Resin transfer molding (RTM) process är en typisk flytande formningsprocess för fiberförstärkta hartsbaserade kompositmaterial, som huvudsakligen inkluderar:
(1) Designa fiberförformar i enlighet med formen och kraven på mekanisk prestanda för de erforderliga komponenterna;
(2) Lägg den fördesignade fiberförformen i formen, stäng formen och komprimera den för att erhålla motsvarande volymfraktion av fiberförformen;
(3) Under specialiserad injektionsutrustning, injicera harts i formen vid ett visst tryck och temperatur för att eliminera luft och sänka ned den i fiberförformen;
(4) Efter att fiberförformen är helt nedsänkt i harts, utförs härdningsreaktionen vid en viss temperatur tills härdningsreaktionen är avslutad och slutprodukten tas ut.
Hartsöverföringstrycket är huvudparametern som bör kontrolleras i RTM-processen.Detta tryck används för att övervinna motståndet som möter under insprutning i formhåligheten och nedsänkning av förstärkningsmaterialet.Tiden för harts att slutföra överföringen är relaterad till systemtryck och temperatur, och en kort tid kan förbättra produktionseffektiviteten.Men om hartsflödet är för högt kan limmet inte penetrera förstärkningsmaterialet i tid och olyckor kan inträffa på grund av en ökning av systemtrycket.Därför krävs det i allmänhet att hartsvätskenivån som kommer in i formen under överföringsprocessen inte bör stiga snabbare än 25 mm/min.Övervaka hartsöverföringsprocessen genom att observera utloppsporten.Det antas vanligtvis att överföringsprocessen är avslutad när alla observationsportar på formen har ett överflöde av lim och inte längre släpper bubblor, och den faktiska mängden tillsatt harts är i princip densamma som den förväntade mängden tillsatt harts.Därför bör inställningen av avgasutlopp noggrant övervägas.
Val av harts
Valet av hartssystem är nyckeln till RTM-processen.Den optimala viskositeten är 0,025-0,03Pa • s när hartset släpps ut i formhålan och snabbt infiltreras i fibrerna.Polyesterharts har låg viskositet och kan kompletteras med kallinsprutning vid rumstemperatur.Men på grund av produktens olika prestandakrav kommer olika typer av hartser att väljas, och deras viskositet kommer inte att vara densamma.Därför bör storleken på rörledningen och insprutningshuvudet utformas för att uppfylla flödeskraven för lämpliga specialkomponenter.De hartser som är lämpliga för RTM-processer inkluderar polyesterharts, epoxiharts, fenolharts, polyimidharts, etc.
Val av förstärkningsmaterial
I RTM-processen kan förstärkningsmaterial väljas såsom glasfiber, grafitfiber, kolfiber, kiselkarbid och aramidfiber.Varianter kan väljas efter designbehov, inklusive kortklippta fibrer, enkelriktade tyger, fleraxliga tyger, vävning, stickning, kärnmaterial eller preforms.
Ur produktprestandans perspektiv har delarna som produceras med denna process en hög fibervolymfraktion och kan designas med lokal fiberförstärkning enligt delarnas specifika form, vilket är fördelaktigt för att förbättra produktens prestanda.Ur produktionskostnadsperspektivet kommer 70 % av kostnaden för kompositkomponenter från tillverkningskostnader.Därför är hur man kan minska tillverkningskostnaderna en viktig fråga som snarast måste lösas i utvecklingen av kompositmaterial.Jämfört med den traditionella varmpressningstankteknologin för tillverkning av hartsbaserade kompositmaterial, kräver RTM-processen inga dyra tankkroppar, vilket kraftigt minskar tillverkningskostnaderna.Dessutom är delarna som tillverkas av RTM-processen inte begränsade av tankstorlek, och storleksintervallet för delarna är relativt flexibelt, vilket kan tillverka stora och högpresterande kompositkomponenter.Sammantaget har RTM-processen använts i stor utsträckning och snabbt utvecklats inom området för kompositmaterialtillverkning, och kommer definitivt att bli den dominerande processen inom kompositmaterialtillverkning.
Under de senaste åren har kompositmaterialprodukter inom flygindustrin gradvis övergått från icke-bärande komponenter och små komponenter till huvudlastbärande komponenter och stora integrerade komponenter.Det finns en akut efterfrågan på tillverkning av stora och högpresterande kompositmaterial.Därför har processer som vakuumassisterad hartsöverföringsgjutning (VA-RTM) och lätt hartsöverföringsgjutning (L-RTM) utvecklats.
Vakuumassisterad hartsöverföringsformningsprocess VA-RTM-process
Den vakuumassisterade hartstransfergjutningsprocessen VA-RTM är en processteknologi som härrör från den traditionella RTM-processen.Huvudprocessen i denna process är att använda vakuumpumpar och annan utrustning för att dammsuga insidan av formen där fiberförformen är placerad, så att hartset injiceras i formen under verkan av vakuumundertryck, vilket uppnår infiltrationsprocessen av fiberförformen, och slutligen stelnar och formas inuti formen för att erhålla den erforderliga formen och fibervolymfraktionen av kompositmaterialdelarna.
Jämfört med traditionell RTM-teknik använder VA-RTM-tekniken vakuumpumpning inuti formen, vilket kan minska injektionstrycket inuti formen och kraftigt minska deformationen av formen och fiberförformen, och därigenom minska prestandakraven för processen för utrustning och formar .Det tillåter också RTM-teknik att använda lättare formar, vilket är fördelaktigt för att minska produktionskostnaderna.Därför är denna teknik mer lämplig för tillverkning av stora kompositdelar. Till exempel är skumsandwichkompositplatta en av de vanligaste stora komponenterna inom flyg- och rymdområdet.
Sammantaget är VA-RTM-processen mycket lämplig för att förbereda stora och högpresterande kompositkomponenter för flyg- och rymdindustrin.Denna process är dock fortfarande semi-mekaniserad i Kina, vilket resulterar i låg produkttillverkningseffektivitet.Dessutom bygger utformningen av processparametrar mestadels på erfarenhet, och intelligent design har ännu inte uppnåtts, vilket gör det svårt att exakt kontrollera produktkvaliteten.Samtidigt har många studier påpekat att tryckgradienter lätt genereras i hartsflödets riktning under denna process, speciellt när man använder vakuumpåsar, kommer det att finnas en viss grad av tryckavslappning på framsidan av hartsflödet, vilket kommer att påverkar hartsinfiltration, orsakar att bubblor bildas inuti arbetsstycket och minskar produktens mekaniska egenskaper.Samtidigt kommer ojämn tryckfördelning att orsaka ojämn tjockleksfördelning av arbetsstycket, vilket påverkar utseendet på det slutliga arbetsstycket. Detta är också en teknisk utmaning som tekniken fortfarande behöver lösa.
Lätt hartsöverföringsformningsprocess L-RTM-process
L-RTM-processen för lättviktshartstransferformning är en ny typ av teknik som utvecklats på basis av traditionell VA-RTM-processteknik.Som visas i figuren är huvuddraget i denna processteknik att den nedre formen antar en metall eller annan styv form, och den övre formen antar en halvstyv lättviktsform.Formens inre är utformad med en dubbel tätningsstruktur, och den övre formen fixeras externt genom vakuum, medan insidan använder vakuum för att introducera harts.På grund av användningen av en halvstyv form i den övre formen av denna process, och vakuumtillståndet inuti formen, reduceras trycket inuti formen och tillverkningskostnaden för själva formen avsevärt.Denna teknik kan tillverka stora kompositdelar.Jämfört med traditionell VA-RTM-process är tjockleken på delarna som erhålls genom denna process mer enhetlig och kvaliteten på de övre och nedre ytorna är överlägsen.Samtidigt kan användningen av halvstyva material i den övre formen återanvändas. Denna teknik undviker slöseri med vakuumpåsar i VA-RTM-processen, vilket gör den mycket lämplig för tillverkning av kompositdelar för flyg och rymd med höga krav på ytkvalitet.
Men i själva produktionsprocessen finns det fortfarande vissa tekniska svårigheter i denna process:
(1) På grund av användningen av halvstyva material i den övre formen kan otillräcklig styvhet hos materialet lätt leda till kollaps under den vakuumfixerade formprocessen, vilket resulterar i ojämn tjocklek på arbetsstycket och påverkar dess ytkvalitet.Samtidigt påverkar formens styvhet också livslängden på själva formen.Hur man väljer ett lämpligt halvstyvt material som formen för L-RTM är en av de tekniska svårigheterna vid tillämpningen av denna process.
(2) På grund av användningen av vakuumpumpning inuti L-RTM-processteknikformen spelar tätningen av formen en avgörande roll för processens smidiga framsteg.Otillräcklig tätning kan orsaka otillräcklig hartsinfiltration inuti arbetsstycket, vilket påverkar dess prestanda.Därför är formtätningsteknik en av de tekniska svårigheterna vid tillämpningen av denna process.
(3) Hartset som används i L-RTM-processen bör hålla en låg viskositet under fyllningsprocessen för att minska insprutningstrycket och förbättra formens livslängd.Att utveckla en lämplig hartsmatris är en av de tekniska svårigheterna vid tillämpningen av denna process.
(4) I L-RTM-processen är det vanligtvis nödvändigt att utforma flödeskanaler på formen för att främja ett jämnt hartsflöde.Om flödeskanalens design inte är rimlig kan det orsaka defekter som torra fläckar och rikt fett i delarna, vilket allvarligt påverkar delarnas slutliga kvalitet.Speciellt för komplexa tredimensionella delar är hur man utformar formflödeskanalen rimligt också en av de tekniska svårigheterna vid tillämpningen av denna process.
Posttid: 2024-jan-18
