Процес перенесення смолою (RTM) — це типовий процес рідкого формування композитних матеріалів на основі смол, армованих волокнами, який в основному включає:
(1) Розробити волокнисті преформи відповідно до вимог до форми та механічних характеристик необхідних компонентів;
(2) Покладіть попередньо розроблену преформу волокна у форму, закрийте форму та стисніть її, щоб отримати відповідну об’ємну частку преформи волокна;
(3) За допомогою спеціального ін’єкційного обладнання введіть смолу в прес-форму під певним тиском і температурою, щоб видалити повітря та занурити його в заготовку волокна;
(4) Після того, як заготовка волокна повністю занурена в смолу, реакція затвердіння проводиться при певній температурі, поки реакція затвердіння не завершиться, і кінцевий продукт буде витягнутий.
Тиск перенесення смоли є основним параметром, який слід контролювати в процесі RTM.Цей тиск використовується для подолання опору, що виникає під час впорскування в порожнину форми та занурення армуючого матеріалу.Час, протягом якого смола завершує передачу, залежить від тиску та температури в системі, і короткий час може підвищити ефективність виробництва.Але якщо швидкість потоку смоли занадто висока, клей не може вчасно проникнути в армуючий матеріал, і через підвищення тиску в системі можуть статися аварії.Тому зазвичай вимагається, щоб рівень рідини смоли, що надходить у форму під час процесу перенесення, не підвищувався швидше ніж 25 мм/хв.Слідкуйте за процесом перенесення смоли, спостерігаючи за випускним отвором.Зазвичай вважається, що процес перенесення завершено, коли всі спостережні отвори на прес-формі переливаються клеєм і більше не випускають бульбашки, а фактична кількість доданої смоли в основному така ж, як і очікувана кількість доданої смоли.Тому слід ретельно продумати налаштування витяжних отворів.
Вибір смоли
Вибір системи смол є ключем до процесу RTM.Оптимальна в'язкість становить 0,025-0,03 Па • с, коли смола виділяється в порожнину форми і швидко проникає в волокна.Поліефірна смола має низьку в'язкість і може бути завершена шляхом холодного вприскування при кімнатній температурі.Однак через різні вимоги до продуктивності продукту будуть вибрані різні типи смол, і їх в'язкість буде різною.Таким чином, розмір трубопроводу та головки нагнітання повинні бути розроблені таким чином, щоб відповідати вимогам щодо потоку відповідних спеціальних компонентів.Смоли, придатні для процесу RTM, включають поліефірну смолу, епоксидну смолу, фенольну смолу, поліімідну смолу тощо.
Вибір армувальних матеріалів
У процесі RTM можна вибрати такі армуючі матеріали, як скловолокно, графітове волокно, вуглецеве волокно, карбід кремнію та арамідне волокно.Різновиди можна вибирати відповідно до потреб дизайну, включаючи коротко різані волокна, односпрямовані тканини, багатоосьові тканини, ткацтво, в’язання, основні матеріали або преформи.
З точки зору продуктивності продукту, деталі, виготовлені за допомогою цього процесу, мають високу об’ємну частку волокон і можуть бути розроблені з локальним армуванням волокнами відповідно до конкретної форми деталей, що є корисним для покращення продуктивності продукту.З точки зору витрат на виробництво, 70% вартості композитних компонентів походить від витрат на виробництво.Тому питання про те, як знизити витрати на виробництво, є важливим питанням, яке терміново потребує вирішення при розробці композиційних матеріалів.У порівнянні з традиційною технологією резервуару гарячого пресування для виготовлення композитних матеріалів на основі смоли, процес RTM не потребує дорогих корпусів резервуарів, що значно знижує витрати на виробництво.Крім того, деталі, виготовлені за допомогою процесу RTM, не обмежені розміром бака, а діапазон розмірів деталей є відносно гнучким, що дозволяє виготовляти великі та високоефективні композитні компоненти.Загалом, процес RTM широко застосовувався та швидко розвивався у сфері виробництва композитних матеріалів і повинен стати домінуючим процесом у виробництві композитних матеріалів.
Останніми роками композиційні матеріали в аерокосмічній промисловості поступово перейшли від ненесучих компонентів і малих компонентів до основних несучих компонентів і великих інтегрованих компонентів.Існує нагальний попит на виробництво великих і високоефективних композитних матеріалів.Таким чином, були розроблені такі процеси, як формування з перенесенням смоли за допомогою вакууму (VA-RTM) і формування з перенесенням легкої смоли (L-RTM).
Процес формування з перенесенням смоли з використанням вакууму Процес VA-RTM
Процес формування з перенесенням смоли з використанням вакууму VA-RTM — це технологічна технологія, яка походить від традиційного процесу RTM.Основним процесом цього процесу є використання вакуумних насосів та іншого обладнання для вакуумування внутрішньої частини прес-форми, де розташована преформа волокна, таким чином, щоб смола впорскувалась у форму під дією негативного тиску вакууму, досягаючи процесу інфільтрації заготовка волокна, і, нарешті, затвердіння та формування всередині прес-форми для отримання необхідної форми та об’ємної частки волокна деталей композитного матеріалу.
У порівнянні з традиційною технологією RTM, технологія VA-RTM використовує вакуумне накачування всередині прес-форми, що може зменшити тиск інжекції всередині форми та значно зменшити деформацію форми та волокнистої заготовки, тим самим знижуючи вимоги до продуктивності процесу для обладнання та форм. .Це також дозволяє технології RTM використовувати легші прес-форми, що сприяє зниженню виробничих витрат.Таким чином, ця технологія більше підходить для виготовлення великих композитних деталей. Наприклад, сендвіч-плита з пінопласту є одним із широко використовуваних великих компонентів в аерокосмічній сфері.
Загалом процес VA-RTM дуже підходить для виготовлення великих і високоефективних аерокосмічних композитних компонентів.Однак у Китаї цей процес все ще напівмеханізований, що призводить до низької ефективності виробництва продукції.Крім того, розробка параметрів процесу здебільшого залежить від досвіду, а інтелектуальний дизайн ще не досягнутий, що ускладнює точний контроль якості продукції.У той же час багато досліджень вказують на те, що градієнти тиску легко генеруються в напрямку потоку смоли під час цього процесу, особливо при використанні вакуумних мішків, буде певний ступінь релаксації тиску на фронті потоку смоли, який буде впливають на інфільтрацію смоли, викликають утворення бульбашок всередині заготовки та погіршують механічні властивості виробу.Водночас нерівномірний розподіл тиску призведе до нерівномірного розподілу товщини заготовки, що вплине на якість зовнішнього вигляду кінцевої заготовки. Це також технічна проблема, яку технологія ще має вирішити.
Легкий процес формування смолою Процес L-RTM
Процес L-RTM для легкого перенесення смолою — це новий тип технології, розроблений на основі традиційної технології процесу VA-RTM.Як показано на малюнку, головною особливістю цієї технології процесу є те, що нижня форма використовує металеву або іншу жорстку форму, а верхня форма приймає напівжорстку легку форму.Внутрішня частина форми розроблена з подвійною герметизуючою конструкцією, а верхня форма фіксується зовні за допомогою вакууму, тоді як всередині використовується вакуум для введення смоли.Завдяки використанню напівтвердої форми у верхній формі цього процесу та стану вакууму всередині форми тиск усередині форми та вартість виготовлення самої форми значно знижуються.Ця технологія дозволяє виготовляти великі композитні деталі.У порівнянні з традиційним процесом VA-RTM, товщина деталей, отриманих цим процесом, є більш рівномірною, а якість верхньої та нижньої поверхонь краща.У той же час використання напівжорстких матеріалів у верхній прес-формі можна повторно використовувати. Ця технологія дозволяє уникнути відходів вакуумних мішків у процесі VA-RTM, що робить її дуже придатною для виготовлення аерокосмічних композитних деталей з високими вимогами до якості поверхні.
Однак у реальному процесі виробництва все ще існують певні технічні труднощі в цьому процесі:
(1) Через використання напівжорстких матеріалів у верхній прес-формі недостатня жорсткість матеріалу може легко призвести до руйнування під час процесу вакуумної фіксованої форми, що призведе до нерівномірної товщини заготовки та погіршить якість її поверхні.У той же час, жорсткість форми також впливає на термін служби самої форми.Як вибрати відповідний напівтвердий матеріал як форму для L-RTM, є однією з технічних труднощів у застосуванні цього процесу.
(2) Завдяки використанню вакуумного насоса всередині технологічної форми L-RTM герметизація форми відіграє вирішальну роль у плавному перебігу процесу.Недостатнє ущільнення може призвести до недостатнього проникнення смоли всередину заготовки, що вплине на її продуктивність.Тому технологія герметизації форм є однією з технічних труднощів у застосуванні цього процесу.
(3) Смола, яка використовується в процесі L-RTM, повинна підтримувати низьку в’язкість під час процесу заповнення, щоб зменшити тиск упорскування та подовжити термін служби прес-форми.Розробка відповідної полімерної матриці є однією з технічних труднощів у застосуванні цього процесу.
(4) У процесі L-RTM зазвичай необхідно розробити канали потоку на прес-формі для забезпечення рівномірного потоку смоли.Якщо конструкція проточного каналу є нерозумною, це може спричинити такі дефекти, як сухі плями та рясний жир у деталях, що серйозно вплине на кінцеву якість деталей.Особливо для складних тривимірних деталей, як розумно спроектувати канал потоку прес-форми, також є однією з технічних труднощів у застосуванні цього процесу.
Час публікації: 18 січня 2024 р
