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復合材料的樹脂滲透成型工藝

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-03-28  瀏覽次數:82


      隨著行業(yè)發(fā)展對生產速度提出更高的需求,單依靠傳統(tǒng)的手糊成型工藝已經難以滿足日益增長的市場需求,因此,加工工藝的自動化是順應這一潮流的必然趨勢。
       最常見的自動化成型工藝是樹脂傳遞模塑工藝(-ResinTransferMolding),有時也被稱為液體成型工藝(LiquidMolding)。樹脂傳遞模塑工藝是一種十分簡單的成型工藝:其原理是首先在金屬或復合材料制成的閉合模具中鋪放干增強材料預成型體(preform),然后將樹脂和催化劑按照一定比例計量并充分混合,再采用注射設備通過注射口(injectionports)利用壓力注入到模具中,使樹脂按照預先設計的路徑浸潤到增強材料上的過程。樹脂傳遞模塑工藝要求極低粘度的樹脂,特別是當預成型體較厚時,較好的樹脂的流動性能夠確保更及時和更充分的浸潤效果。如有需要,模具和樹脂可以進行加熱,但是成型工藝的固化無需使用熱壓釜。但是,一部分應用于高溫的制品通常在脫模后還要進行后固化(postcure)。大多數的應用程序都采用雙組分環(huán)氧樹脂配方(two-partepoxyformulation):雙馬來酰亞胺(Bismaleimideresin)和聚酰亞胺樹脂(polyimideresin)。組分的配方過程不會提前太早,通常在注射前進行。
      輕型樹脂傳遞模塑工藝(Light)是近年來發(fā)展較快的低成本成型工藝,是樹脂傳遞模塑工的變體工藝。輕型樹脂傳遞模塑工藝不僅具備工藝的所有特點,還降低了成型工藝對一系列指標的要求,例如,注射壓力,真空耦合(coupledwithvacuum),和模具的造價和剛性指標。
      樹脂傳遞模塑工藝具有許多顯著的優(yōu)點。一般來說,在樹脂傳遞模塑工藝過程中所使用的干預成型體和樹脂材料的價格都比預浸料便宜,而且還可以在室溫下存放。利用這種工藝可以生產較厚的凈成形零件,同時免去許多后續(xù)加工程序。該工藝還能幫助生產尺寸精確,表面工藝精湛的復雜零件。樹脂傳遞模塑工藝還有一個特點是,能夠允許閉模前在預成型體中放入芯模填充材料,避免預成型體在合模過程中被擠壓。芯模在整個預成型體中所占的比重較低,大約在0-2%之間。簡而言之,樹脂傳遞模塑工藝可以作為一種高效可重復的自動化制造工藝大幅降低加工成型時間,將傳統(tǒng)手糊成型的幾天時間縮短為幾小時,甚至幾分鐘。
      不同于樹脂傳遞模塑工藝(預先將樹脂和催化劑混合注入模具的順序,反應注射成型工藝(RIM)的原理是將快速固化樹脂和催化劑分別注入模具中。混合和化學反應過程都在模具中進行,而非在混合頭(dispensinghead)中。許多汽車制造商利用結構反應注射成型工藝(structuralRIM-SRIM)和快速預成型方法相結合的制備方式來制造汽車結構件,生產的產品不需要再進行表面優(yōu)質感處理(ClassAfinish)。可編程機器人已發(fā)展成為一種常見的噴射手段,它可以將短切玻璃纖維和粘接劑的混合物噴到真空預成型體模具上。機器人噴射的最大特點是可控制纖維的方向。另外,還有一個與之相關的技術干纖維鋪設(dryfiberplacement)技術,結合了編織預成型體和樹脂傳遞模塑工藝。該技術制備的產品的纖維含量高達百分之六十八,由于全程采取自動化控制工藝,確保低氣泡含量和穩(wěn)定的復制成形效果,所制備的產品無需進行修剪。
       真空輔助樹脂傳遞模塑成型工藝(VARTM)是近年來發(fā)展速度最快的新成型技術。真空輔助樹脂傳遞模塑成型工藝和標準樹脂傳遞模塑成型工藝的主要區(qū)別是,VARTM是一種利用真空吸注樹脂進入模具的方法,而RTM是利用壓力將混合體泵入模具的方式。真空輔助樹脂傳遞模塑成型工藝(不需要高溫或高壓。出于這個原因,VARTM工藝不僅可以采用成本較低的工具,還能夠一次性生產復雜的大型零部件。
       在VARTM成型工藝過程中,纖維增強材料被放置在一個單面的模具中,上面覆蓋著一層堅硬或有彈性的真空密封膜。通常樹脂是通過設計好的注射口利用真空吸注原理進入模具,然后按照預先設定的路徑有計劃的滲透到增強材料上,大大簡化了纖維的浸潤處理(wetout)。利用該工藝制備的產品的纖維含量高達百分之七十。目前該技術主要應用于海洋,地面交通和基礎設施等領域。 
      樹脂膜滲透(RFI)工藝是一種混合成型工藝,是將干預成型體放置在模具中,覆蓋著下面的一層高粘度(高分子量)樹脂薄膜層,或者當鋪層較厚時,預成型體與樹脂呈交錯夾層,再通過加熱模具和抽真空使模內的高分子量樹脂融化,均勻而充分的浸潤預成型體的過程。該成型工藝的一大特點是樹脂滲透的流程短,而且樹脂分布均勻,并且可以采用高分子量的樹脂。

 

 
關鍵詞: 復合材料 樹脂 滲透
 
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