Процесът на формоване с трансфер на смола (RTM) е типичен процес на течно формоване за композитни материали на базата на смола, подсилени с влакна, който включва главно:
(1) Проектиране на заготовки от влакна според изискванията за формата и механичните характеристики на изискваните компоненти;
(2) Поставете предварително проектираната заготовка от влакна във формата, затворете формата и я компресирайте, за да получите съответната обемна част от заготовката за влакна;
(3) Със специализирано оборудване за инжектиране, инжектирайте смола във формата при определено налягане и температура, за да елиминирате въздуха и да го потопите в заготовката на влакната;
(4) След като заготовката на влакното е напълно потопена в смола, реакцията на втвърдяване се провежда при определена температура, докато реакцията на втвърдяване приключи и крайният продукт се изважда.
Налягането на преноса на смолата е основният параметър, който трябва да се контролира в процеса RTM.Това налягане се използва за преодоляване на съпротивлението, възникнало по време на инжектирането в кухината на формата и потапянето на усилващия материал.Времето за пълно предаване на смолата е свързано с налягането и температурата на системата и краткото време може да подобри ефективността на производството.Но ако скоростта на потока на смолата е твърде висока, лепилото не може да проникне през армиращия материал навреме и могат да възникнат инциденти поради повишаване на налягането в системата.Следователно обикновено се изисква нивото на течността на смолата, влизаща във формата по време на процеса на прехвърляне, да не се повишава по-бързо от 25 mm/min.Наблюдавайте процеса на прехвърляне на смолата, като наблюдавате изпускателния порт.Обикновено се приема, че процесът на прехвърляне е завършен, когато всички отвори за наблюдение на матрицата преливат от лепило и вече не отделят мехурчета, а действителното количество добавена смола е основно същото като очакваното количество добавена смола.Следователно настройката на изпускателните отвори трябва да се обмисли внимателно.
Избор на смола
Изборът на система от смола е ключът към RTM процеса.Оптималният вискозитет е 0.025-0.03Pa • s, когато смолата се освобождава в кухината на формата и бързо се инфилтрира във влакната.Полиестерната смола има нисък вискозитет и може да бъде завършена чрез студено впръскване при стайна температура.Въпреки това, поради различните изисквания за ефективност на продукта, ще бъдат избрани различни видове смоли и техният вискозитет няма да бъде еднакъв.Следователно размерът на тръбопровода и инжекционната глава трябва да бъдат проектирани така, че да отговарят на изискванията за потока на подходящи специални компоненти.Смолите, подходящи за RTM процес, включват полиестерна смола, епоксидна смола, фенолна смола, полиимидна смола и др.
Избор на армировъчни материали
В RTM процеса могат да бъдат избрани усилващи материали като стъклени влакна, графитни влакна, въглеродни влакна, силициев карбид и арамидни влакна.Разновидностите могат да бъдат избрани според нуждите на дизайна, включително късо нарязани влакна, еднопосочни тъкани, многоосни тъкани, тъкане, плетене, основни материали или заготовки.
От гледна точка на производителността на продукта, частите, произведени чрез този процес, имат висока обемна фракция на влакната и могат да бъдат проектирани с локално усилване на влакната според специфичната форма на частите, което е от полза за подобряване на производителността на продукта.От гледна точка на производствените разходи, 70% от цената на композитните компоненти идва от производствените разходи.Следователно, как да се намалят производствените разходи е важен въпрос, който спешно трябва да бъде решен при разработването на композитни материали.В сравнение с традиционната технология на резервоара за горещо пресоване за производство на композитни материали на основата на смола, процесът RTM не изисква скъпи корпуси на резервоара, което значително намалява производствените разходи.Освен това частите, произведени чрез процеса RTM, не са ограничени от размера на резервоара, а обхватът на размерите на частите е относително гъвкав, което може да произвежда големи и високопроизводителни композитни компоненти.Като цяло, RTM процесът е широко прилаган и бързо развит в областта на производството на композитни материали и е длъжен да се превърне в доминиращ процес в производството на композитни материали.
През последните години продуктите от композитни материали в аерокосмическата промишленост постепенно преминаха от неносещи компоненти и малки компоненти към основни носещи компоненти и големи интегрирани компоненти.Има спешно търсене за производство на големи и високопроизводителни композитни материали.Поради това са разработени процеси като формоване с трансфер на смола с помощта на вакуум (VA-RTM) и формоване с лек трансфер на смола (L-RTM).
Процес на формоване с трансфер на смола с помощта на вакуум VA-RTM процес
Процесът на формоване с трансфер на смола с помощта на вакуум VA-RTM е технология на процеса, получена от традиционния процес RTM.Основният процес на този процес е да се използват вакуумни помпи и друго оборудване за вакуумиране на вътрешността на матрицата, където се намира заготовката от влакна, така че смолата да се инжектира във формата под действието на вакуумно отрицателно налягане, постигайки процеса на инфилтрация на заготовката на влакната и накрая втвърдяване и формоване вътре във формата, за да се получи необходимата форма и обемна част на влакната на частите от композитния материал.
В сравнение с традиционната RTM технология, VA-RTM технологията използва вакуумно изпомпване вътре във формата, което може да намали налягането на инжектиране вътре във формата и значително да намали деформацията на формата и заготовката на влакната, като по този начин намалява изискванията за производителност на процеса за оборудване и форми. .Освен това позволява технологията RTM да използва по-леки форми, което е от полза за намаляване на производствените разходи.Следователно тази технология е по-подходяща за производство на големи композитни части. Например композитната плоча от сандвич от пяна е един от често използваните големи компоненти в космическата област.
Като цяло, процесът VA-RTM е много подходящ за подготовка на големи и високопроизводителни аерокосмически композитни компоненти.Този процес обаче все още е полумеханизиран в Китай, което води до ниска ефективност на производството на продукта.Освен това проектирането на параметрите на процеса се основава най-вече на опита и все още не е постигнат интелигентен дизайн, което затруднява точния контрол на качеството на продукта.В същото време много проучвания посочват, че градиентите на налягането лесно се генерират в посоката на потока на смолата по време на този процес, особено когато се използват вакуумни торби, ще има известна степен на релаксация на налягането в предната част на потока на смолата, което ще повлияват инфилтрацията на смола, причиняват образуването на мехурчета вътре в детайла и намаляват механичните свойства на продукта.В същото време неравномерното разпределение на налягането ще причини неравномерно разпределение на дебелината на детайла, което ще повлияе на качеството на външния вид на крайния детайл. Това също е техническо предизвикателство, което технологията все още трябва да реши.
Процес на формоване с трансфер на лека смола L-RTM процес
Процесът L-RTM за формоване с трансфер на лека смола е нов тип технология, разработена на базата на традиционната VA-RTM технология на процеса.Както е показано на фигурата, основната характеристика на тази технология на процеса е, че долната форма приема метална или друга твърда форма, а горната форма приема полутвърда лека форма.Вътрешността на формата е проектирана с двойна уплътнителна структура, а горната форма е фиксирана отвън чрез вакуум, докато вътрешността използва вакуум за въвеждане на смола.Благодарение на използването на полутвърда форма в горната форма на този процес и състоянието на вакуум вътре в матрицата, налягането вътре в матрицата и производствените разходи на самата форма са значително намалени.Тази технология може да произвежда големи композитни части.В сравнение с традиционния процес VA-RTM, дебелината на частите, получени чрез този процес, е по-равномерна и качеството на горната и долната повърхност е по-добро.В същото време използването на полутвърди материали в горната форма може да се използва повторно. Тази технология избягва загубата на вакуумни торбички в процеса VA-RTM, което я прави много подходяща за производство на аерокосмически композитни части с високи изисквания за качество на повърхността.
В реалния производствен процес обаче все още има някои технически трудности в този процес:
(1) Поради използването на полутвърди материали в горната форма, недостатъчната твърдост на материала може лесно да доведе до срутване по време на процеса на вакуумно фиксирана форма, което води до неравномерна дебелина на детайла и засяга качеството на повърхността му.В същото време твърдостта на формата също влияе върху продължителността на живота на самата форма.Как да изберем подходящ полутвърд материал като матрица за L-RTM е една от техническите трудности при прилагането на този процес.
(2) Поради използването на вакуумно изпомпване вътре в технологичната матрица на L-RTM, запечатването на матрицата играе решаваща роля за гладкото протичане на процеса.Недостатъчното уплътнение може да причини недостатъчно проникване на смола в детайла, като по този начин повлияе на неговата работа.Следователно технологията за запечатване на матрицата е една от техническите трудности при прилагането на този процес.
(3) Смолата, използвана в процеса L-RTM, трябва да поддържа нисък вискозитет по време на процеса на пълнене, за да се намали налягането при впръскване и да се подобри експлоатационният живот на формата.Разработването на подходяща матрица от смола е една от техническите трудности при прилагането на този процес.
(4) В процеса L-RTM обикновено е необходимо да се проектират канали за поток върху матрицата, за да се насърчи равномерен поток на смола.Ако конструкцията на канала за потока не е разумна, това може да причини дефекти като сухи петна и богата мазнина в частите, което сериозно засяга крайното качество на частите.Особено за сложни триизмерни части, как да се проектира разумно каналът за поток на матрицата също е една от техническите трудности при прилагането на този процес.
Време на публикуване: 18 януари 2024 г
