Thiết kế độ bền cho sản phẩm SMC

Các sản phẩm SMC, còn được gọi là sản phẩm Sheet Molding Compound, là các sản phẩm composite nhiệt rắn hiệu suất cao. Trong nhiều lĩnh vực ứng dụng, thiết kế độ bền cực kỳ quan trọng đối với sản phẩm SMC. Lấy ngành công nghiệp ô tô làm ví dụ, cùng với xu hướng phát triển liên tục của việc giảm nhẹ trọng lượng xe, các sản phẩm SMC – nhờ đặc tính nhẹ và độ bền cao – được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các bộ phận thân xe, cấu kiện kết cấu và các bộ phận chức năng, chẳng hạn như nắp capô, cản trước và cản sau, chắn bùn và giá đỡ két nước. Những bộ phận này cần phải chịu được các loại tải cơ học phức tạp khác nhau trong quá trình vận hành xe, bao gồm rung động, va chạm, uốn cong và kéo căng.

Nếu thiết kế độ bền không hợp lý, có thể dẫn đến hư hỏng sớm các bộ phận, ảnh hưởng đến độ an toàn và độ tin cậy của xe. Trong lĩnh vực xây dựng, sản phẩm SMC thường được dùng để sản xuất các tấm vách ngoài, tường kính mặt tiền, mái nhà, đường ống và bồn chứa. Những cấu kiện xây dựng này cần có độ bền đủ lớn để chịu được trọng lượng bản thân, tải trọng gió, tải trọng tuyết và các lực động đất tiềm ẩn; việc thiết kế độ bền trực tiếp liên quan đến sự ổn định kết cấu và tuổi thọ của công trình. Trong lĩnh vực điện - điện tử, sản phẩm SMC được sử dụng để sản xuất vỏ thiết bị điện, công tắc an toàn và giá đỡ cáp – chúng không chỉ cần đáp ứng yêu cầu về tính năng điện mà còn phải có mức độ bền nhất định để bảo vệ các linh kiện điện tử bên trong khỏi hư hại do tác động bên ngoài.

Phân tích Nguyên lý Thiết kế Độ bền của Sản phẩm SMC Quá trình hình thành độ bền của sản phẩm SMC là một quá trình phức tạp, liên quan đến sự tương tác giữa các thành phần bên trong vật liệu và những thay đổi trong cấu trúc vật liệu trong quá trình đúc. Xét về thành phần vật liệu, lực kết dính tại bề mặt tiếp xúc giữa nền nhựa và sợi gia cường là một trong những yếu tố then chốt ảnh hưởng đến độ bền. Là vật liệu gia cường chính, sợi thủy tinh với tính chất cường độ cao và mô-đun cao, cung cấp khả năng chịu tải cơ bản cho sản phẩm SMC. Khi sản phẩm chịu tác động của lực bên ngoài, sợi thủy tinh có thể chịu phần lớn tải trọng và ngăn chặn sự lan truyền của các vết nứt. Trong khi đó, nền nhựa polyester không no kết dính các sợi thủy tinh lại với nhau, giúp chúng làm việc phối hợp để cùng chịu lực bên ngoài.

Trong quá trình đúc, vật liệu SMC trải qua sự chuyển đổi từ trạng thái hỗn hợp tiền chế có thể chảy sang trạng thái đã được đóng rắn và tạo hình—quá trình này ảnh hưởng đáng kể đến độ bền cuối cùng của sản phẩm. Trong quá trình đúc nén, dưới tác động của nhiệt độ cao và áp suất cao, nền nhựa resin trải qua phản ứng liên kết chéo và đóng rắn để tạo thành cấu trúc mạng lưới ba chiều. Trong quá trình này, các chuỗi phân tử được liên kết với nhau, dần làm tăng độ cứng, độ cứng vững và độ bền của vật liệu. Đồng thời, nhiệt độ cao và áp suất cao cũng thúc đẩy sự kết hợp chặt chẽ hơn giữa các thành phần khác nhau, giảm thiểu các khuyết tật bên trong và các khoảng rỗng, từ đó cải thiện độ đặc chắc của vật liệu.