Resin transfer molding (RTM) proces er en typisk væskeformningsproces for fiberforstærkede harpiksbaserede kompositmaterialer, som hovedsageligt omfatter:
(1) Design fiberpræforme i henhold til formen og kravene til mekanisk ydeevne for de påkrævede komponenter;
(2) Læg den prædesignede fiberpræform i formen, luk formen og komprimer den for at opnå den tilsvarende volumenfraktion af fiberpræformen;
(3) Under specialiseret injektionsudstyr, injicer harpiks i formen ved et bestemt tryk og temperatur for at fjerne luft og nedsænke den i fiberpræformen;
(4) Efter at fiberpræformen er fuldstændig nedsænket i harpiks, udføres hærdningsreaktionen ved en bestemt temperatur, indtil hærdningsreaktionen er afsluttet, og slutproduktet tages ud.
Harpiksoverførselstrykket er hovedparameteren, der bør kontrolleres i RTM-processen.Dette tryk bruges til at overvinde den modstand, der opstår under indsprøjtning i formhulrummet og nedsænkning af forstærkningsmaterialet.Tiden for harpiks til at fuldføre transmission er relateret til systemtryk og temperatur, og en kort tid kan forbedre produktionseffektiviteten.Men hvis harpiksstrømningshastigheden er for høj, kan klæbemidlet ikke trænge ind i forstærkningsmaterialet i tide, og der kan opstå ulykker på grund af en stigning i systemtrykket.Derfor er det generelt påkrævet, at harpiksvæskeniveauet, der kommer ind i formen under overførselsprocessen, ikke må stige hurtigere end 25 mm/min.Overvåg harpiksoverførselsprocessen ved at observere udledningsporten.Det antages normalt, at overførselsprocessen er afsluttet, når alle observationsporte på formen har overløb af lim og ikke længere frigiver bobler, og den faktiske mængde af tilsat harpiks er stort set den samme som den forventede mængde af tilsat harpiks.Derfor bør indstillingen af udstødningsudtag overvejes nøje.
Udvælgelse af harpiks
Valget af harpikssystem er nøglen til RTM-processen.Den optimale viskositet er 0,025-0,03 Pa • s, når harpiksen frigives i formhulen og hurtigt infiltreres i fibrene.Polyesterharpiks har en lav viskositet og kan færdiggøres ved kold injektion ved stuetemperatur.Men på grund af produktets forskellige ydeevnekrav vil forskellige typer harpikser blive valgt, og deres viskositet vil ikke være den samme.Derfor bør størrelsen af rørledningen og indsprøjtningshovedet designes til at opfylde strømningskravene for passende specialkomponenter.Harpikserne, der er egnede til RTM-processen, omfatter polyesterharpiks, epoxyharpiks, phenolharpiks, polyimidharpiks osv.
Valg af armeringsmaterialer
I RTM-processen kan forstærkende materialer vælges såsom glasfiber, grafitfiber, kulfiber, siliciumcarbid og aramidfiber.Varianter kan vælges efter designbehov, herunder korte fibre, ensrettede stoffer, fleraksede stoffer, vævning, strikning, kernematerialer eller præforme.
Ud fra produktets ydeevne har de dele, der produceres ved denne proces, en høj fibervolumenfraktion og kan designes med lokal fiberforstærkning i henhold til delenes specifikke form, hvilket er gavnligt for at forbedre produktets ydeevne.Ud fra produktionsomkostningernes perspektiv kommer 70% af omkostningerne ved kompositkomponenter fra fremstillingsomkostninger.Derfor er, hvordan man reducerer fremstillingsomkostningerne, et vigtigt spørgsmål, der hurtigst muligt skal løses i udviklingen af kompositmaterialer.Sammenlignet med den traditionelle varmpresningstankteknologi til fremstilling af harpiksbaserede kompositmaterialer, kræver RTM-processen ikke dyre tankkroppe, hvilket i høj grad reducerer fremstillingsomkostningerne.Desuden er de dele, der fremstilles ved RTM-processen, ikke begrænset af tankstørrelse, og størrelsesområdet for delene er relativt fleksibelt, hvilket kan fremstille store og højtydende kompositkomponenter.Samlet set er RTM-processen blevet bredt anvendt og hurtigt udviklet inden for fremstilling af kompositmaterialer og er bundet til at blive den dominerende proces inden for fremstilling af kompositmaterialer.
I de senere år er kompositmaterialeprodukter i luftfartsindustrien gradvist skiftet fra ikke-bærende komponenter og små komponenter til hovedlastbærende komponenter og store integrerede komponenter.Der er et presserende behov for fremstilling af store og højtydende kompositmaterialer.Derfor er der udviklet processer såsom vakuumassisteret harpiksoverførselsstøbning (VA-RTM) og let harpiksoverførselsstøbning (L-RTM).
Vakuumassisteret harpiksoverførselsstøbningsproces VA-RTM-proces
Den vakuumassisterede harpiksoverførselsstøbningsproces VA-RTM er en procesteknologi afledt af den traditionelle RTM-proces.Hovedprocessen i denne proces er at bruge vakuumpumper og andet udstyr til at støvsuge indersiden af støbeformen, hvor fiberpræformen er placeret, således at harpiksen sprøjtes ind i støbeformen under påvirkning af vakuumundertryk, hvilket opnår infiltrationsprocessen af fiberpræformen og til sidst at størkne og dannes inde i formen for at opnå den nødvendige form og fibervolumenfraktion af kompositmaterialedelene.
Sammenlignet med traditionel RTM-teknologi bruger VA-RTM-teknologien vakuumpumpning inde i formen, hvilket kan reducere injektionstrykket inde i formen og i høj grad reducere deformationen af formen og fiberpræformen, hvorved ydeevnekravene til processen for udstyr og forme reduceres. .Det giver også RTM-teknologien mulighed for at bruge lettere forme, hvilket er gavnligt for at reducere produktionsomkostningerne.Derfor er denne teknologi mere velegnet til fremstilling af store kompositdele, For eksempel er skumsandwich-kompositplade en af de almindeligt anvendte store komponenter i rumfartsområdet.
Samlet set er VA-RTM-processen særdeles velegnet til fremstilling af store og højtydende kompositkomponenter til rumfart.Denne proces er dog stadig semi-mekaniseret i Kina, hvilket resulterer i lav produktproduktionseffektivitet.Desuden er design af procesparametre mest baseret på erfaring, og intelligent design er endnu ikke opnået, hvilket gør det vanskeligt at kontrollere produktkvaliteten nøjagtigt.Samtidig har mange undersøgelser påpeget, at der let genereres trykgradienter i retning af harpiksstrømning under denne proces, især ved brug af vakuumposer vil der være en vis grad af trykafspænding foran på harpiksstrømmen, hvilket vil påvirker harpiksinfiltration, forårsager dannelse af bobler inde i emnet og reducerer produktets mekaniske egenskaber.Samtidig vil ujævn trykfordeling forårsage ujævn tykkelsesfordeling af emnet, hvilket påvirker udseendekvaliteten af det endelige emne. Dette er også en teknisk udfordring, som teknologien stadig mangler at løse.
Let harpiks transferstøbningsproces L-RTM-proces
L-RTM-processen til letvægts-transferstøbning af harpiks er en ny type teknologi udviklet på basis af traditionel VA-RTM-procesteknologi.Som vist på figuren er hovedtræk ved denne procesteknologi, at den nedre form anvender en metalform eller anden stiv form, og den øvre form vedtager en halvstiv letvægtsform.Formens indre er designet med en dobbelt tætningsstruktur, og den øverste form er fastgjort eksternt gennem vakuum, mens det indvendige bruger vakuum til at indføre harpiks.På grund af brugen af en halvstiv form i den øvre form af denne proces og vakuumtilstanden inde i formen, reduceres trykket inde i formen og fremstillingsomkostningerne for selve formen kraftigt.Denne teknologi kan fremstille store kompositdele.Sammenlignet med traditionel VA-RTM-proces er tykkelsen af delene opnået ved denne proces mere ensartet, og kvaliteten af de øvre og nedre overflader er overlegen.Samtidig kan brugen af halvstive materialer i den øvre form genbruges. Denne teknologi undgår spild af vakuumposer i VA-RTM-processen, hvilket gør den særdeles velegnet til fremstilling af kompositdele til rumfart med høje krav til overfladekvalitet.
Men i selve produktionsprocessen er der stadig visse tekniske vanskeligheder i denne proces:
(1) På grund af brugen af halvstive materialer i den øvre form, kan utilstrækkelig stivhed af materialet let føre til kollaps under den vakuumfikserede formproces, hvilket resulterer i ujævn tykkelse af emnet og påvirker dets overfladekvalitet.Samtidig påvirker støbeformens stivhed også selve støbeformens levetid.Hvordan man vælger et passende semi-stift materiale som formen til L-RTM er en af de tekniske vanskeligheder ved anvendelsen af denne proces.
(2) På grund af brugen af vakuumpumpning inde i L-RTM-procesteknologiformen, spiller forseglingen af formen en afgørende rolle i processens glatte fremskridt.Utilstrækkelig tætning kan forårsage utilstrækkelig harpiksindtrængning inde i emnet og derved påvirke dets ydeevne.Derfor er formforseglingsteknologi en af de tekniske vanskeligheder ved anvendelsen af denne proces.
(3) Harpiksen, der anvendes i L-RTM-processen, bør opretholde en lav viskositet under påfyldningsprocessen for at reducere injektionstrykket og forbedre støbeformens levetid.Udvikling af en passende harpiksmatrix er en af de tekniske vanskeligheder ved anvendelsen af denne proces.
(4) I L-RTM-processen er det normalt nødvendigt at designe strømningskanaler på formen for at fremme ensartet harpiksstrøm.Hvis flowkanalens design ikke er rimeligt, kan det forårsage defekter såsom tørre pletter og rigt fedt i delene, hvilket alvorligt påvirker delenes endelige kvalitet.Især for komplekse tredimensionelle dele, hvordan man designe formflowkanalen rimeligt er også en af de tekniske vanskeligheder ved anvendelsen af denne proces.
Indlægstid: 18-jan-2024
