금형 시스템은 진공 열간 압축 공정 중 최종적인 물리적 제약 역할을 합니다. 일반적으로 고강도, 고온 내성 흑연으로 제작되며, SiC 전구체 섬유와 TB8 클래딩의 위치를 고정하고 복합재를 형성하는 데 필요한 압력을 전달하는 것이 주요 기능입니다. 열에 의해 재료가 연화될 때 측면 흐름을 제한함으로써 금형은 최종 복합재 플레이트가 정밀한 두께, 기하학적 정확성 및 높은 표면 평탄도를 달성하도록 보장합니다.
로(furnace)는 열과 힘을 제공하지만, 금형은 규율을 제공합니다. 극심한 압력(최대 40MPa) 하에서 재료를 담아 느슨한 적층을 결함 없는 단일 플레이트로 변환합니다.
밀폐의 역학
금형의 역할을 이해하려면 단순한 성형을 넘어서야 합니다. 이는 재료가 연화 상태로 전환될 때 재료의 거동을 관리하는 특수 용기 역할을 합니다.
적층 위치 고정
압력이 가해지기 전에 내부 구성 요소, 특히 SiC 전구체 섬유와 TB8 클래딩은 정확한 정렬 상태로 고정되어야 합니다.
금형 시스템은 이러한 요소를 제자리에 고정합니다. 이는 공정 초기 단계에서 섬유가 이동하거나 뭉치는 것을 방지하여 매트릭스 내에서 균일한 분포를 보장합니다.
측면 흐름 제한
온도가 약 880°C까지 상승하고 압력이 가해지면 금속 매트릭스와 클래딩이 부드러워지고 연성 흐름을 시작합니다.
이러한 밀폐 시스템이 없으면 이 압력으로 인해 재료가 옆으로 흘러나올 것입니다(측면 흐름). 금형은 단단한 장벽 역할을 하여 재료가 수평으로 퍼지는 대신 수직으로 압축되도록 합니다.
확산 결합 촉진
외부 이동을 제한함으로써 금형은 가해진 압력이 재료 압축에 전적으로 집중되도록 합니다.
이 밀폐된 압력이 매트릭스가 섬유 사이의 간극을 채우도록 하는 것입니다. 이는 TC17 매트릭스, SiC 섬유 및 TB8 클래딩 사이에 필요한 고밀도 확산 결합을 달성하는 데 필수적입니다.
기하학적 정밀도 정의
열간 압축의 궁극적인 목표는 거의 순수한 형상의 부품을 생산하는 것입니다. 금형은 이를 달성하는 주요 도구입니다.
최종 두께 제어
금형은 프레스가 이동할 수 있는 거리 또는 재료가 압축될 수 있는 최대치를 설정합니다.
이를 통해 복합재 플레이트의 최종 두께를 정밀하게 제어할 수 있으며, 과도한 후처리 가공 없이 엄격한 엔지니어링 공차를 충족할 수 있습니다.
표면 평탄도 보장
불균일한 압력이나 제어되지 않은 흐름은 뒤틀림이나 물결 모양의 표면을 초래합니다.
흑연 금형의 높은 구조적 강성은 복합재에 평평한 표면을 부여합니다. 결과 플레이트가 균일하고 평평하도록 보장하며, 이는 부품의 구조적 무결성에 매우 중요합니다.
절충점 이해
금형은 성형에 필수적이지만, 이에 의존하면 특정 엔지니어링 제약이 발생하며 이를 관리해야 합니다.
열 및 기계적 요구 사항
금형은 복합재와 동일한 극한 환경, 즉 약 880°C의 온도와 최대 40MPa의 압력(또는 일반적인 맥락에서는 더 높은 압력)에 노출됩니다.
사용되는 흑연은 탁월한 고온 강도를 가져야 합니다. 이 하중 하에서 금형이 약간이라도 변형되면 복합재 플레이트에 결함이 발생합니다.
화학적 호환성
금형은 복합재 재료와 화학적으로 불활성 상태를 유지해야 합니다.
반응 없이 형상을 정의해야 합니다. 반응이 발생하면 복합재가 금형에 달라붙어 탈형이 불가능해지거나 부품 표면 품질이 저하될 수 있습니다.
목표에 맞는 선택
열간 압축 공정의 효과는 금형 시스템의 품질과 설계에 크게 좌우됩니다.
- 주요 초점이 치수 정확도라면: 40MPa 공정 압력 하에서 변형되지 않도록 흑연 금형의 기계적 강도를 우선시하십시오.
- 주요 초점이 재료 균질성이라면: 금형 설계가 좁은 간극을 제공하여 측면 흐름을 엄격하게 제한하고 매트릭스가 섬유 다발을 완전히 침투하도록 하십시오.
금형 시스템은 단순한 용기가 아니라, 원시적인 힘을 구조적 정밀도로 변환하는 중요한 인터페이스입니다.
요약 표:
| 기능 | 열간 압축에서의 역할 |
|---|---|
| 물리적 제약 | 기하학적 정확성을 유지하기 위해 재료의 측면 흐름을 제한합니다. |
| 적층 고정 | SiC 섬유와 TB8 클래딩을 정확한 정렬 상태로 고정합니다. |
| 압력 전달 | 40MPa의 힘을 압축 및 확산 결합을 향해 집중시킵니다. |
| 치수 제어 | 플레이트의 균일한 두께와 높은 표면 평탄도를 보장합니다. |
| 재료 무결성 | 강하고 고강도인 흑연 장벽을 제공하여 결함을 방지합니다. |
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