berbagai macam warna dan karakteristik, tetapi dengan karakteristik

kekuatan dan daya tahan terhadap suhu yang terbatas.

Proses alternatif: cetakan, pembentukan, powder metallurgy dan pengerjaan

dengan mesin, bergantung kepada kemungkinan bahan pengganti.

19. 1 Pengantar

Pengolahan plastik dan elastomer melibatkan proses pekerjaan serupa

dengan yang digunakan dalam pembentukan logam, diuraikan dalam bab-bab

sebelumnya. Pengolahan karet dan elastomer dimulai pada tahun 1800 dengan

penemuan vulkanisasi oleh C. Goodyear pada 1839. Plastik mulai dikembangkan

pada tahun 1920, dan maju pesat pada tahun 1940 dan selanjutnya menyebabkan

kemajuan penting dalam desain dan pembuatan berbagai peralatan pengolahan

untuk membuat berbagai produk konsumen dan industri dalam jumlah besar. Pada

1970-an, plastik diperkuat untuk mulai lebih diperkenalkan, memimpin jalan bagi

kemajuan yang cepat dalam penggunaan material komposit dengan sifat yang unik

dan memiliki tantangan dalam memproduksinya.

Seperti yang kita telah catat dalam Bab 7, termoplastik dan termoset

meleleh pada suhu yang relatif rendah. Oleh karena itu, tidak seperti logam,

plastik relatif mudah untuk ditangani dan membutuhkan tenaga dan energi lebih

sedikit untuk diproses. Plastik secara umum dapat dibentuk, cor,

Tabel 19.1

KARAKTERISTIK UMUM DARI PROSES PEMBENTUKAN PLASTIK DAN

MATERIAL KOMPOSIT

Proses Karakteristik

Extrusi terus menerus, padat seragam atau berongga,

dan penampang kompleks; tingkat produksi

tinggi, biaya peralatan yang relatif rendah;

toleransi luas

Injection molding bentuk kompleks dari berbagai ukuran;

dinding tipis; nilai produksi sangat tinggi;

peralatan mesin mahal; keakuratan ukuran

yang baik

Structural foam molding komponen besar dengan kekakuan tinggi

untuk rasio berat; peralatan lebih murah dari

injection molding; tingkat produksi rendah

Blow molding berongga, menipiskan bagian dinding botol

dalam berbagai ukuran; tingkat produksi

tinggi; harga peralatan relatif rendah

Rotational molding besar, butir berongganya membuat relatif

sederhana dalam membentuknya, biaya

peralatan yang relatif rendah; tingkat

produksi relatif rendah

Thermoforming dangkal atau secara relatif berongga dalam;

harga peralatan rendah; tingkat produksi

sedang

Compression molding komponen mirip dengan cetakan dan

tempaan; peralatannya mahal; tingkat

produksi sedang

Transfer molding komponen lebih rumit dibandingkan

compression molding; tingkat produksi lebih

tinggi; harga peralatan tinggi; kehilangan

beberapa sisa pekerjaan

Pengecoran bentuk sederhana atau rumit dibuat dengan

bentuk kaku atau lentur; harga cetakan

rendah; tingkat produksi rendah

Pemrosesan material komposit waktu siklus panjang; pengerjaan mahal;

harga peralatan bergantung kepada proses.

terbentuk menjadi bentuk kompleks dalam beberapa operasi, dengan relatif

mudah, dan tingkat produksi tinggi (tabel 19.1). Mereka juga dapat bergabung

dengan berbagai cara (bagian 32.6) dan dilapisi (umumnya untuk meningkatkan

penampilan) dengan berbagai teknik (dijelaskan dalam bab 32). Plastik dibentuk

menjadi produk berlainan atau sebagai lembaran, batang, dan pipa-pipa yang

kemudian dapat terbentuk oleh proses sekunder menjadi berbagai produk

berlainan. Jenis dan sifat polimer dan bentuk dan kompleksitas komponen yang

dapat dihasilkan sangat dipengaruhi oleh metode pembuatannya dan parameter

pemprosesan.

Plastik biasanya dikirim ke pabrik sebagai pelet, butir, atau serbuk dan cair

(untuk termoplastik) sebelum proses pembentukan. Plastik cair yang berubah ke

dalam bentuk padat yang digunakan terutama dalam pembuatan termoset dan

bagian-plastik yang diperkuat. Dengan meningkatnya kesadaran lingkungan kita,

bahan baku juga dapat terdiri dari reground atau plastik daur ulang yang diperoleh

dari pusat. Seperti yang diharapkan, tetapi, kualitas produk tidak tinggi untuk

bahan tersebut.

Dalam bab ini, kita mengikuti garis besar yang ditunjukkan pada gambar

19.1, yang menggambarkan proses ekonomi dasar membentuk plastik dan plastik

yang telah diperkuat. Kami juga menjelaskan teknik pengolahan untuk komposit

matriks logam dan keramik-matriks, yang telah menjadi semakin penting dalam

berbagai aplikasi dengan kebutuhan yang penting. Kita mulai dengan teknik

pemrosesan mencair (mulai dengan ekstrusi) dan melanjutkan ke proses-cetak

yang melibatkan kedua kategori aplikasi tekanan eksternal selama proses.

Gambar 19.1 Garis besar dari pembentukan plastik, elastomers, dan material

komposit. (TP= Thermoplastik; TS= Thermoset; E= elastomers.)

19.2 Ektrusi

Dalam ekstrusi, yang merupakan volume terbesar dalam produksi plastik, bahan

baku dalam bentuk pelet termoplastik, butir, atau bubuk ditempatkan ke dalam

hopper dan dimasukkan ke barel screw extrusi (gambar 19.2). Barel dilengkapi

dengan screw heliks yang memadukan pelet dan menyampaikan mereka ke

hopper menuju die. Gesekan internal dari tindakan mekanis screw, memanaskan

pelet dan liquifies. Langkah screw juga menimbulkan tekanan dalam barel.

Screw punya tiga bagian berbeda:

1. Bagian pemberian: menyampaikan bahan dari hopper ke dalam daerah

pusat dari barrel.

2. Bagian pencairan: (disebut juga kompresi atau transisi bagian): dimana

dihasilkan oleh geser viskos pelet plastik dan oleh pemanas eksternal

menyebabkan mulai mencair.

3. Bagian pemompaan atau pengukuran: dimana tambahan geser (pada

tingkat tinggi) dan peleburan terjadi dengan adanya tekanan awal pada die.

GAMBAR 19.2 (a) Skema ilustrasi dari screw tipe ekstrusi. (b) Geometri

dari screw ekstrusi. Bentuk yang kompleks dapat diekstrusi dengan relatif

sederhana dan dies yang murah.

Panjang dari masing-masing bagian dapat diubah untuk mengakomodasi

karakteristik pencairan berbagai jenis plastik. Plastik cair terpaksa melalui die

dalam proses yang sama dengan ekstrusi logam. Saringan kawat logam

(gambar.19.2a) biasanya ditempatkan tepat sebelum pembuangan untuk

menyaring resin unmelted atau beku. Saringan ini juga membantu membangun

kembali tekanan dalam barel, yang diganti secara berkala. Antara saringan dan

pembuangan terdapat plat breaker, yang memiliki beberapa lubang kecil di

dalamnya dan membantu meningkatkan pencampuran polimer sebelum memasuki

die. Hasil ekstrusi kemudian didinginkan, umumnya dengan mengekspos pada

hembusan udara atau dengan cara melewatkannya melalui satu aliran air yang

penuh.

Mengontrol tingkat dan keseragaman pendingin sangatlah penting untuk

meminimalkan penyusutan produk dan distorsi. Selain extruders screw tunggal,

desain lainnya termasuk kembar (dua sekrup sejajar berdampingan) dan beberapa

screw untuk polimer yang sulit untuk mengekstrusi (lihat juga reciprocating

screw, Bagian 19.3).

Sebuah screw tipe heliks ditunjukkan pada gambar.19.2b dan

menunjukkan parameter penting yang mempengaruhi mekanisme ekstrusi

polimer. Pada setiap titik waktu, plastik cair berbentuk heliks pita dengan

ketebalan, H, dan lebar, W, dan disampaikan ke stopkontak extruder oleh

pengaliran perputaran screw. Bentuk, pitch, dan sudut pengaliran screw heliks

adalah parameter penting, karena mempengaruhi aliran polimer melalui ekstruder

tersebut. Rasio panjang barel, L, untuk diameter, D, juga penting. berkisar L / D

rasio extruders komersial khas 5-30, dan diameter barel umumnya dalam kisaran

25 sampai 200 mm.

Karena memiliki pengaruh langsung terhadap kualitas hasil ekstrusi dan di

desain extruder dan pembuangan, mekanisme operasi ini telah dipelajari secara

ekstensif. Beberapa hubungan telah dibentuk antara dimensi-dimensi yang

ditunjukkan pada gambar.19.2.b, kecepatan rotasi screw, dan viskositas polimer

untuk menggambarkan apa yang dikenal sebagai karakteristik extruder dan

karakteristik die. Karakteristik ini kemudian menentukan jumlah seperti tekanan

dan laju aliran pada setiap lokasi selama proses. Rincian lebih lanjut berada di luar

cakupan buku ini dan tersedia dalam berbagai referensi yang dikutip dalam

bibliografi pada akhir bab ini.

Karena ada kelangsungan penyediaan bahan baku dari hopper, maka hasil

yang diekstrusi dapat panjang terus menerus (seperti batang kokoh, bagian,

saluran, lembaran, tabung, pipa, dan komponen arsitektur). Kompleks dengan

bentuk penampang dapat diekstrusi dengan perkakas yang relatif murah. Beberapa

keterangan die yang umum disajikan pada gambar 19.3. dicatat bahwa beberapa

profil die tidak intuitif, tetapi ini biasanya disebabkan polimer mengalami jauh

lebih besar pembaruan bentuk tidak merata dari yang ditemui pada ekstrusi logam.

Selain itu, karena polimer akan mengembang pada die, bukaan ditampilkan dalam

gambar.19.3 lebih kecil daripada penampang diekstrusi. Setelah itu didinginkan,

hasil yang diekstrusi kemudian dapat ditarik (ukuran) oleh penarik dan digulung

atau dipotong menjadi sepanjang yang diinginkan.

Pengendalian parameter proses seperti kecepatan rotasi screw extruder,

suhu, desain die, dan laju pendinginan dan kecepatan tarik yang penting untuk

memastikan integritas dan akurasi dimensi produk seragam. Cacat yang diamati

pada ekstrusi plastik mirip dengan yang diamati dalam ekstrusi logam (dijelaskan

dalam bagian 15,5). Bentuk die adalah penting, karena dapat menyebabkan

tegangan tinggi dalam produk tersebut, menyebabkan pada saat mengembangkan

permukaan dapat patah (seperti juga terjadi pada logam). Cacat permukaan

lainnya adalah bambooing dan sharkskin effect yang dapat mempengaruhi karena

kombinasi dari gesekan antar permukaan die dan polimer, pembaruan elastis, dan

deformasi seragam dari lapisan luar produk sehubungan dengan atas bulk selama

ekstrusi.

Gambar 19.3 penonjolan umum pembuangan geometri: (a) gantungan pakaian

untuk menekan lembar; (b ) pembuangan untuk menghasilkan butiran; dan (c )

dan (d) pembaruan tidak seragam dari bagian setelah keluar dari die. Sumber: (a)

Encyclopedia of Polymer Science and engineering (2nd ed.) Copyright 1985. Izin

cetak ulang oleh John Willey & Sons, Inc.

Extruders umumnya diberi tanda oleh diameter, D, dari barrel dan panjang

ke diameter (L / D) rasio dari barrel. Biaya permesinan dapat berada di atas order

dari $300.000, meliputi biaya untuk alat-alat perlengkapan untuk pendinginan dan

pemutaran hasil yang diekstrusi.

19.2. 1 Aneka Ragam Proses Extrusi

Ini adalah beberapa variasi dari proses extrusi dasar untuk menghasilkan produk

dari jenis berikut.

Tabung plastik dan pipa . Ini adalah hasil diextrusi dengan spider die, seperti

yang ditunjukkan dalam gambar 19.4a (lihat juga gambar 15.8 untuk informasi

lebih lanjut). Kain serat atau kawat penguat juga dapat melalui rancangan khusus

die yang dalam proses ini untuk produksi

Gambar 19.4 Tabung pada extrusi. (a) Extrusi menggunakan spider die (lihat

juga gambar 15.8) and tekanan udara. (b) Coextrusion untuk memproduksi botol.

diperkuat selang yang perlu untuk menahan tekanan yang lebih tinggi. Ekstrusi

tabung juga merupakan langkah pertama yang diperlukan untuk proses terkait,

seperti ekstrusi cetakan dan film.

Tabung plastik keras. Ditekan oleh satu proses dimana die berputar, tabung

plastik keras menyebabkan polimer yang akan terfragmentasi dan berorientasi

biaxially selama ekstrusi. Akibatnya, tabung memiliki rasio kekuatan berat lebih

tinggi dari diekstrusi tabung konvensional.

Coextrusion. Ada di gambar 19.4b, coextrusion melibatkan ekstrusi simultan dari

dua atau lebih polimer melalui satu die. Produk penampang yang berbeda

sehingga mengandung polimer masing-masing dengan karakteristik sendiri dan

fungsinya. Coextrusion umumnya dilakukan dalam berbagai bentuk seperti

lembaran datar, film, dan tabung dan digunakan terutama dalam kemasan

makanan di mana lapisan yang berbeda dari polimer memiliki fungsi yang

berbeda, seperti (a) inertness untuk makanan, (b) sebagai hambatan untuk cairan

seperti air minyak, dan (c) pemberian label produk.

Kawat listrik dilapisi plastik. kawat kabel listrik, dan juga strip diekstrusi dan

dilapisi dengan plastik dengan proses ini. Kabel itu dimasukkan ke dalam

pembukaan di tingkat dikontrol dengan plastik diekstrusi untuk menghasilkan

suatu lapisan yang seragam. klip kertas berlapis plastik juga dibuat oleh

coextrusion. Untuk memastikan isolasi yang tepat, kabel listrik yang diekstrusi

diperiksa terus-menerus untuk ketahanannya saat keluar dari die, juga ditandai

secara otomatis dengan roller untuk mengidentifikasi tipe khusus dari kawat.

Polimer lembaran dan film. Ini dapat diproduksi dengan menggunakan flat

khusus dirancang ekstrusi die, seperti yang ditunjukkan pada gambar 19.3a. juga

dikenal sebagai coathanger, ia dirancang untuk mendistribusikan polimer agar

meleleh merata di seluruh permukaan. Polimer ini diekstrusi dengan memaksa

melalui die, setelah lembar diekstrusi diambil yang pertama pada gulungan air

didinginkan dan kemudian oleh sepasang karet gulungan tertutup. Umumnya,

lembaran polimer dianggap lebih tebal dari 0,5 mm, dan film yang tipis dari 0,5

mm.

Thin polymer film. Umumnya kantong plastik dan produk polimer lainnya film

tipis terbuat dari blown film, yang terbuat dari tabung berdinding tipis yang

dihasilkan oleh ekstruder (gambar 19.5). Dalam proses ini, sebuah tabung

diekstrusi terus vertikal ke atas dan kemudian diperluas menjadi bentuk balon

dengan meniup udara melalui pusat ekstrusi die sampai ketebalan film yang

diinginkan tercapai. Karena orientasi molekul termoplastik (bagian 7.3), sebuah

garis beku berkembang pada balon dalam proses yang transparansi berkurang.

Balon biasanya didinginkan oleh udara dari cincin pendingin di sekitarnya,

yang juga sebagai penghalang untuk perluasan lebih lanjut balon, sehingga

mengendalikan dimensi. Gelembung didinginkan kemudian celah memanjang,

film menjadi rata, dan memotong menjadi kantong plastik. Lebar film yang

diproduksi setelah dipotong dapat berada di urutan 6 m atau lebih.

Rasio dari diameter blown ke diameter tabung extrusi dikenal sebagai

rasio pukulan, yang di proses yaitu 3:1. Perhatikan bahwa, seperti yang dijelaskan

pada bagian 2.2.7, polimer harus memiliki regangan eksponen tingkat sensitivitas

yang tinggi, m, untuk berhasil harus ditiup proses ini tanpa robek.

Plastik film. Plastik film, terutama polytetrafluoro (PTFE; sebutan dagang:

Teflon), dapat diproduksi dengan shaving lingkaran yang padat, billet plastik bulat

dirancang khusus dengan menggunakan cara yang sama untuk memproduksi

sepotong kayu bulat besar. Proses ini disebut skiving (lihat juga bagian 24.4).

GAMBAR 19.5 (a) Skema ilustrasi produksi thin film dan kantong plastik dari

tabung-pertama yang diproduksi oleh extruder dan kemudian ditiup udara. (B)

operasi meledak-film. Proses ini juga mengembangkan, memproduksi kuantitas

yang murah dan sangat besar plastik film dan tas belanja. Source: Courtesy of

Windmoeller & Hoelscher Corp.

Pelet. Digunakan sebagai bahan baku untuk proses plastik metode lain yang

dideskripsikan di bab ini, pelet juga dibuat dengan ekstrusi. Diameter kecil,

batang padat diekstrusi secara terus-menerus kemudian dicincang ke dalam

panjang atau pendek (pelet). Dengan beberapa modifikasi, extruders juga dapat

dipergunakan sebagai pelumer sederhana untuk pembentukan lain, seperti untuk

bentuk pencetakan injeksi dan blow molding.

Contoh 19.1 Blown film

Asumsikan bahwa kantong belanja plastik biasa yang dibuat oleh film ditiup

memiliki dimensi lateral (lebar) dari 400 mm. (A) Apa yang harus menjadi

diameter ekstrusi-mati? (B) tas ini relatif kuat digunakan. Bagaimana kekuatan ini

dicapai?

Solusi

a. Perimeter kantong flat (2) (400) = 800 mm. karena penampang asli-film itu

bulat, diameter harus ditiup D = 800, sehingga D = 255 mm. Ingatlah bahwa

dalam proses ini, tabung diperluas 1,5-2,5 kali diameter ekstrusi-mati.

Mengambil nilai maksimum 2,5, kami menghitung diameter sebagai 255/2.5 =

100 mm.

b. Catatan di gambar. 19.5a bahwa setelah diekstrusi, ballon sedang ditarik ke atas

oleh gulungan mencubit. Jadi, selain diametral peregangan dan orientasi

molekul petugas, film ini membentang dan berorientasi pada arah memanjang.

Orientasi biaksial dihasilkan dari polimer molekul secara signifikan

meningkatkan kekuatan dan ketangguhan dari kantong plastik.

19.2.2 Produksi fiber penguat polimer

Polimer serat memiliki banyak aplikasi penting. Selain menggunakan mereka

sebagai penguat bahan komposit, serat ini digunakan dalam berbagai macam

produk konsumen dan industri, termasuk pakaian, karpet, kain, tali, dan kemasan.

Sebagian besar serat sintetis yang digunakan dalam plastik bertulang

merupakan polimer yang diekstrusi melalui lubang kecil dari sebuah perangkat

yang disebut spinneret (menyerupai kepala pancuran) untuk membentuk filamen

polimer terus menerus semi-padat. extruder Pasukan polimer melalui spinneret,

yang mungkin dari satu sampai beberapa ratus lubang. Jika polimer termoplastik,

mereka pertama meleleh di extruder, seperti dijelaskan dalam bagian 19,2.

polimer thermosetting juga dapat diekstrusi. Operasi ini dilakukan pada tingkat

produksi yang tinggi dan dengan reliabilitas sangat tinggi

Sebagai filamen muncul dari lubang-lubang di spinneret itu, polimer cair

pertama dikonversi ke keadaan karet dan kemudian dipadatkan. Proses ekstrusi

dan pemadatan filamen disebut berputar terus menerus. Maka waktu berputar juga

digunakan untuk produksi tekstil alam (seperti kapas atau wol), di mana potongan

pendek dari serat yang bengkok ke dalam benang. Ini adalah empat metode dari

serat pemintalan; mencair, basah, kering dan berputar gel.

1. Dalam pencairan berputar (ditampilkan dalam gambar 19.6) polimer

dilebur untuk ekstrusi melalui spinneret dan kemudian dipadatkan

langsung oleh pendingin. Sebuah spinneret khas untuk operasi ini sekitar

50 lubang sekitar 0,25 mm dengan diameter dan tebal sekitar 5 mm. Serat-

serat yang muncul dari spinneret adalah didinginkan oleh udara konveksi

dan sekaligus, sehingga diameter akhir mereka menjadi jauh lebih kecil

daripada membuka spinneret. Polimer (seperti nilon, olefin, polyester dan

PVC) yang dihasilkan dalam hal ini. Karena aplikasi penting dari nilon

dan serat polyester, mencair proses pemintalan serat-manufaktur yang

paling penting.

Melt-berputar serat juga dapat diekstrusi dari berbagai spinneret di

bagian lain-lintas, seperti trilobal (segitiga dengan sisi-sisi melengkung),

bentuk pentagonal, segi delapan, dan hampa. Hollow serat perangkap

udara dan, dengan demikian, menyediakan isolasi termal tambahan,

sementara lainnya lintas-bagian memiliki aplikasi khusus.

2. Membasahkan pemutar adalah proses paling tua untuk penghasilan serabut

dan dipergunakan untuk polimer yang telah dilarutkan pada satu zat

pelarut. spinnerets diselam pada satu pemandian kimia. Sebagai filamen

muncul, mereka endap pada pemandian kimia, menghasilkan satu serabut

itu kemudian adalah luka ke atas satu boobin. Istilah “ basah memutar ”

menunjuk ke penggunaan dari satu benda cair endap tempat mandi,

menghasilkan di serabut basah yang memerlukan pengeringan sebelum

mereka dapat dipergunakan. Akrilik, rayon dan serabut aramid dapat

dihasilkan oleh proses ini.

3. Pemintalan kering digunakan untuk termoset dilakukan oleh pelarut.

Namun, daripada presipitan polimer dengan pengenceran seperti dalam

pemintalan basah, solidifikasi dicapai dengan menguapkan pelarut dalam

aliran udara atau gas inert. Filamen tidak bersentuhan dengan cairan

pengendapan, sehingga menghilangkan kebutuhan untuk pengeringan.

Pemintalan kering dapat digunakan untuk produksi asetat, elastane

triasetat, polyether-based dan serat akrilik.

4. Pemintalan gel adalah satu apecial memproses dipergunakan untuk peroleh

kekuatan tinggi atau sifat serat khusus polimer ini tidak meleleh

sepenuhnya atau dilarutkan dalam bentuk cair, tetapi molekul terikat pada

berbagai titik dalam bentuk kristal cair. Operasi ini menghasilkan kekuatan

antar-dirantai kuat dalam filamen yang terjadi.

GAMBAR 19.6 Proses melt spinning untuk memproduksi serat polimer. Serat-

serat yang kemudian digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk kain dan

sebagai bantuan untuk bahan komposit.

secara signifikan dapat meningkatkan kekuatan tarik serat. Selain itu,

kristal cair sejajar sepanjang sumbu serat dengan strain yang ditemui

selama ekstrusi. Filamen muncul dari spinneret dengan luar biasa tinggi

orientasi relatif terhadap satu sama-lain lebih meningkatkan kekuatan

mereka. Proses ini juga disebut pemintalan kering-basah, karena filamen

pertama melalui udara dan kemudian didinginkan lebih lanjut dalam

mandi cair. Beberapa polyethylene tinggi kekuatan dan serat aramid

dihasilkan oleh berputar gel.

Langkah yang diperlukan dalam produksi serat sebagian besar adalah

aplikasi yang signifikan peregangan untuk menginduksi orientasi molekul-

molekul polimer dalam arah serat. orientasi ini adalah alasan utama untuk

kekuatan tinggi dari serat dibandingkan dengan polimer dalam bentuk curah.

Peregangan dapat dilakukan sedangkan polimer masih lentur-hanya setelah

ekstrusi dari-spinneret atau dapat dilakukan sebagai operasi dingin-gambar. Galur

terinduksi dapat setinggi 800%.

Grafit serat diproduksi dari serat polimer yang berbeda dengan pirolisis.

Dalam operasi ini panas, dikendalikan dalam kisaran 1.500-3.000 C diterapkan

pada serat polimer (biasanya polyacrylonitrile, PAN) untuk mengusir semua unsur

kecuali karbon. Serat yang berada di bawah ketegangan dalam rangka

mengembangkan tingkat tinggi orientasi dalam struktur serat yang dihasilkan.

(Lihat juga 9.2.1 pada sifat serat grafit dan rincian lainnya).

19. 3 Injection molding

Pencetakan injeksi adalah serupa dengan hot-chamber die casting (gambar 19. 7,

lihat juga bagian 11.3.5).

Butir atau butir halus diberi makan ke dalam silinder terpanasi, dan pelelehan

dipaksa ke dalam pembentuk yang manapun oleh satu pengisap hidrolik atau

dengan sistem sekrup pemutaran dari satu extruder. Seperti di penonjolan plastik,

barrel (silinder) dipanaskan secara eksternal untuk meningkatkan pelelehan dari

polimer. Di mesin pencetakan injeksi, bagaimanapun, satu bagian jauh lebih besar

dari panas yang mengirim ke polimer sehubungan dengan pemanasan tentang

geseran.

Mesin modern dari jenis reciprocating atau plasticating sekrup

(gambar.19.7b) dengan urutan pengoperasian ditampilkan dalam gambar.19.8.

sebagai pressurebuilds di pintu masuk cetakan, memutar sekrup yang mulai

bergerak mundur di bawah tekanan untuk jarak yang telah ditentukan. Gerakan ini

kontrol volume material yang akan disuntikkan. Sekrup kemudian berhenti

berputar dan mendorong maju hidrolik, memaksa plastik cair ke dalam rongga

cetakan. Tekanan dikembangkan biasanya berkisar 70-200 MPa.

Beberapa produk injeksi yang dicetak akan ditampilkan dalam

gambar.19.9. Lainnya termasuk cangkir, kontainer, rumah, gagang perkakas,

tombol, mainan, perlengkapan pipa, penerima telepon, dan listrik dan komponen-

peralatan komunikasi. Untuk termoplastik, cetakan disimpan relatif dingin di

sekitar 90°C bagian termoset. dituangkan dalam cetakan dipanaskan pada sekitar

200° C, di mana polimerisasi dan cross-linking terjadi.

GAMBAR 19.7 Skema ilustrasi injection molding dengan (a plunger) dan (b)

reciprocating memutar sekrup.

1. Membuat polimer di depan bushing; tekanan mendorong screw mundur.

Ketika polimer yang telah dibuat cukup, rotasi berhenti.

2. Ketika pembentuk siap, screw didorong maju oleh satu silinder hidrolik,

mengisi sprue bushing, rongga sprue dan pembentuk dengan polimer. Screw

memulai pemutaran lagi untuk membuat lebih polimer.

3. Setelah polymer beku dan terbentuk, mold terbuka dan ejector pin mendorong

barang yang dibentuk itu.

GAMBAR 19.8 urutan proses dalam injection molding bagian dengan screw

reciprocating. Proses ini digunakan secara luas bagi konsumen dan komersial

berbagai produk, seperti mainan, kontainer, tombol, dan peralatan listrik (lihat

gambar19.9).

GAMBAR 19.9 Tipe produk yang dibuat oleh injection molding, termasuk

contoh-contoh cetakan insert. Sumber: (a) Courtesy of molding Plainfield, inc. (B)

courtesy jamur rayco dan mfg.LLC.

Setelah bagian sudah dingin (untuk termoplastik) atau disempurnakan

(untuk termoset), cetakan dan bagian akan dihapus dari cetakan menggunakan

ejector yang didapatkan. cetakan kemudian ditutup, dan proses akan diulang

secara otomatis. Elastomer juga injeksi dicetak ke dalam cetakan, bentuk

kompleks dengan akurasi dimensi yang baik dapat diperoleh. Namun, karena

pendinginan yang tidak merata dari bagian dalam cetakan, tegangan sisa

berkembang di bagian itu..

Bentuk dengan berpindah dan melonggarkan sekerup tusuk juga

dipergunakan di pencetakan injeksi, saat mereka mengijinkan bentuk dari bagian

mempunyai beberapa rongga atau internal dan eksternal fitur tersusupi. Untuk

mengakomodasi terpisah desain, pembentuk mungkin punya beberapa komponen

(gambar 19. 10), meliputi pelari (seperti terpakai di cetakan logam mati), inti,

rongga, menyejukkan alur, lampiran, pin pukulan knockout, dan ejector. Ini

adalah tiga jenis dasar dari pembentuk:

1. Pelari dingin, dua pembentuk lempeng: desain ini adalah paling sederhana

dan paling umum, seperti terlihat di gambar 19.11a.

2. Pelari dingin, tiga pembentuk lempeng (gambar 19. 11b): sistem pelari

terpisah dari bagian ketika pembentuk dibuka.

3. Pelari panas (gambar. 19. 11c), juga pembentuk dipanggil tanpa pelari:

plastik cair panas disimpan dalam piring runner dipanaskan.

Dalam cetakan dingin-pelari, plastik memantapkan tersisa di saluran yang

menghubungkan rongga cetakan ke ujung laras harus dihilangkan, yang biasanya

dilakukan dengan memotong. Kemudian, memo ini dapat cincang dan didaur

ulang. Dalam cetakan panas-pelari (yang lebih mahal), tidak ada gerbang, pelari,

atau sprues melekat pada

Gambar 19.10 Ilustrasi fitur pembentuk untuk injection molding. (satu ) Dua

pembentuk lempeng dengan diidentifikasi fitur penting. (b ) ilustrasi Bagan dari

fitur pada satu pembentuk.

Gambar 19.11 Jenis pembentuk yang digunakan dalam injection molding: (satu )

dua pembentuk lempeng; (b ) tiga pembentuk lempeng; dan (c ) pembentuk pelari-

panas.

membentuk bagian. Waktu siklus adalah lebih pendek, karena hanya bagian

terbentuk harus disejukkan dan keluarkan.

Pencetakan injeksi Multicomponent (juga dipanggil coinjection atau

bentuk selip) ijinkan pembentukan dari menyerahkan satu kombinasi dari

berbagai warna dan bentuk. Satu contoh adalah bentuk dari cahaya membesarkan

melindungi dengan tanggung jawab mobil membuat dari differerent bahan dan

berwarna, merah seperti itu, batu amber dan putih. Juga, untuk beberapa bagian,

mencetak film dapat ditempatkan pada rongga pembentuk, sehingga mereka

memerlukan tidak dihias atau terlabel setelah bentuk.

Bentuk lampiran melibatkan komponen metalik (sekrup seperti itu, pin dan

lajur) yang ditempatkan pada utama rongga pembentuk ke suntikan kemudian

menjadi satu integral bagian dari produk terbentuk (gambar 19. 9 ). contoh paling

umum dari kombinasi demikian adalah komponen elektrik dan permobilan dan

bagian keran.

STUDI KASUS 19.1 Penggantian Pinggul EPOCH

Setiap tahun, lebih dari satu juta sendi buatan akan diganti di seluruh dunia,

sehingga menghilangkan rasa sakit dan sangat meningkatkan kualitas hidup

mereka. Sebuah penggantian panggul total biasanya terdiri dari dua komponen

mahor: (a) komponen femur ditempatkan di kaki dan (b) komponen acetabular

untuk pinggul. Pembuatan batang hip digambarkan pada Contoh 1,5 dari

pengenalan umum; batang hip Epoch adalah perkembangan baru yang berbasis

pada teknologi pengolahan polimer.

Salah satu masalah yang telah dihadapi dengan penggantian panggul total

adalah resorpsi tulang. Untuk mencegahnya melanggar bawah dan yang

reassimilated ke dalam tubuh, tulang sehat harus ditekankan untuk

mempertahankan kekuatan dan semangat. Namun, implan logam yang sangat

kaku cenderung untuk mentransfer beban ke femur berbeda dari hip alami pasien,

dan banyak dari tulang ke arah atas femur yang mengalami tegangan sangat

sedikit. Tubuh bereaksi terhadap keadaan yang rendah-stres dengan resorbing

tulang. Hilangnya massa tulang dapat mengakibatkan kegagalan tulang dan

menyebabkan kelelahan kegagalan implan karena lingkungan pembebanan baru

dan berbahaya. Ini serius, karena memperbaiki atau merevisi implan adalah

signifikan lebih menyakitkan bagi pasien dan melibatkan rehabilitasi signifikan

lebih dan revisi biasanya tidak berhasil sebagai implan pertama.

Suatu yang baru dan inovatif desain adalah sistem EPOCH, diperlihatkan

di fig.19.12. Dalam sistem ini, hip terdiri dari tiga lapisan: (1) lapisan terluar

terdiri dari difusi-berikat (lihat bagian 31,7) titanium alloy mesh untuk tulang di-

pertumbuhan, (2) lapisan polimer termoplastik dimaksudkan untuk memberikan

sebuah kekakuan mirip dengan tulang, dan (3) inti cobalt-paduan untuk

memberikan kekuatan statis dan kelelahan. Polimer yang digunakan dalam hip ini

adalah dari polyaryletherketone (PAEK) keluarga, dan lapisan-lapisan yang

berukuran untuk meniru kekakuan tulang, sementara memaksimalkan kekuatan

kelelahan.

Hip Epoch diproduksi melalui proses injection molding, seperti yang

ditunjukkan pada gambar 19.13. 0,75 vertikal-MN-injeksi mesin digunakan

(sebagai lawan mesin cetak injeksi-horizontal) dalam rangka memfasilitasi

locating sisipan. Dua bantalan fleksibel ditempatkan ke kursi di belahan cetakan.

Sebuah menyisipkan kobalt-paduan mesin dipanaskan awal dan ditempatkan di

bagian bawah cetakan. Cetakan ditutup, dan polimer disuntikkan ke rongga,

sehingga masuk, sebagian merembes ke dalam pad berpori, dan integral mengunci

semua komponen bersama-sama. Setelah bagian tersebut dikeluarkan dari

GAMBAR 19.12 Batang hip Epoch. Desain ini menggunakan Paek

(polyaryletherketone) layer dan pad tulang-ingrowth sekitar inti kobalt-krom

untuk memaksimalkan pertumbuhan ke dalam tulang. Sumber: courtesy of

Zimmer, inc.

GAMBAR 19.13 Epoch Sebuah hip dihapus dari cetakan setelah proses

memasukkan injeksi-cetakan. Sumber: courtesy of Zimmer, inc.

cetakan, lampu kilat dipangkas, dan pinggul batang selesai untuk mendapatkan

permukaan yang dipoles yang diinginkan. Bagian-lintas dari struktur yang

dihasilkan ditampilkan dalam fig.19.12 (b).

Pinggul JANGKA WAKTU telah meningkat pesat kemampuan untuk

tulang untuk tetap sehat di sekitar implan, yang menyebabkan hidup lagi implant,

revisi lebih sedikit, dan kurang rasa sakit dan penderitaan bagi penerima sendi

buatan.

Sumber: Courtesy of M. Hawkins, Zimmer, inc.

Overmolding. Ini adalah proses untuk membuat produk (seperti sendi engsel dan

sendi bola dan socket) dalam satu proses dan tanpa perlu untuk perakitan sebelum

cetak. Dua plastik yang berbeda biasanya digunakan untuk memastikan bahwa

tidak ada obligasi akan membentuk antara belahan dibentuk dari menghalangi

bersama, gerakan seperti seharusnya.

Dalam cetak es dingin, jenis plastik yang sama digunakan untuk

membentuk kedua komponen sendi. Operasi ini dilakukan di mesin cetak injeksi-

standar dan dalam satu siklus. Sebuah cetakan dua-rongga digunakan dengan

sisipan pendinginan diposisikan di bidang kontak antara komponen pertama dan

kedua dibentuk bersama. Dengan cara ini, tidak ada obligasi mengembangkan

antara dua potong, dan dengan demikian, kedua komponen memiliki gerakan

bebas, misalnya di dalam engsel atau mekanisme geser.

Kemampuan proses. Injection molding adalah proses produksi tingkat tinggi dan

memungkinkan kontrol dimensi yang baik. Meskipun sebagian besar umumnya

berat 100-600 g, dapat jauh lebih berat, seperti di panel otomotif-tubuh dan

komponen eksterior. kali siklus biasanya berkisar antara 5 sampai 60 detik,

meskipun mereka dapat beberapa menit untuk bahan unermosetting.

Pencetakan injeksi sebuah proses kompleks serbaguna mampu produksi

dengan akurasi dimensi bentuk yang baik dan pada tingkat produksi yang tinggi.

Seperti dalam proses membentuk yang lain, desain cetakan dan kontrol aliran

material dalam rongga mati adalah faktor penting dalam kualitas produk dan

dengan demikian untuk menghindari cacat. Karena kesamaan dasar untuk logam

casing tentang aliran material dan transfer benci, cacat diamati dalam cetakan

injecton adalah sedikit dari kontrol yang tepat suhu, tekanan, dan jamur

modifikasi desain menggunakan perangkat lunak simulasi.

Sebagai contoh, di gambar 10.13g, aliran logam cair dari dua pelari

berlawanan dan kemudian bertemu di tengah rongga cetakan. Jadi, dingin

menutup di casting adalah setara dengan las baris dalam cetakan injeksi.

Jika pelari lintas-bagian yang terlalu kecil, polimer dapat memperkuat

prematur, sehingga mencegah mengisi penuh rongga cetakan. Solidifikasi

dari lapisan kulit bagian tebal dapat menyebabkan porositas atau void

karena penyusutan, seperti pada bagian logam yang ditunjukkan pada

gambar 12.2.

Jika karena beberapa alasan mati tidak menutup sepenuhnya atau karena

mati pakai, flash akan membentuk dengan cara yang mirip dengan flash

pembentukan kesan-mati di tempa (lihat figs.14.5 dan 19.19c).

Sebuah cacat yang dikenal sebagai tanda tenggelam (pull-in) juga diamati

di bagian injeksi-dibentuk, seperti yang ditunjukkan di gambar 19.31c

Banyak kemajuan telah dibuat dalam analisis dan desain cetakan dan aliran

material dalam injection molding. Pemodelan simulasi teknik dan perangkat lunak

telah dikembangkan untuk mempelajari sistem gating optimal, cetakan mengisi,

pendinginan cetakan, dan distorsi bagian. Software program sekarang tersedia

untuk mempercepat proses desain untuk bagian cetakan dengan dimensi yang

bagus dan karakteristik. Program memperhitungkan faktor-faktor seperti tekanan

injeksi, temperatur, perpindahan panas dan kondisi resin.

Mesin. Mesin pencetakan injeksi biasanya horisontal (gambar 19. 14). mesin

vertikal dipergunakan untuk membuat kecil, menutup toleransi terpisah dan untuk

memasukkan bentuk.

Gambar 19.14 A 2.2 - mesin pencetakan injeksi MN. Tonase adalah kekuatan

berlaku bagi biaya hidup memeninggal tertutup semasa suntikan dengan plastik

cair ke dalam rongga pembentuk dan pegangan ini di situ hingga bagian adalah

cukup dinginkan dan kaku disingkirkan dari meninggal. Sumber: Kehormatan dari

Cincinnati Milacron, Divisi Permesinan plastik.

Kekuatan pengapitan pada memeninggal umumnya disediakan oleh berarti

hidrolik, walau berarti elektrik juga dipergunakan (Timbang yang kurang dan

adalah quieter dibandingkan mesin hidrolik). Mesin modern diperlengkapi dengan

mikro prosesor dan komputer mikro pada satu panel kontrol dan ketua kelas

semua aspek dari operasi.

Mesin diberi peringkat sesuai dengan kapasitas dari pembentuk dan

kekuatan pengapitan. Di kebanyakan mesin, kekuatan ini terbentang dari 0.9 ke

2.2 MN. Mesin paling besar di operasi yang punya satu kapasitas dari 45 MN, dan

ini dapat menghasilkan terpisah berat 25 kg. ongkos satu 0.9 - mesin MN

terbentang dari sekitar $60,000 untuk sekitar $90,000 dan dari satu 2.7 - mesin

MN dari tentang $85,000 untuk sekitar $140,000. Die biaya biasanya berkisar dari

$ 20,000 sampai $ 200.000. Akibatnya, tinggi volume produksi sangat penting

untuk membenarkan pengeluaran yang tinggi tersebut.

Cetakan umumnya terbuat dari baja perkakas, berilium-tembaga, atau

aluminium. Mereka mungkin memiliki beberapa lubang, sehingga lebih dari satu

bagian dapat dibuat dalam satu siklus (lihat juga fig.11.19). Biaya cetakan dapat di

urutan $ 100.000 untuk yang besar. Jamur dapat hidup pada urutan 2 juta siklus

untuk cetakan baja, tetapi bisa mengenai siklus hanya 10.000 untuk cetakan

aluminium.

Contoh 19.2 Kekuatan yang diperlukan di pencetakan injeksi

Mesin cetak injeksi-2-MN yang akan digunakan untuk membuat memacu roda

gigi diameter 110 mm dan 12 mm tebal. Roda gigi memiliki profil yang halus-

gigi. Berapa banyak roda gigi dapat injeksi-dituangkan dalam satu set cetakan?

Apakah ketebalan dari gigi persneling mempengaruhi jawabanmu?

Solusi Karena detail halus yang terlibat (gigi gigi halus), mari kita asumsikan

bahwa tekanan yang diperlukan dalam rongga cetakan akan berada di urutan 100

MPa. The cross-sectional (diproyeksikan) bidang roda gigi π (110) ² / ₄ = 9500

mm ². jika kita berasumsi bahwa pesawat perpisahan dari dua bagian dari cetakan

di tengah-tengah gigi, gaya yang dibutuhkan adalah (9500) (100) = 950 Kn.

Karena kapasitas mesin adalah 2 MN, kami memiliki 2 MN dari clamping

tersedia. Oleh karena itu, cetakan dapat menampung dua rongga dan

menghasilkan dua roda gigi per siklus. Karena tidak mempengaruhi luas

penampang roda gigi, ketebalan gear tidak mempengaruhi secara langsung

tekanan yang terlibat, dan dengan demikian, tidak mengubah jawabannya.

19.3.1 Reaksi-Injeksi cetak

Dalam reaksi-injection molding (RIM) proses, monomer dan dua atau lebih cairan

reaktif dipaksa dengan kecepatan tinggi ke dalam ruang pencampuran pada

tekanan 10 sampai 20 MPa dan kemudian ke rongga cetakan (fig.19.15). Reaksi

kimia berlangsung dengan cepat dalam cetakan, dan polimer mengeras. polimer

yang tipikal adalah poliuretan, nilon dan epoksi. Siklus kali mungkin jangkauan

hingga sekitar 10 menit, tergantung pada bahan, ukuran dan bentuk bagian.

Aplikasi utama dari proses ini meliputi komponen otomotif (seperti

bemper dan fender, roda kemudi dan panel instrumen), insulasi termal untuk

lemari pendingin dan freezer, waterskis dan pengaku untuk komponen struktural.

Suku cadang yang dibuat mungkin jangkauan hingga sekitar 50 kg. memperkuat

serat (seperti kaca atau grafit) juga dapat digunakan untuk meningkatkan kekuatan

dan kekakuan produk. Tergantung pada jumlah bagian-bagian yang akan dibuat

dan kualitas bagian yang diharuskan, cetakan dapat dibuat dari bahan yang umum,

seperti baja atau aluminium.

GAMBAR 19.15 Ilustrasi skematis dari reaksi proses injection molding. bagian

umum dibuat adalah otomotif-tubuh panel, ski air dan isolasi termal untuk lemari

pendingin dan freezer.

19.4 Blow Molding

Blow molding adalah modifikasi dari proses ekstrusi dan proses injection

molding. Dalam pencetakan ekstrusi pukulan, tabung atau melakukan (biasanya

berorientasi sehingga vertikal) adalah pertama diekstrusi. Hal ini dijepit ke dalam

cetakan dengan rongga yang lebih besar dari diameter tabung dan tertiup luar

untuk mengisi rongga cetakan (fig.19.16a). tergantung pada materi, rasio bisa

pukulan setinggi 7:1. Hembusan biasanya dilakukan dengan semburan udara

panas pada tekanan berkisar 350-700 kPa. Drum dengan volume seluas 2.000 liter

dapat dibuat dengan proses ini. bahan mati yang tipikal adalah baja, aluminium,

dan tembaga berilium.

Dalam beberapa operasi, ekstrusi tersebut kontinu, dan cetakan bergerak

dengan slang. Cetakan dekat di sekitar pipa, menyegel dari salah satu ujungnya,

melanggar tabung panjang menjadi bagian-bagian individu, dan bergerak menjauh

saat udara disuntikkan ke bagian tabung. bagian kemudian didinginkan dan

dikeluarkan dari cetakan. bergelombang-pipa plastik dan tubing yang dibuat oleh

blow molding terus menerus di mana pipa atau tubing adalah diekstrusi horisontal

dan ditiup ke dalam cetakan bergerak.

Dalam injection blow molding, sepotong tubular pendek (parison) pertama

adalah injeksi-cetak (gambar 19.16b) menjadi dingin dan mati (parisons dapat

dilakukan dan disimpan untuk digunakan nanti). Mati terbuka, dan parison

tersebut dipindahkan ke cetak-pukulan mati oleh mekanisme pengindeksan

(gambar 19.16c). udara panas disuntikkan ke parison itu, memperluas ke dinding

rongga cetakan. produk khas dibuat adalah minuman botol plastik (biasanya

terbuat dari polietilen atau polyethereketone, PEEK) dan kecil, wadah berongga.

Sebuah proses yang berkaitan adalah stretch blow molding, di mana parison ini

diperluas dan memanjang secara bersamaan, menundukkan polimer untuk biaksial

peregangan dan dengan demikian meningkatkan sifat-sifatnya.

blow molding Multilayer melibatkan penggunaan tabung coextruded atau

parisons dan dengan demikian memungkinkan produksi struktur multilayer (lihat

gambar 19.4b).

GAMBAR 19.16 ilustrasi skematis dari (a) proses pukulan-ekstrusi cetakan untuk

membuat minuman botol plastik, (b) blow-molding injeksi proses, dan (c)

suntikan tiga stasiun pukulan-mesin moulding untuk membuat botol plastik.

Contoh produk tersebut adalah kemasan plastik untuk makanan dan minuman,

memiliki karakteristik seperti bau dan penghalang permeasi, rasa dan aroma

perlindungan, ketahanan memukul, kemampuan yang dicetak dan kemampuan

yang harus diisi dengan cairan panas. Aplikasi lain dari proses ini adalah untuk

kontainer di kosmetik dan industri farmasi.

19. 5 Rotational Molding

Kebanyakan termoplastik dan beberapa termoset dapat dibentuk menjadi besar,

bagian-bagian cekung cetak rotasi. Dalam proses ini, sebuah cetakan logam

berdinding tipis dibuat dalam dua buah (cetakan split-wanita) dan dirancang untuk

diputar sekitar dua sumbu tegak lurus (fig.19.17). untuk setiap siklus bagian,

kuantitas premeasured bahan plastik bubuk ditempatkan di dalam cetakan hangat.

(Bubuk tersebut diperoleh dari proses polimerisasi yang presipitat bubuk dari

cairan). Kemudian cetakan dipanaskan (biasanya dalam oven besar) dan diputar

terus menerus tentang dua sumbu utama.

Tindakan ini Tumbang bubuk terhadap cetakan, di mana panas sekering

bubuk tanpa mencair itu. Untuk bagian thermosetting, agen kimia ditambahkan ke

bedak; cross-linking terjadi setelah bagian dibentuk dalam cetakan. Mesin-mesin

sangat otomatis dengan bagian digerakkan oleh suatu mekanisme pengindeksan

seperti yang ditunjukkan di gambar 19.16c.

Berbagai besar bagian dibuat oleh cetakan putar, seperti tangki

penyimpanan berbagai ukuran, tong sampah, lambung perahu, ember, rumah,

mainan berongga besar, tercatat

GAMBAR 19.17 cetakan putar (rotomolding atau rotocasting) proses. Sampah

kaleng, ember dan bola plastik dapat dibuat dengan proses ini.

Kasus, dan bola. menyisipkan logam atau plastik Berbagai atau komponen juga

dapat dibentuk secara terpadu ke dalam bagian-bagian yang dibuat oleh proses ini.

Selain serbuk, polimer cair (plastinols) juga dapat digunakan dalam

cetakan putar-PVC plastisols menjadi bahan yang paling umum. Dalam operasi

(disebut lumpur cetakan atau lumpur casting), cetakan dipanaskan dan diputar

secara bersamaan. Karena tindakan jatuh, polimer dipaksa melawan dinding

bagian dalam cetakan, di mana ia meleleh dan melapisi dinding cetakan. bagian

yang didinginkan sementara masih berputar dan dihapus dengan membuka

cetakan. Suku cadang yang dibuat biasanya produk berdinding tipis, seperti sepatu

dan mainan.

Proses kemampuan. Rotational molding dapat memproduksi komponen

dengan yang kompleks, bentuk berongga dengan ketebalan dinding sekecil 0,4

mm. bagian sebagai besar sebagai 1,8 mx 1,8 mx 3,6 m dengan volume besar

seperti 80.000 liter telah dihasilkan. Permukaan bagian luar adalah replika dari

permukaan menyelesaikan dinding cetakan dalam. Siklus kali lebih panjang

daripada di proses cetak lainnya. Kualitas-kontrol biasanya melibatkan

pertimbangan berat akurat bubuk, kecepatan rotasi tepat cetakan, dan hubungan

suhu-waktu selama siklus oven.

19. 6 Thermoforming

Thermoforming adalah satu proses untuk pembentukan termo-plastik lembaran

atau film yang terbentuk dengan bantuan aplikasi dari panas dan tekanan (gambar

19. 18). Di proses ini, satu lembaran dijepit dan dipanaskan ke titik kelonggaran

(di atas suhu peralihan gelas, Tg dari polimer; tabel 7.2), biasanya oleh kalor-

pancar, dan (b ) dipaksa melawan permukaan pembentuk melalui aplikasi dari

satu ruang hampa atau tekanan udara. Lembar yang dipergunakan di

thermoforming biasanya dibuat oleh penonjolan lembar dan ada tersedia sebagai

satu lajur bergulung atau seperti panjang dan lebar dari berbagai ukuran. Mereka

juga ada tersedia terisi dengan berbagai materi untuk pembuatan menyerahkan

aplikasi spesifik.

cetakan pada umumnya pada suhu kamar, sehingga bentuk yang dihasilkan

menjadi set pada kontak dengan cetakan. Karena kekuatan rendah bahan

terbentuk, perbedaan tekanan yang disebabkan oleh vakum biasanya sudah cukup

untuk membentuk. Namun demikian, bagian lebih tebal dan lebih kompleks

membutuhkan tekanan udara, yang bisa berkisar dari sekitar 100-2000 kPa,

dependind pada jenis material dan ketebalan

GAMBAR 19.18 proses thermoforming Berbagai lembaran termoplastik. Proses-

proses ini digunakan dalam pembuatan tanda iklan, kue dan nampan permen,

panel untuk mandi kios dan kemasan.

Lembar. Mekanikal berarti, seperti sumbat yang digunakan, juga dapat digunakan

untuk membantu membentuk bagian. Variasi dari proses thermoforming dasar

ditunjukkan dalam gambar19.18.

Proses kemampuan. bagian umum yang dibuat oleh thermoforming adalah

kemasan, nampan untuk kue dan permen, tanda iklan, liners kulkas, perumahan

alat, dan panel untuk mandi warung. Bagian dengan lubang pembukaan atau tidak

dapat dibentuk oleh proses ini karena perbedaan tekanan tidak dapat

dipertahankan selama membentuk. Karena thermoforming adalah kombinasi

gambar dan peregangan operasi (seperti di beberapa logam-lembaran

membentuk), material harus menunjukkan tinggi, perpanjangan seragam, jika

tidak, maka akan leher dan sobek. Termoplastik memiliki kapasitas tinggi untuk

perpanjangan seragam berdasarkan eksponen sensivitas tinggi regangan-tingkat,

m, seperti yang dijelaskan pada bagian 2.2.7.

Cetakan untuk thermoforming biasanya terbuat dari aluminium karena

kekuatan tinggi tidak diperlukan, maka perkakas yang relatif lebih murah. cetakan

thermoforming memiliki lubang kecil untuk menarik vakum. Lubang ini biasanya

kurang dari 0,5 mm, jika tidak, mereka akan meninggalkan tanda pada bagian-

bagian dibentuk. Kualitas pertimbangan termasuk merobek lembaran selama

membentuk, ketebalan dinding seragam, tidak benar diisi cetakan, bagian definisi

miskin, dan kurangnya detail permukaan.

19.7 Compression Molding

Dalam bentuk tekanan, biaya bahan, volume bubuk, campuran cairan kental-resin

dan bahan filler ditempatkan langsung ke rongga cetakan panas yang biasanya

adalah sekitar 200 ° C tetapi dapat jauh lebih tinggi. Pembentukan dilakukan di

bawah tekanan dari sebuah plug atau dari setengah bagian atas mati (fig.19.19),

sehingga proses ini agak mirip dengan tertutup-mati penempaan logam.

Berbagai tekanan dari sekitar 10-150 MPa. Seperti yang terlihat di gambar

19.19, ada flash terbentuk, yang kemudian dihilangkan dengan memotong atau

dengan cara lain. bagian umum dibuat adalah piring, pegangan, tutup wadah, alat

kelengkapan, komponen listrik dan elektronik, mesin cuci agitator dan

perumahan. Serat-serat diperkuat bagian dengan cincang juga dibentuk secara

eksklusif oleh proses ini.

Kompresi cetak digunakan terutama dengan thermosetting plastik dengan

bahan asli yang dalam keadaan sebagian polimerisasi. Namun, termoplastik juga

dapat terbentuk. Cross-linking selesai dalam mati dipanaskan. Curing kali berkisar

dari sekitar 0,5 sampai 5 menit, tergantung pada material dan ketebalan bagian

dan bentuk. Mereka lebih tebal bahan, semakin lama waktu yang diperlukan untuk

itu untuk menyembuhkan. Elastomer juga dibentuk oleh kompresi cetakan.

Kemampuan proses. Tiga jenis cetakan kompresi yang tersedia:

• Flash type: bagian dangkal atau flat

• Positif type: untuk bagian kepadatan tinggi

• Semipositive type: untuk kualitas produksi

Memotong di bagian tidak dianjurkan, namun meninggal dapat dirancang

untuk membuka ke samping (fig.19.19d) untuk memungkinkan penghapusan

bagian dicetak. Secara umum, kompleksitas bagian yang dihasilkan lebih rendah

dari molding injeksi, tapi kontrol dimensi lebih baik. Permukaan bidang bagian

compression-molded jangkauan hingga sekitar 2,5 m². karena kesederhanaan

relatif mereka, untuk kompresi

GAMBAR 19.19 Jenis compression molding pencetakan yang mirip dengan

menempa: (a) positif, (b) semipositive, dan (c) flash, yang kemudian dipangkas

off. (D) desain mati untuk membuat bagian kompresi-dicetak dengan memotong

eksternal.

Molding umumnya lebih murah daripada yang digunakan dalam cetakan injeksi.

Mereka biasanya terbuat dari baja perkakas dan dapat krom disepuh atau dipoles

untuk peningkatan permukaan akhir produk cetakan.

19. 8 Transfer Molding

Bentuk transfer mewakili satu pembangunan selanjutnya dari proses dari bentuk

tekanan. Damar thermosetting tidak disembuhkan ditempatkan pada satu transfer

terpanasi menaruh dalam pot atau kamar (gambar. 20), dan setelah bahan

dipanaskan, ini disemprot ke dalam pembentuk tertutup yang terpanasi.

Bergantung kepada jenis dari mesin terpakai, satu RAM, pengisap, atau pemberi

makan sekrup pemutaran memaksa bahan ke aliran melalui alur sempit ke dalam

rongga pembentuk di desakan sampai 300 MPa. Aliran kental ini menghasilkan

panas pantas dipertimbangkan, acungkan yang suhu dari bahan dan membuat

sejenis ini. Menyembuhkan diambil tempat menyeberangi menghubungkan.

Karena damar berada di dalam satu status cair saat ini memasuki pembentuk,

kompleksitas dari bagian dan kontrol dimensional mendekati itu dengan

pencetakan injeksi.

GAMBAR 19.20 Urutan dari proses transfer molding untuk thermosetting

plastik. Proses ini adalah pantas terutama untuk ruwet menyerahkan ketebalan

tembok bervariasi.

Proses kemampuan. bagian umum dilakukan melalui transfer molding adalah

konektor listrik dan komponen elektronik, karet dan komponen silikon, dan

enkapsulasi perangkat mikroelektronik. Proses ini cocok terutama untuk bentuk

yang rumit dengan ketebalan yang beragam di dinding. Cetakan cenderung lebih

mahal daripada untuk cetakan kompresi, dan beberapa bahan yang tersisa dalam

saluran jamur selama pengarsipan, yang kemudian dihapus.

19.9 Casting

Beberapa termoplastik (seperti nilon dan akrilik) dan plastik thermosetting

(epoxies, fenolat, poliuretan, dan polyester) dapat dilemparkan ke berbagai bentuk

baik menggunakan cetakan kaku atau fleksibel (gambar 19.21). dibandingkan

dengan metode lain dari plastik pengolahan, cetakan adalah lambat tetapi

sederhana dan murah. Namun, polimer harus memiliki viskositas cukup rendah

untuk mengalir dengan mudah ke dalam cetakan.

GAMBAR 19.21 Skema ilustrasi (1) casting, (2) penuangan dalam wadah, dan

(3) enkapsulasi proses untuk plastik dan perakitan kelistrikan, di mana plastik

sekitarnya berfungsi sebagai dielectric.

Khusus pada bagian roda gigi (terutama nilon), bantalan, roda, lembaran tebal,

lensa, dan komponen yang memerlukan ketahanan terhadap aus abrasif.

Dalam pengecoran konvensional dasar termoplastik, campuran monomer,

katalis, dan berbagai aditif (aktivator) dipanaskan di atas titik leleh, Tm, dan

dituangkan ke dalam cetakan. bagian ini dibentuk setelah polimerisasi

berlangsung pada tekanan ambien. Degassing mungkin diperlukan untuk

integritas produk. bentuk yang rumit dapat diproduksi dengan menggunakan

cetakan fleksibel, yang kemudian memisahkan diri (dalam cara yang mirip dengan

menggunakan sarung tangan karet) dan digunakan kembali. Seperti logam,

termoplastik mungkin juga dilemparkan terus, di mana polimer dilakukan atas

sabuk stainless steel kontinyu dan polimerisasi dengan panas eksternal.

Cetakan sentrifugal. Ini adalah satu proses serupa dengan logam sentrifugal

membentuk (bagian 11.3.6) dan dipergunakan dengan termo-plastik, thermosets

dan plastik kuat dengan serabut pendek.

Potting enkapsulasi. Sebagai variasi casting yang penting, terutama untuk

industri listrik dan elektronik, pot dan enkapsulasi casting melibatkan bahan

plastik (biasanya resin cair, seperti expoxy) sekitar komponen listrik (seperti

trafo) untuk menanamkan dalam plastik. Pot (gambar 19.21b) dilakukan dalam

perumahan atau kasus, yang menjadi bagian integral dari komponen dan

perbaikan dalam posisi. Dalam enkapsulasi (gambar 19.21c), komponen dilapisi

dengan lapisan plastik, sekitarnya benar-benar, dan kemudian memperkuat.

Dalam kedua proses ini bahan plastik dapat berfungsi sebagai dielektrik

(nonconductor); akibatnya, ia harus bebas dari kelembaban dan porositas, yang

akan memerlukan pengolahan dalam ruang hampa. bahan Mold mungkin logam,

kaca atau berbagai polimer. anggota struktural Kecil (seperti kait, kancing dan

bagian-bagian yang sama) dapat dienkapsulasi sebagian dengan mencelupkan

mereka dalam polimer termoplastik menggunakan panas dari berbagai warna.

19. 10 Foam Molding

Produk seperti cangkir styrofoam, kemasan makanan, blok isolasi dan bahan

kemasan berbentuk (seperti untuk pengiriman peralatan, komputer, dan

elektronik) yang dibuat oleh cetakan busa, menggunakan manik-manik polistiren

diperluas sebagai bahan baku. Seperti mudah dapat dilihat pada pemeriksaan

dekat, produk ini memiliki struktur selular. Struktur mungkin telah terbuka dan

saling berhubungan porositas (untuk polimer dengan viskositas rendah) atau

memiliki sel tertutup (untuk polimer dengan viskositas tinggi).

Ada beberapa teknik yang dapat digunakan dalam cetakan busa. Dalam

operasi dasar, polistiren manik-manik diperoleh polimerisasi monomer stirena

ditempatkan dalam cetakan dengan agen-typicallly pentana meniup (hidrokarbon

volatile) atau gas inert (nitrogen)-dan terkena panas yang-biasanya oleh uap.

Akibatnya, manik-manik untuk memperluas sebanyak 50 kali ukuran aslinya dan

mengambil bentuk rongga cetakan. Jumlah ekspansi dapat dikontrol dengan

memvariasikan temperatur dan waktu. Berbagai partikel lain juga dapat

ditambahkan, termasuk manik-manik kaca berongga atau bola plastik, untuk

menanamkan sifat struktur khusus untuk busa yang dihasilkan.

Manik-manik Polistirena tersedia dalam tiga ukuran: (a) kecil: untuk

cangkir dengan kepadatan bagian selesai sekitar 50 kg / m³, (b) medium: untuk

bentuk dibentuk, dan (c) besar: untuk cetakan blok isolasi dengan bagian selesai

kepadatan sekitar 15-30 kg / m³ (yang kemudian dapat dipotong untuk ukuran).

Ukuran manik-manik yang dipilih juga tergantung pada ketebalan dinding

minimum produk: ukuran lebih kecil, tipis bagian. Manik-manik juga dapat

diwarnai sebelum ekspansi, sehingga menjadi bagian integral berwarna. Kedua

termoplastik dan termoset dapat digunakan untuk cetakan busa, tetapi termoset

berada dalam bentuk cair pengolahan dan dengan demikian sama dengan kondisi

reaksi polimer dalam cetakan injeksi.

Sebuah metode umum dari cetakan busa adalah dengan menggunakan

manik-manik polistiren pra-diperluas di mana sebagian manik-manik yang

diperluas dengan uap (udara panas, air panas, atau oven dapat juga digunakan) di

ruang terbuka-atas. Manik-manik kemudian ditempatkan di sebuah kotak

penyimpanan dan diizinkan untuk menstabilkan untuk jangka waktu antara 3

sampai 12 jam. Mereka kemudian dapat dibentuk menjadi bentuk yang diinginkan

dengan cara yang dijelaskan sebelumnya.

Struktural foam molding. Ini adalah proses pencetakan yang digunakan untuk

membuat produk plastik dengan kulit luar yang solid dan struktur inti selular.

produk khas dibuat adalah komponen mebel, komputer dan rumah bisnis-mesin

dan cetakan (cetakan menggantikan kayu lebih mahal). Dalam proses ini,

termoplastik dicampur dengan agen meniup (biasanya suatu gas inert seperti

nitrogen) dan injeksi dicetak ke dalam cetakan dingin bentuk yang diinginkan.

Pendinginan cepat terhadap permukaan cetakan dingin-menghasilkan kulit yang

kaku (yang dapat sebanyak tebal 2mm) dan inti dari bagian yang dalam struktur

selular. Kepadatan bagian keseluruhan dapat serendah 40% dari kepadatan dari

plastik padat.

Dengan demikian, dengan satu kulit kaku dan satu kurang kumpulan tebal,

membentuk bagian mempunyai ketinggian kekakuan untuk memberati rasio (lihat

juga gambar 3.1).

Polyurethane foam processing. Produk seperti alat-alat mebel dan isolasi blok

dibuat oleh proses ini. Pada dasarnya, awal proses dengan campuran dari dua atau

lebih komponen; reaksi kimia kemudian mengambil tempat setelah campuran

adalah (satu ) menuangkan ke dalam pembentuk dari berbagai bentuk atau (b )

menyemprot berlalu permukaan dengan satu senjata percikan untuk menyediakan

bunyi dan penebatan termal. Berbagai mesin low-pressure dan tekanan tinggi ada

tersedia, mempunyai komputer mengontrol untuk campuran sesuai. Campuran

mengeraskan dengan satu struktur sel, dari karakteristik yang mana bergantung

kepada jenis dan proporsi dari komponen terpakai.

19. 11 Pembentukan Dingin dan Pembentukan Padat

Proses yang telah dipergunakan pada pendinginan logam (seperti perputaran, die

tempaan, pengkoinan, gambar yang mendalam dan pembentukan getah

dideskripsikan di bab III). Juga digunakan untuk membentuk termoplastik di

ruang-suhu (pembentukan dingin). Material yang secara khusus dibentuk adalah

polypropylene, polycarbonate, ABS dan PVC padat. Bahan pertimbangan penting

yang mempengaruhi proses ini adalah: (satu ) polimer cukup yang dapat dibentuk

di ruang-suhu (akrilik dan thermosets tidak dapat bentuk) dan (b ) bentuk

cacatnya harus tidak kelihatan ( agar memperkecil cacat dan rangka dari bagian

yang dibentuk).

Keuntungan dari pembentukan plastic secara dingin selain dari pembentukan

adalah:

Kekuatan, kepanjangan keawetan semakin bertambah

Plastik dengan bobot molekul tinggi biasanya digunakan untuk

membuat bahan yang lebih baik

Membentuk kecepatan bukan dipengaruhi oleh ketebalan bagian

karena (tidak seperti plastic lain metode prosesnya) ada atau tidak ada

pemanasan atau pendinginan. Waktu siklus umumnya adalah lebih

pendek dibandingkan prose pembenbentukan.

Pembentukan Tahap-padat. Juga disebut pembentukan status-padat, proses ini

diselesaikan pada satu suhu dari 10° ke 20°C di bawah suhu meleleh dari plastik

(untuk satu polimer terdiri dari kristal). Dengan demikian, operasi pembentukan

mengambil tempat sementara polimer masih pada satu status padat. Keuntungan

utama dari tahap padat ini pembentukan secara dingin dan pembentukan ini

kekuatan dan cacat lebih rendah. Proses ini tidak dipergunakan secara luas

dibanding cara proses panas dan umumnya dibatasi ke aplikasi khusus.

19. 12 Elastomers Proses

Kita telah mendeskripsikan karakteristik dan aplikasi dari elastomers dan karet di

bagian 7.9. ingatlah bahwa (dalam kaitan ini adalah proses karakteristik) satu

termo-plastik elastomer adalah satu polimer. Dalam kaitan fungsi dan kinerja, ini

adalah satu karet. Bahan baku diproses ke dalam berbagai bentuk pada dasarnya

satu senyawa karet dan berbagai zat tambahan dan pengisi. Zat tambahan meliputi

arangpara gas satu elemen penting yang menambahkan seperti yang dapat

diregangkan dan kekuatan leleh, daya tahan kikisan dan air mata, perlindungan

ultra lembayung, dan daya tahan ke kimia.

Materi ini kemudian dicampur (mixer banbury) untuk mematahkan mereka

putuskan dan turunkan sifat merekat; campuran sesudah itu divulkanisir

mempergunakan belerang sebagai agen vulkanisir. Senyawa ini kemudian adalah

siap untuk proses selanjutnya (seperti itu calendaring, penonjolan, dan bentuk

berbagai berjalan), yang juga boleh meliputi penguatan dalam hal bentuk seperti

serabut dan pabrik. Selama proses, bagian menjadi salib dihubungkan,

mengabarkan hak milik diinginkan yang kita semua hubungkan dengan produk

getah, terbentang dari sepatu boot karet ke ban-angin.

Suhu untuk penonjolan elastomer secara khusus pada jangkauan dari 170°

ke 230°C dan untuk membentuk sampai 60°C. kekeringan dari bahan adalah

penting untuk integritas produk. Penguatan juga dipergunakan di kata penghubung

dengan penonjolan untuk mengabarkan daya tahan lebih besar ke kegagalan dari

bagian. Contoh dari menekan produk elastomer adalah tabung, kaus, membentuk

dan ban dalam. Suntikan membentuk produk elastomer meliputi satu jangkauan

lebar dari aplikasi, seperti itu banyak komponen untuk mobil dan alat.

Karet dan beberapa lembar termo-plastik dibentuk oleh calendaring

berjalan (gambar. 19. 22), dalam mana satu kumpulan hangat dari senyawa diberi

pemakanan ke dalam satu rangkaian gulungan dan dikunyah. Ketebalan yang

dihasilkan secara khas 0.3 ke 1 mm tapi dapat kurang dengan meregang bahan. Ini

maka dibuka pakaian pada bentuk dari satu lembar, yangkah mungkin selebar 3m

dan di kecepatan pada order dari 2m / s.

GAMBAR 19.22 Ilustrasi skema dari calendering. Dihasilkan lembar oleh

proses ini sesudah itu dipergunakan di thermoforming. Proses ini juga

dipergunakan pada penghasilan dari berbagai elastomer dan produk karet.

Karet berpenanggalan maka mungkin diproses ke dalam berbagai produk, seperti

ban dan belt untuk permesinan. Karet atau termo-plastik juga mungkin dibentuk

berlalu berdua permukaan dari satu tape, terbuat dari kertas, pabrik atau berbagai

plastik lunak atau kaku, pembuatan dengan demikian mereka selamanya

dilaminasi. Menggulungkan permukaan juga mungkin untuk menghasilkan satu

lembar getah dengan berbagai pola dan desain.

Produk karet terpisah, sarung tangan seperti itu, dibuat oleh celupan satu

bentuk logam (seperti itu pada bentuk dari satu tangan untuk sarung tangan

pembuatan) berulang-kali ke dalam satu senyawa benda cair yang tertempel ke

bentuk. Satu senyawa khas adalah getah, yaitu satu milklike melemahkan

memperoleh dari kulit kayu bagian dalam dari satu pohon tropis. Senyawa

kemudian adalah divulkanisir (dihubungkan salib), biasanya di uap air, dan

telanjang dari bentuk dan menjadi satu produk terpisah.

19. 13 Proses polimer matrik komposit

Saat kita mempunyai terurai di bab 9, polimer matrik komposit (PMCs) (juga

plastik kuat yang dipanggil) direkayasa materi dengan hak milik mekanis unik,

terutama ketinggian kekuatan untuk memberati rasio, rangkak daya tahan, dan hak

milik directional. Karena akibat struktur kompleks mereka, dikuatkan plastik

memerlukan cara khusus untuk membentuk mereka ke dalam konsumen dan

produk industri (ara. 19.23).

Polimer matrik komposit dapat dibuat dalam pabrik oleh berbagai cara,

yang kita deskripsikan di bab ini. Pembuatan dalam pabrik untuk memastikan hak

milik yang dapat dipercaya di bagian komposit dan struktur, terutama berlalu

jangka panjang dari hidup jasa mereka, sedang menantang karena akibat buat-

buatan dari dua atau lebih jenis dari materi. Acuan dan menguatkan serabut pada

gabungan punya secara terencana sangat berbeda hak milik dan karakteristik dan

alhasil punyai tanggapan berbeda ke cara dari proses (bagian 9.2).

Beberapa tahapan melibatkan di plastik kuat pabrikasi dan waktu dan

kekhawatiran memerlukan perbuatan biaya proses sangat substansiil, dan

umumnya, mereka bukan competititve dengan materi tradisional dan bentuk.

Keadaan ini telah mengharuskan penilaian saksama dan integrasi dari proses

desain dan pabrikasi (rancang-bangun berbarengan) agar ambil keuntungan dari

hak milik unik dari gabungan ini. Ini adalah donnne saat memperkecil biaya

fabrikasi dan memelihara jangka panjang produk integritas, keandalan, dan nilai

produksi. Selain itu, satu keselamatan penting dan keprihatinan lingkungan pada

plastik kuat adalah debu yang menghasilkan selama proses. Antara lain, serabut

karbon naik di udara diketahui untuk tersisa pada area kerja lama setelah

pembuatan dalam pabrik dari bagian yang telah dilengkapi.

Gambar 19.23 Plastik yang diperkuat untuk komponen sepeda motor Honda.

Bagian yang ditampilkan adalah garpu depan dan belakang, swing-arm belakang,

roda, dan piringan rem.

19. 13. 1 Fiber impregnation

Agar memperoleh ikatan yang baik di antara menguatkan fiber dan acuan polimer

dan untuk melindunginya selama proses, serabut adalah diperlakukan permukaan

oleh impregnasi (perekat). Ketika impregnasi diselesaikan sebagai satu langkah

terpisah, dihasilkan secara parsial lembar sembuh dipanggil oleh berbagai kondisi,

sebagaimana diuraikan dalam di bagian ini.

Prepregs. Pada satu prosedur khas untuk serabut pembuatan menguatkan

prepregs plastik (memaksudkan preimpregnated dengan damar), serabut

berkepanjangan pertama dibariskan dan subjected ke satu perlakuan permukaan

untuk menambahkan adhesi ke acuan polimer (ara. 19. 24a). mereka kemudian

adalah berlapiskan oleh celupan mereka di pemandian damar dan dibuat ke dalam

satu tape (ara. 19. 24b), secara khas terukur 75 ke 150 mm. segmen perorangan

dari tape prepreg maka adalah potongan dan terangkai ke dalam melaminasi

struktur (ara. 19. 25a), seperti itu alat penstabil horisontal untuk f - 14 pesawat

terbang pejuang.

Produk khas buat dari prepregs adalah flat atau panel secara ilmu

bangunan yang berkerut, pasang panel untuk konstruksi dan penebatan elektrik,

dan komponen struktural dari pesawat terbang, memerlukan retensi hak milik baik

berlalu suatu masa waktu dan pada kondisi kurang baik secara khas dihadapi oleh

pesawat terbang militer (meliputi kekuatan lelah di bawah kondisi panes atau

basah).

Karena proses dari peletakan tape prepreg adalah satu pemakan waktu dan

operasi intensive bekerja keras, istimewa dan komputer tinggi otomoatis

mengontrol mesin peletakan tape telah dibangun untuk penggunaan ini (ara. 19.

25b). tape prepreg secara otomatis dipotong dari satu sebut dan ditempatkan pada

satu pembentuk pada pola diinginkan dengan banyak kontrol dimensional lebih

baik dibandingkan dapat dicapai oleh tangan. Pola rekaletak dapat dimodifikasi

dengan mudah dan dengan cepat untuk berbagai bagian oleh kontrol komputer

dan dengan repeatability ketinggian.

Sheet Molding Compound (SMC). Pada pembuatan senyawa ini, pantai

berkepanjangan untuk menguatkan serabut pertama dicincang ke dalam serabut

pendek (ara. 19. 26) dan deposited pada orientasi acak berlalu satu lapisan pasta

damar. Umumnya, pasta adalah satu campuran polyester (yang yang mungkin

mengandung pengisi, seperti itu berbagai serbuk bahan tambang) dan

Gambar 19.24 (a) Proses pabrikasi untuk polimer matrik komposit tape. (b )

Boron tape epoxy prepreg. Tape ini kemudian adalah terpakai di plastik kuat

pembuatan memisahkan dan komponen dengan kekuatan ketinggian untuk

memberati dan stiffnes untuk memberati rasio, terutama penting untuk aplikasi

pesawat terbang dan atmosphere dan peralatan olahraga.

Gambar 19.25 (a) (a) Tape layup lapis tunggal boron epoksi untuk stabilizer

horisontal pada pesawat tempur F-14. (b) 10 sumbu komputer dikontrol numerik

melalui tape sistem. Mesin ini mampu meletakkan 75-dan 150 mm pada lebar pita

countours hingga ±30 ° dan pada kecepatan sampai dengan 0,5 m / s. Sumber:(a)

Courtesy of Grumman Aircraft Corporation. (b) Courtesy of The Ingersoll Milling

Machine Company.

Ditangani satu film polimer (seperti itu polyethylene). Satu lapisan detik dari

pasta damar adalah deposited di atas sekali, dan lembar ditekan di antara alat

penggulung.

Produk dikumpulkan ke dalam gulungan (atau ditempatkan ke dalam

wadah pada beberapa lapisan) dan penyimpanan hingganya telah mengalami satu

periode pematangan dan telah menjangkau viscocity diinginkan. Mendewasakan

proses mengambil tempat di dalam mengontrol kondisi dari suhu dan kelembaban

dan biasanya mengambil satu hari.

Senyawa bentuk harus disimpan pada satu suhu cukup rendah ke

penundaan. Dengan satu rak terbatas (biasanya sekitar 30 hari) dan harus diproses

diantara periode ini. Sebagai alternatif, damar dan serabut dapat dicampur

bersama-sama hanya di timt mereka ditempatkan ke dalam pembentuk.

Gambarkan 19.26 ilustrasi Bagan dari proses pabrikasi untuk menghasilkan

serabut menguatkan plastik lembarkan. Lembar masih adalah kental di langkah ini

dan kemudian dapat dibentuk ke dalam berbagai produk.

Gambar 19.26 Skema ilustrasi proses manufaktur untuk memproduksi lembaran

plastik fiber yang diperkuat. Lembar ini masih pada tahap kental dan nantinya bisa

dibuat menjadi berbagai produk. Sumber: After T. W. Chou, R. L. McCullough,

dan R. B. Pipes.

Bulk Molding Compound (BMC). Senyawa ini berada di dalam bentuk dari

penginapan tentara, (karenanya kumpulan masa) dan umumnya sampai 50 mm di

diameter. Mereka dibuat pada etika yang sama saat SMCs mempunyai

karakteristik aliran yang adalah serupa dengan itu dengan adonan, dengan

demikian mereka dipanggil senyawa bentuk adonan (DMC).

Thick Molding Compound (TMC). Bentuk tebal mengombinasikan kombinasi

satu karakteristik dari BMC (biaya lebih rendah) dengan salah satu SMC

(kekuatan lebih tinggi). Mereka biasanya suntikan terbentuk, mempergunakan

serabut tercincang dari berbagai panjang. Satu aplikasi berada di dalam komponen

elektrik karena akibat dielektrikum tinggi kekuatan dari TMC.

19. 13. 2 Pembentukan dengan plastik yang diperkuat

Ada beberapa proses pembentukan yang dipergunakan untuk menguatkan plastik,

sebagaimana diuraikan dalam di bagian ini.

Bentuk tekanan. Bahan ditempatkan di antara dua mod, dan desakan diterapkan.

Pembentuk yang manapun mungkin ada di suhu-kamar atau memanaskan percepat

pengerasan dari bagian. Bahan mungkin satu senyawa bentuk kumpulan, yaitu

satu kental, campuran lekat dari polimer, serabut, dan zat tambahan. Umumnya,

ini dibentuk ke dalam bentuk dari satu kayu balok, yang sesudah itu adalah

potongan atau diiris ke dalam bentuk diinginkan. Panjang serabut umumnya

terbentang dari 3 ke 50 mm, walau serabut lebih panjang dari 75 mm juga

mungkin dipergunakan.

Lembarkan bentuk mengombinasikan juga dapat diproses oleh bentuk

tekanan. Senyawa ini adalah serupa dengan kumpulkan senyawa bentuk, kecuali

bahwa campuran serabut damar diletakkan di antara plastik lembarkan membuat

satu selip yang dapat ditangani dengan mudah. Lembar yang harus disingkirkan

utama untuk menempatkan SMC pada pembentuk.

Pembentukan ruang hampa kantong. Di proses ini, prepregs terletak pada satu

pembentuk untuk membentuk bentuk diinginkan. Desakan yang memerlukan

bentuk produk dan untuk mengembangkan ikat baik diperoleh dengan meliputi

orang luar atas dengan satu tas plastik dan penciptaan satu ruang hampa.

Menyembuhkan mengambil tempat di suhu-kamar atau pada satu oven.

Gambar 19.27 Skema ilustrasi (a) vakum-tas membentuk, dan (b) membentuk

tekanan-tas. Proses-proses ini digunakan dalam pembuatan bagian-bagian diskrit

plastik bertulang. Sumber: After T. H. Meister.

Satu variasi dari proses ini adalah bentuk tekanan kantong. Satu kantong

lentur ditempatkan berlalu damar dan menguatkan campuran fiber, dan tekanan

diperlukan untuk menghasilkan kepadatan lebih tinggi dan kekosongan lebih

sedikit, perakitan seluruh diletakkan ke dalam satu autoclave (satu kamar di

bawah panas dan desakan).

Perawatan harus dilakukan untuk menjaga orientasi fiber jika sifat arah

tertentu yang diinginkan. Dalam bahan serat cincang, tidak ada orientasi khusus

dimaksudkan. Untuk mencegah resin dari pelekatan ke kantong vakum dan juga

untuk memfasilitasi penghapusan kelebihan resin, beberapa lembar berbagai

bahan (kain pelepasan atau kain pemeras) ditempatkan di atas lembaran pregpreg.

Cetakan dapat dibuat dari logam (biasanya aluminium), tetapi lebih sering

dibuat dari resin yang sama (dengan penguatan) sebagai bahan yang akan

disembuhkan. Praktek ini menghilangkan kesulitan yang disebabkan oleh

perbedaan dalam ekspansi themal antara cetakan dan bagian.

Hubungan bentuk. Ini adalah satu rangkaian processe bahwa mempergunakan

laki-laki tunggal atau pembentuk perempuan, karenanya itu juga dipanggil buka

membentuk proses, yangkah dapat dibuat dari materi demikian sebagai plastik

kuat, kayu, logam atau plester. Ini adalah satu cara

Gambar 19.28 Metode manual pengolahan plastik yang diperkuat: (a) hand lay-

up, dan (b) spray lay-up. Perhatikan bahwa, meskipun prosesnya lambat, hanya

satu cetakan diperlukan. Gambar menunjukkan Female mold, tapi male mold juga

digunakan. Metode ini juga disebut pengolahan cetakan terbuka. (c) lambung

perahu yang dibuat oleh proses-proses ini.

dimana bahan diterapkan di lapisan dan penguatan dikandung dengan damar pada

saat bentuk. Menghubungi bentuk dipergunakan di pembuatan melaminasi produk

dengan luas permukan ketinggian ke rasio ketebalan, karenanya proses juga

dipanggil bersinggungan contoh lamination.tpical dari produk adalah kolam

renang, sarung kapal laut, tubuh permobilan pasang panel, tub dan unit cucuran

dan rumah.

Metode sederhana pada kontak pembentukan dengan hand lay up. Bahan

ditempatkan dalam urutan yang tepat (resin dan bala bantuan), disikat, dan

dibentuk dalam cetakan dengan tangan dengan roller (gbr. 19.28a). Tindakan

meremas mesin gilas mengusir gelembung udara yang terjebak dan compacts

bagian. Bala bantuan ditempatkan dalam cetakan yang terdiri dari berbagai

bentuk, termasuk pregpregs. Akibatnya, orientasi mereka dalam produk akhir

dapat dikendalikan.

Dalam spray lay up, cetakan dilakukan dengan penyemprotan bahan ke dalam

cetakan. Seperti layar ara. 19.28b, baik resin dan serat halus disemprotkan di atas

permukaan cetakan. Rolling deposit tersebut materi (seperti dalam tangan lay up)

untuk mengurangi porositas apapun yang mungkin diperlukan dalam proses ini.

Karena serat halus memiliki orientasi acak, properti arah tidak dapat diberikan

dalam produk yang dibuat oleh proses ini.

Kedua proses tersebut relatif lambat, memiliki tingkat tenaga kerja tinggi,

dan memerlukan waktu dan tenaga kerja dalam menyelesaikan operasi. Juga,

pilihan bahan yang dapat digunakan terbatas. Namun, sangat sederhana untuk

melakukannya, dan perkakas yang murah. Perhatikan juga bahwa hanya sisi

permukaan cetakan bagian halus terbentuk dari posisinya di kontak dengan

permukaan cetakan.

Resin Transfer Molding. Proses ini adalah berdasarkan pengiriman bentuk

(bagian 19.8). Satu karet adalah ixed dengan satu katalisator dan dipaksa oleh satu

jenis piston, geseran positif memompa ke dalam rongga pembentuk yang diisi

dengan satu serabut penguat. Proses ini adalah satu alternatif sehat untuk

menangani masalah di atas, semprot atas dan bentuk tekanan untuk volume rendah

atau perantara penghasilan.

Transfer/Injection Molding. Ini adalah satu operasi otomoatis kombinasi itu

bentuk tekanan, bentuk pencetakan injeksi dan transfer proses. Kombinasi ini

punya permukaan baik berakhir, kemantapan dimensional dan hak milik mekanis

diperoleh di bentuk tekanan dan kemampuan automotaion tinggi dan rendah

ongkos pencetakan injeksi dan bentuk transfer.

Contoh 19.3 Raket Tenis terbuat dari material komposit

Agar mengabarkan karakteristik diinginkan yang tertentu (cahaya seperti itu

memberati dan kekakuan), raket tenis bahan gabungan dibuat dengan grafit, kaca

fiber, boron, ceramic (karbid-silisium) dan kevlar sebagai menguatkan serabut.

Raket dengan serabut boron punya kekakuan paling tinggi, diikuti oleh itu

dengan grafit (karbon), gelas dan serabut Kevlar. Rakes dengan kekakuan paling

rendah punya 80% kaca fiber, sementara paling kaku punya 95% grafit dan 5%

boron. Dengan demikian, ini mempunyai persentase paling tinggi dengan murah

menguatkan serabut dan persentase paling kecil dari serabut yang paling mahal.

19. 13. 3 Pemutaran Filamen, pultrusion dan pulforming

Pemutaran filamen. Ini adalah satu proses dimana damar dan serabut

dikombinasikan pada saat bangsat agar mengembangkan satu struktur gabungan.

Penguatan dihamili oleh hantaran mereka melalui satu pemandian polimer. Proses

ini dapat dimodifikasi dengan membungkus tusuk dengan satu prepreg bahan.

Produk yang dibuat oleh satu pemutaran filamen adalah sangat kuat karena

akibat mereka sangat tinggi struktur kuat. Memisahkan sebesar 4.5 diameter min

dan 20 m lama telah dibuat oleh proses ini. Filamen juga telah digunakan untuk

memperkuat pembuluh tekanan silinder atau bola (Gambar 19.29b) terbuat dari

bahan seperti aluminium dan titanium, di mana keberadaan linning logam dalam

membuat bagian kedap air. Filamen juga dapat digunakan langsung di atas bentuk

roket propelan padat. Tujuh mesin dikendalikan komputer memiliki sumbu yang

(b)

Gambar 19.29 (a) Skema ilustrasi proses filamen-berliku; (b) fiberglass yang

luka selama pembebat aluminium untuk kapal inflasi slide-rakit untuk pesawat

Boeing 767. Produk yang dibuat oleh proses ini memiliki rasio kekuatan dan berat

yang tinggi dan juga berfungsi sebagai vessels bertekanan ringan. Sumber:

Courtesy of Brunswick Corporation.

telah dikembangkan yang secara otomatis mengeluarkan beberapa pregpregs

searah juga membuat bagian nonsymmetric, seperti saluran mesin pesawat,

fuselages, baling-baling, pisau, dan struts.

Pultrusion. Lama menyerahkan berbagai panampang-lintang seragam (rod

seperti itu, profil, lajur flat dan tabung) dibuat secara terus-menerus oleh

pultrusion berjalan. Urutan ini dari operasi diperlihatkan di fig.19.30. Penguatan

terus menerus, keliling kaca, atau kain, (biasanya terbuat dari serat kaca tipe E

kalsium aluminosilicate, lihat bagian 9.2.1) disalurkan melalui beberapa

kumparan. Kumparan ditarik pertama polimer melalui thermosetting (biasanya

poliester), kemudian melalui die, dan melalui die baja dipanaskan.

Produk diperbaiki selama ini untuk melaksanakan perjalanan melalui

terpanasi die, yang mempunyai panjang sampai 1.5 kecepatan m dan satu cukup

lamban sehingga memberi waktu cukup polimer untuk penyetelan.

Pulforming. Secara terus-menerus menguatkan produk selain dari telah tetap

profil bersekat-sekat dibuat oleh pulforming. Setelah ditarik melalui pemandian

polimer, gabungan dielam di antara kedua-duanya halves dari satu memeninggal

dan menyembuhkan ke dalam satu produk selesai.

(b)

Gambar 19.30 (a) Skema ilustrasi dari proses pultrusion. (b) Contoh barang yang

dibuat oleh pultrusion. Komponen utama dari tangga fiberglass (digunakan

terutama oleh listrik) yang dibuat oleh proses ini. Tidak seperti tangga aluminium,

mereka tersedia dalam warna berbeda namun lebih berat karena kehadiran serat

kaca. Sumber: Courtesy of Corporation Strongwell.

Contoh 19.4 Polimer panel body mobil yang dibentuk oleh berbagai proses

kecenderungan ke arah penggunaan dari materi polimer untuk body mobil telah

bertambah pada satu rate percepatan; garis besar contoh ini aplikasi khas dari

polimer. tiga biasanya proses terpakai dan bersaing cara adalah: (a) injeksi

membentuk termo-plastik dan elastomers; (b) injeksi reaksi membentuk polyurea /

polyurethanes; dan (c) tekanan membentuk senyawa bentuk lembar (SMC)

dengan transfer karet yang membentuk polyester dan vinylester.

Contoh-contoh tipe dari suku cadang yang dibuat untuk mobil adalah: (a)

Body panel dan komponen eksterior besar lainnya yang dibuat oleh pencetakan

injeksi, (b) fender depan dan panel belakang terbuat dari seperempat eter

polyphenylene / nilon atau polyester termoplastik; (c) panel pintu luar dibuat dari

bahan polikarbonat / ABS, dan (d) fascias terbuat dari polyolefin termoplastik.

Bahan-bahan ini dipilih untuk fleksibilitas desain, kekuatan impak dan keuletan,

ketahanan korosi, ketahanan yang tinggi, dan massa rendah. panel vertikal dan

fascias dibuat dalam cetakan multicavity pada mesin cetak injeksi besar,

kemudian dirakit secara mekanis untuk kerangka baja.

Bagian luar tubuh yang besar juga terbuat dari reaction injection molded

(RIM) poliuretan, meskipun polyureas menjadi penting bagi body dan panel

bumper. Fascias termoset terbuat dari poliuretan RIM yang diperkuat dan (lebih

baru) polyureas baru karena stabilitas termal yang lebih tinggi, ketangguhan suhu

rendah, dan waktu siklus yang lebih rendah diperlukan. Besar panel bodi eksterior

horizontal (seperti atap mobil, atap, dan deck belakang) yang terbuat dari senyawa

lembar diperkuat poliester atau vinylester dalam bentuk kompresi dibentuk

cetakan. Volume bagian yang lebih rendah dilakukan melalui transfer molding

(RTM).

Pertimbangan lingkungan dan daur ulang bahan dan proses seleksi untuk

mobil telah menjadi semakin penting. Misalnya, oksida polyphenylene sedang

diganti dengan polikarbonat, yang terbuat dari 100% bahan daur ulang atau

reklamasi.

19. 13. 4 Pertimbangan mutu bahan dalam proses plastik

Pertimbangan mutu utama bahan pada proses yang dideskripsikan tadi membuat

kekosongan internal dan celah di antara lapisan berurutan dari materi. Gas mudah

menguap yang mengembangkan selama proses harus diijinkan untuk melepaskan

dari atas melalui kantong ruang hampa agar menghindari porositas sehubungan

dengan gasses yang terperangkap. Microcracks dapat berkembang selama

transportasi dan penanganan bagian yang tidak tepat. Cacat ini dapat dideteksi

dengan menggunakan scanning ultrasonik dan teknik lainnya yang dijelaskan

dalam bagian 36.10.

19. 14 Proses logam matrik dan composite keramik matrik

Komposit logam matrik (MMC) dapat dibuat ke dekat jaring membuat terpisah

proses berikut.

Tahap cairan memproses pada dasarnya terdiri untuk membentuk bersama-

sama acuan cairan bahan (alumunium seperti itu atau titanium) dan penguatan

kekar (grafit seperti itu, oksida alumunium atau karbid-silisium) oleh cetakan

konvensional berjalan atau dengan tekanan cetakan infiltrasi. Dalam proses

yang terakhir, gas bertekanan digunakan untuk memaksa matriks logam cair

ke dalam proses (biasanya berbentuk dari kawat atau lembaran dan terbuat

dari fiber yang diperkuat).

Tahap kekar memproses terdiri pada dasarnya dari teknik metalurgi bubuk,

meliputi dingin dan panas isostatic menekan. Campuran yang sesuai penting

agar memperoleh distribusi homogen dari serabut. Sebuah contoh dari teknik

ini adalah produksi alat tungtens karbida dan die dengan kobalt sebagai bahan

matriks, seperti dijelaskan dalam contoh 17.4.

Dua tahap (padat cairan) memproses melibatkan teknologi yang mana

terdiri dari rheocasting dan ilmu pengetahuan tentang teknik dari pengabutan

semprotan dan pemecatan. Dalam dua proses terakhir, fiber diperkuat

dicampur dengan matriks yang berisi fase cair dan padat dari logam.

Dalam membuat bagian kompleks komposit matriks logam dengan

whisker atau penguat serat, geometri die dan kontrol variabel proses sangat

penting untuk menjamin distribusi yang tepat dan orientasi dari serat bagian

dalam. Bagian MMC dibuat dengan teknik metalurgi serbuk umumnya panas

dijaga karena sifatnya optimal.

Example 19.5 Rotor dan silinder liner rem logam matriks komposit

Beberapa rotor rem saat ini sedang dibuat dengan komposit terdiri dari aluminium

yang didasarkan matriks diperkuat dengan 20% partikel silikon karbida. Partikel-

partikel ini diaduk dalam paduan aluminium cair, dan campuran dilemparkan ke

ingot. Para ingot kemudian kembali melelehkan dan melemparkan ke bentuk

(seperti rotor rem dan drum) menggunakan proses pengecoran (seperti pasir hijau,

terikat pasir, investasi, cetakan permanen, dan casting urutan. Rotor ini (a) sekitar

satu setengah berat yang terbuat dari besi cor kelabu, (b) melakukan tiga kali lebih

cepat panas, (c) menambah kekakuan dan pakaian karakteristik ketahanan

keramik, dan (d) mengurangi kebisingan dan getaran internal karena redaman.

Untuk meningkatkan resistensi dari besi cor liners blok silinder di mesin

aluminium, aluminium matriks liner juga sedang dikembangkan. Lapisan matrik

logam terdiri dari 12% serat aluminium oksida dan 9% serat grafit dan memiliki

ketebalan yang berkisar antara 1,5-2,5 mm.

19. 14. 1 Proses keramik matrik komposit

Beberapa proses digunakan di keramik matrik komposit (CMC), yang meliputi

pembentukan dengan proses berikut.

Infiltrasi slurry adalah proses yang paling umum untuk membuat komposit

matriks keramik. Ini melibatkan persiapan membentuk sebelumnya serat yang

pertama adalah pengepresan panas dan kemudian diresapi dengan kombinasi

bubur (yang berisi bubuk matriks), cairan pembawa, dan pengikat organik.

Tinggi kekuatan, ketangguhan, dan struktur seragam diperoleh dengan proses

ini, tetapi produk terbatas sifat suhu tinggi. Perbaikan lebih lanjut dari proses

ini adalah reaksi ikatan atau reaksi sintering bubur.

Proses sintesis kimia melibatkan sol gel dan teknik prekursor polimer. Dalam

proses gel sol, sol (cairan koloid memiliki cairan seperti fasa kontinyu) yang

mengandung serat diubah menjadi gel. Gel kemudian mengalami perlakuan

panas untuk menghasilkan komposit matriks ceramix. Metode prekursor

polimer adalah analog dengan proses yang digunakan dalam pembuatan serat

keramik, menggunakan aluminium oksida, nitrida silikon, dan silikon karbida.

Dalam infiltrasi uap kimia, serat porous masuk dengan fase matriks yang

menggunakan teknik deposisi uap kimia (34.6) bagian. Produk ini memiliki

sifat yang sangat baik pada suhu tinggi, namun proses ini memakan waktu dan

mahal.

19. 15 Pertimbangan Desain

Pertimbangan desain pada pembentukan plastik adalah serupa dengan untuk

membentuk logam. Pemilihan dari material sesuai dari satu daftar luas yang

memerlukan bahan pertimbangan dari (a) kebutuhan jasa, (b ) mungkin jangka

panjang pengaruhi pada hak milik dan (c ) penjualan terakhir dari produk setelah

jalan kehidupan ini. Beberapa persoalan ini digambarkan dalam bagian 1.6 dalam

pengantar umum dan bagian 7.8.

Garis di sini adalah desain pedoman umum untuk produksi komponen plastik dan

bahan komposit.

1. Sebagaimana telah kita lihat, proses untuk plastik memiliki fleksibilitas yang

melekat untuk menghasilkan berbagai bentuk dan ukuran bagian. bagian

Kompleks dengan fitur internal dan eksternal dapat diproduksi dengan relatif

mudah dan pada tingkat produksi yang tinggi. Akibatnya, proses seperti

pencetakan injeksi bersaing dengan baik dengan bubuk cetakan injeksi dan

die casting, yang semuanya mampu menghasilkan bentuk yang kompleks dan

memiliki dinding tipis. Dalam mempertimbangkan proses substitusi mungkin,

adalah perlu diingat bahwa materi yang terlibat dan karakteristik mereka

sangat berbeda masing-masing memiliki sifat sendiri yang penting bagi

aplikasi tertentu.

2. Dibandingkan dengan logam, plastik memiliki kekakuan dan kekuatan jauh

lebih rendah. Oleh karena itu, bagian ukuran dan bentuk harus dipilih sesuai.

Tergantung pada aplikasi, sebuah modulus bagian tinggi dapat dicapai

berdasarkan prinsip-prinsip desain umum untuk I-balok dan tabung. Besar,

permukaan datar dapat menegang dengan cara sederhana seperti resep

lekukan di bagian. Misalnya, mengamati kekakuan sangat tipis tapi dengan

lembut bilah melengkung di venetian blinds. Seperti aspek desain sederhana

dapat dipastikan dengan memeriksa perbedaan antara taman atap mobil

traktor misalnya, yang terbuat dari logam lembaran dan lainnya dari plastik.

Penguatan dengan serat atau partikel juga efektif dalam mencapai tujuan ini.

3. Bagian bentuk keseluruhan dan ketebalan tertentu menentukan dalam

membentuk proses pencetakan yang akan dipilih. Bahkan setelah proses

tertentu dipilih, desain sebagian dan harus mati seperti bahwa mereka tidak

akan hadir generasi kesulitan tentang bentuk yang tepat (Gambar 19,31),

dimensi kontrol, dan kehalusan permukaan. Karena kekakuan rendah dan

efek termal, toleransi dimensi (terutama untuk termoplastik) tidak sekecil

dalam proses metalworking. Toleransi dimensi jauh lebih kecil di cetak

injeksi, misalnya, daripada di thermoforming. Seperti dalam pengecoran

logam dan paduan, kontrol aliran material dalam rongga cetakan sangatlah

penting. Pengaruh orientasi molekuler selama pengolahan polimer juga harus

dipertimbangkan, terutama di ekstrusi, thermoforming, dan blow molding.

4. Variasi besar di daerah cross sectional, ketebalan bagian, dan perubahan

kasar dalam geometri harus dihindari untuk mencapai generasi bentuk yang

tepat. Catatan untuk contoh, tanda wastafel (pull-in) yang diperlihatkan

dalam lembaran atas pada Gb. 19.31c adalah karena kenyataan bahwa bagian

terakhir memperkuat tebal. Selanjutnya, kontraksi dalam lebih besar .

Gambar 19.31 Contoh modifikasi desain untuk menghilangkan atau

meminimalkan distorsi dalam plastik (a) perubahan desain disarankan untuk

meminimalkan distorsi, (b) kaku bagian bawah wadah plastik tipis oleh doming

teknik yang sama dengan proses yang digunakan untuk membentuk bagian bawah

kaleng minuman aluminium dan (c) desain perubahan tulang rusuk untuk

meminimalkan pull-dalam (tanda wastafel) yang disebabkan oleh penyusutan

selama pendinginan bagian tebal di bagian dibentuk.

penampang cenderung menyebabkan porositas pada bagian plastik, seperti

dalam pengecoran logam (lihat Gambar. 12.2), sehingga mempengaruhi

kualitas produk. Di sisi lain, kurangnya kekakuan mungkin akan lebih sulit

untuk menghapus bagian tipis dari cetakan setelah membentuk.

5. Modulus elastis lebih rendah dari plastik mengharuskan bentuk yang dipilih

benar untuk peningkatan kekakuan komponen (Gambar 19,31 b), terutama

jika menyimpan bahan merupakan faktor penting. Perhatikan bahwa

pertimbangan ini sama dengan yang di desain untuk benda tuang dan tempa

logam seperti kebutuhan untuk draft (biasanya kurang dari satu derajat untuk

polimer) untuk mengaktifkan penghapusan bagian dari cetakan dan die.

Secara umum, ketebalan bagian dianjurkan berkisar dari sekitar 1 mm untuk

bagian-bagian kecil untuk sekitar 3 mm untuk bagian besar.

6. Sifat-sifat fisik (terutama koefisien ekspansi termal yang tinggi) adalah

pertimbangan penting. Bagian yang tidak benar desain atau perakitan dapat

mengakibatkan distorsi (warping) dan menyusut rata (Gbr. 19. 31 a). Plastik

dapat dicetak dengan mudah di sekitar bagian logam dan sisipan, namun

kekuatan antarmuka dan kompatibilitas dengan logam ketika begitu dipasang

merupakan sebuah pertimbangan penting.

7. Sifat-sifat produk akhir tergantung pada bahan asli dan sejarah

pengolahannya. Misalnya, pendinginan polimer memperbaiki kekuatan dan

ketangguhan. Di sisi lain, karena keseragaman non deformasi (bahkan di

rolling sederhana), sisa menekankan pada polimer yang dikembangkan

seperti yang dilakukan pada logam. Tegangan ini juga dapat disebabkan oleh

siklus termal selama pemrosesan. Besar dan arah tegangan sisa (namun

diproduksi) merupakan faktor penting, seperti retak tegang. Selain itu,

tekanan ini dapat berkurang selama beberapa periode waktu dan distorsi

bagian selama menyala.

8. Sebuah keuntungan dari desain plastik yang diperkuat adalah sifat arah dari

kekuatan komposit (misalnya, lihat Gambar 9,7).. Kekuatan eksternal

digunakan untuk material ditransfer oleh resin matriks serat, yang jauh lebih

kuat dan kaku dari pada matriks. Ketika semua serat yang berorientasi pada

satu arah, material komposit yang dihasilkan sangat kuat pada arah serat dan

lemah dalam yang lain. Untuk mencapai kekuatan dalam dua arah utama,

lapisan searah individu diletakkan di sudut-sudut yang terkait satu sama lain

seperti yang dilakukan di filamen. Jika kekuatan di ketiga (ketebalan) arah

dibutuhkan, berbagai jenis penguatan (seperti serat tenunan) digunakan untuk

membentuk suatu struktur.

19. 16 Ekonomis proses plastik dan material komposit

Seperti di semua pabrikasi lain, keputusan desain dan pabrikasi didasari akhirnya

pada kinerja dan biaya, meliputi ongkos alat-alat perlengkapan, produk yang

dibuat atau dihasilkan mesin.

Hal ini juga dapat dilihat dari tabel ini bahwa biaya peralatan dan alat dan

biaya terkait die, dan untuk proses seperti thermoforming, casting, dan cetakan

putar, biaya ini relatif rendah. Yang paling mahal adalah mesin molding injeksi,

diikuti oleh cetakan mengompresi dan transfer mesin cetak. Alat dan biaya die

juga tinggi. Dengan demikian, dalam operasi seperti cetakan injeksi, ukuran die

dan jumlah optimum rongga di bagian die untuk memproduksi lebih banyak

dalam satu siklus adalah pertimbangan penting, karena mereka berada di die

casting.

Die lebih besar dapat dipertimbangkan untuk mengakomodasi jumlah yang

lebih besar dari rongga (dengan runner untuk setiap rongga), tetapi dengan

mengorbankan biaya die meningkat lebih jauh. Di sisi lain, bagian-bagian yang

lebih akan diproduksi per siklus mesin, sehingga tingkat produksi akan

meningkat. Oleh karena itu, analisis rinci harus dilakukan untuk menentukan

ukuran die secara keseluruhan, jumlah rongga dalam die, dan kapasitas mesin

yang dibutuhkan untuk mengoptimalkan operasi total dan untuk memproduksi

komponen dengan biaya minimum. Pertimbangan serupa juga berlaku untuk

pengolahan plastik lainnya dengan metode yang dijelaskan di sepanjang bab ini.

Untuk produksi material komposit, peralatan dan biaya perkakas untuk

operasi cetakan kebanyakan umumnya tinggi, tingkat produksi rendah, dan

ekonomis jumlah produksi sangat bervariasi. Tinggi dan biaya peralatan perkakas

dapat diterima jika menjalankan produksi besar.

RINGKASAN

Termo-plastik dapat dibentuk oleh berbagai proses, meliputi ekstrusi,

pembentukan cetakan, dan thermoforming, seperti halnya beberapa proses

yang dipergunakan di pabrik logam. Material mentah biasanya dari bentuk

butir, butir halus, dan serbuk. Regangan tinggi memberi peringkat

kepekaan dari termo-plastik membuat luas regangan dalam proses

membentuk, kompleks dengan demikian dan bagian dalam dapat

dihasilkan dengan mudah. Plastik Thermosetting umumnya mudah

dibentuk, dan telah makin baik keakuratan ukurannya dibandingkan

dengan pembentukan termo-plastik.

Serabut menguatkan plastik yang diproses ke dalam komponen struktural

menggunakan liquid plastik, prepregs, dan bentuk kumpulan dan lembar

senyawa. Teknik pabrikasi dalam berbagai metode pembentukan,

pemutaran filamen, pultrusion, dan pulforming. Jenis dan orientasi dari

serabut dan kekuatan dari surat pengikat di antara serabut dan iklan acuan

di antara lapisan dari materi adalah bahan pertimbangan penting.

Perancangan bagian plastik harus mengambil perhitungan kekuatan rendah

dan sifat fisis kekakuan, muaian panas tinggi dan umumnya daya tahan

rendah terhadap suhu. Teknik inspeksi tersedia untuk menentukan

integritas dari produk ini.

Karena akibat penggunaan pada aplikasi kritis, proses dari logam matrik

dan keramik matrik komposit telah mengalami pembangunan penting

untuk memastikan integritas produk dan mengurangi biaya. Keramik

matrik komposit diproses oleh tahap cair, tahapan solid, dua tahapan

keramik matrik komposit dapat diproses oleh infiltrasi slurry, sintese

kimia, atau infiltrasi uap air kimia.

Karena berbagai material murah dan teknik pabrikasi yang tersedia,

ekonomi dari proses plastik dan material komposit menjadi satu bahan

pertimbangan penting, terutama ketika membandingkannya dengan

komponen logam. Faktor ini meliputi permesinan dan harga die, siklus

waktu, volume dan tingkat produksi.