Composites renforcés de fibres de verre longues pour l'automobile: optimisation de la géométrie des vis pour résoudre la rupture des fibres

Dans la quête de « légèreté » et de « haute résistance » de l'industrie automobile, les thermoplastiques renforcés de fibres de verre longues (LFT-PP, LFT-PA) sont devenus courants pour la fabrication de supports de tableaux de bord, de modules avant et de planchers de coffre. Cependant, les performances de la fibre de verre longue (LGF) dépendent fortement de sonlongueur retenueau sein de la matrice polymère. Lors du traitement dans unextrudeuse à double vis, inappropriégéométrie des vispeut provoquer une fragmentation excessive des fibres, réduisant considérablement la résistance aux chocs du produit final.

La rupture des fibres se produit généralement dans les zones de fusion et de mélange de l'extrudeuse.

• Surcisaillement :Les blocs de pétrissage compacts traditionnels génèrent un cisaillement radial extrêmement élevé. Pour les fibres de verre d'une longueur initiale de 10 à 25 mm, un cisaillement excessif peut réduire la longueur retenue à moins de 0,5 mm, annulant ainsi l'effet de renforcement.

• Taux de compression incorrect :Des changements soudains dans la profondeur du canal de vis provoquent des fluctuations rapides de la vitesse d'écoulement du matériau, créant une contrainte mécanique qui casse les fibres.

Pour améliorer la rétention des fibres, la conception duvis et canondoit passer de « cisaillement élevé » à « mélange flexible ».

• Fonction:Dans les sections aval après injection de fibre, l’augmentation de l’utilisation d’éléments à grand pas permet d’obtenir plus d’espace dans le canal d’écoulement. Cela réduit le degré de remplissage et minimise les collisions entre les fibres et les parois métalliques.

• Paramètre technique :Le pitch est généralement réglé sur1,5 à 2 foisle diamètre de la vis.

• Blocs de pétrissage larges :Utiliser des blocs de pétrissage de grande largeur et avec des angles décalés plus petits (par exemple,30 degrés ou 45 degréséchelonnement vers l'avant) permet un mélange plus distributif plutôt qu'un mélange dispersif (à cisaillement élevé).

• Éléments excentriques :Les éléments de vis excentriques génèrent un champ d'écoulement pulsé, permettant un mouillage uniforme des fibres par le polymère fondu sans détruire le squelette des fibres.

• Prise en charge des paramètres :Le jeu unilatéral entre la vis et le canon doit être maintenu entre0,05 mm et 0,10 mm.

• Logique:Un jeu légèrement plus grand que celui utilisé dans le mélange standard permet aux fibres de circuler, empêchant ainsi « l'effet de broyage » qui écrase le LGF dans les espaces restreints.

Les longues fibres de verre exercent une force abrasive importante sur les surfaces métalliques.

• Exigence de dureté :Les éléments à vis doivent subir une trempe sous vide pour atteindre une dureté de58-64 HRC.

• Recommandation matérielle :Aciers à outils en alliage à haute teneur en vanadium ou barils bimétalliques avec une dureté de revêtement intérieur supérieure à60 HRCsont recommandés pour résister à l’effet récurant du LGF sur les canaux d’écoulement.(Référence : Rapport de comparaison de l'usure des matériaux - Réf : #QC-2024-EXP-08)

Pour les fabricants de pièces automobiles, chaque0,1 mml'augmentation de la rétention des fibres conduit à une amélioration qualitative de la ténacité du matériau. En optimisant la géométrie des vis, en maintenant les températures de traitement à l'intérieur+/- 2°C, et en choisissant des pièces de haute précision compatibles avecCoperion ou JSWnormes, les fabricants peuvent garantir que les composants structurels répondent à des normes de sécurité rigoureuses tout en maintenant un débit élevé.