Procesul de turnare prin transfer de rășină (RTM) este un proces de turnare lichid tipic pentru materialele compozite pe bază de rășină armată cu fibre, care include în principal:
(1) Proiectați preformele din fibre în funcție de forma și cerințele de performanță mecanică ale componentelor necesare;
(2) Așezați preforma de fibre preproiectate în matriță, închideți matrița și comprimați-o pentru a obține fracțiunea de volum corespunzătoare a preformei de fibre;
(3) În cadrul echipamentelor de injecție specializate, injectați rășină în matriță la o anumită presiune și temperatură pentru a elimina aerul și a-l scufunda în preforma de fibre;
(4) După ce preforma din fibră este complet scufundată în rășină, reacția de întărire este efectuată la o anumită temperatură până când reacția de întărire este finalizată și produsul final este scos.
Presiunea de transfer al rășinii este principalul parametru care ar trebui controlat în procesul RTM.Această presiune este utilizată pentru a depăși rezistența întâlnită în timpul injectării în cavitatea matriței și imersării materialului de armare.Timpul până la care rășina finalizează transmisia este legat de presiunea și temperatura sistemului, iar un timp scurt poate îmbunătăți eficiența producției.Dar dacă debitul de rășină este prea mare, adezivul nu poate pătrunde în timp materialul de armare și pot apărea accidente din cauza creșterii presiunii sistemului.Prin urmare, în general, este necesar ca nivelul lichidului de rășină care intră în matriță în timpul procesului de transfer să nu crească mai repede de 25 mm/min.Monitorizați procesul de transfer al rășinii observând portul de descărcare.De obicei, se presupune că procesul de transfer este finalizat atunci când toate porturile de observare de pe matriță au preaplin de lipici și nu mai eliberează bule, iar cantitatea reală de rășină adăugată este practic aceeași cu cantitatea așteptată de rășină adăugată.Prin urmare, setarea orificiilor de evacuare ar trebui luată în considerare cu atenție.
Selecția rășinii
Selectarea sistemului de rășină este cheia procesului RTM.Vâscozitatea optimă este de 0,025-0,03Pa • s când rășina este eliberată în cavitatea matriței și infiltrată rapid în fibre.Rășina poliesterică are o vâscozitate scăzută și poate fi completată prin injectare la rece la temperatura camerei.Cu toate acestea, datorită cerințelor de performanță diferite ale produsului, vor fi selectate diferite tipuri de rășini, iar vâscozitatea acestora nu va fi aceeași.Prin urmare, dimensiunea conductei și a capului de injecție ar trebui proiectate pentru a îndeplini cerințele de debit ale componentelor speciale adecvate.Rășinile potrivite pentru procesul RTM includ rășină poliesterică, rășină epoxidică, rășină fenolică, rășină poliimidă etc.
Alegerea materialelor de armare
În procesul RTM, materialele de armare pot fi selectate, cum ar fi fibra de sticlă, fibra de grafit, fibra de carbon, carbura de siliciu și fibra de aramidă.Varietățile pot fi selectate în funcție de nevoile de proiectare, inclusiv fibre scurte, țesături unidirecționale, țesături cu mai multe axe, țesut, tricotat, materiale de bază sau preforme.
Din perspectiva performanței produsului, piesele produse prin acest proces au o fracție de volum mare de fibre și pot fi proiectate cu armare locală cu fibre în funcție de forma specifică a pieselor, ceea ce este benefic pentru îmbunătățirea performanței produsului.Din perspectiva costurilor de producție, 70% din costul componentelor compozite provine din costurile de producție.Prin urmare, modul de reducere a costurilor de producție este o problemă importantă care trebuie rezolvată urgent în dezvoltarea materialelor compozite.În comparație cu tehnologia tradițională a rezervorului de presare la cald pentru fabricarea materialelor compozite pe bază de rășină, procesul RTM nu necesită corpuri de rezervor scumpe, reducând foarte mult costurile de producție.Mai mult, piesele fabricate prin procesul RTM nu sunt limitate de dimensiunea rezervorului, iar gama de dimensiuni a pieselor este relativ flexibilă, ceea ce poate produce componente compozite mari și de înaltă performanță.În general, procesul RTM a fost aplicat pe scară largă și dezvoltat rapid în domeniul producției de materiale compozite și este obligat să devină procesul dominant în fabricarea materialelor compozite.
În ultimii ani, produsele din materiale compozite din industria de fabricație aerospațială s-au mutat treptat de la componente neportante și componente mici la componente portante principale și componente mari integrate.Există o cerere urgentă pentru fabricarea de materiale compozite mari și de înaltă performanță.Prin urmare, au fost dezvoltate procese cum ar fi turnarea cu transfer de rășină asistată în vid (VA-RTM) și turnarea prin transfer ușor de rășină (L-RTM).
Proces de turnare prin transfer de rășină asistat de vid Procesul VA-RTM
Procesul de turnare prin transfer de rășină asistat de vid VA-RTM este o tehnologie de proces derivată din procesul tradițional RTM.Procesul principal al acestui proces este de a folosi pompe de vid și alte echipamente pentru a aspira interiorul matriței în care se află preforma din fibre, astfel încât rășina să fie injectată în matriță sub acțiunea presiunii negative a vidului, realizând procesul de infiltrare de preforma de fibre și, în final, solidificarea și formarea în interiorul matriței pentru a obține forma necesară și fracțiunea de volum de fibre a pieselor din material compozit.
În comparație cu tehnologia RTM tradițională, tehnologia VA-RTM utilizează pomparea cu vid în interiorul matriței, ceea ce poate reduce presiunea de injecție în interiorul matriței și poate reduce foarte mult deformarea matriței și a preformei din fibre, reducând astfel cerințele de performanță ale procesului pentru echipamente și matrițe. .De asemenea, permite tehnologiei RTM să utilizeze matrițe mai ușoare, ceea ce este benefic pentru reducerea costurilor de producție.Prin urmare, această tehnologie este mai potrivită pentru fabricarea pieselor mari compozite, de exemplu, placa compozită cu spumă tip sandwich este una dintre componentele mari utilizate în mod obișnuit în domeniul aerospațial.
În general, procesul VA-RTM este foarte potrivit pentru pregătirea componentelor compozite aerospațiale mari și de înaltă performanță.Cu toate acestea, acest proces este încă semimecanizat în China, rezultând o eficiență scăzută a producției de produse.Mai mult, proiectarea parametrilor de proces se bazează în mare parte pe experiență, iar designul inteligent nu a fost încă realizat, ceea ce face dificilă controlul cu precizie a calității produsului.În același timp, multe studii au subliniat că gradienții de presiune sunt generați cu ușurință în direcția curgerii rășinii în timpul acestui proces, în special atunci când se utilizează pungi de vid, va exista un anumit grad de relaxare a presiunii în partea din față a curgerii de rășină, ceea ce va afectează infiltrarea rășinii, provoacă formarea de bule în interiorul piesei de prelucrat și reduc proprietățile mecanice ale produsului.În același timp, distribuția neuniformă a presiunii va provoca o distribuție neuniformă a grosimii piesei de prelucrat, afectând calitatea aspectului piesei finale de prelucrat. Aceasta este, de asemenea, o provocare tehnică pe care tehnologia încă trebuie să o rezolve.
Proces de turnare prin transfer de rășină ușor Procesul L-RTM
Procesul L-RTM pentru turnarea ușoară prin transfer de rășină este un nou tip de tehnologie dezvoltată pe baza tehnologiei tradiționale de proces VA-RTM.După cum se arată în figură, principala caracteristică a acestei tehnologii de proces este că matrița inferioară adoptă o matriță metalică sau altă formă rigidă, iar matrița superioară adoptă o matriță ușoară semi rigidă.Interiorul matriței este proiectat cu o structură dublă de etanșare, iar matrița superioară este fixată extern prin vid, în timp ce interiorul folosește vid pentru a introduce rășina.Datorită utilizării unei matrițe semirigide în matrița superioară a acestui proces și a stării de vid din interiorul matriței, presiunea din interiorul matriței și costul de fabricație al matriței în sine sunt mult reduse.Această tehnologie poate produce piese mari compozite.În comparație cu procesul tradițional VA-RTM, grosimea pieselor obținute prin acest proces este mai uniformă, iar calitatea suprafețelor superioare și inferioare este superioară.În același timp, utilizarea materialelor semirigide în matrița superioară poate fi refolosită, Această tehnologie evită risipa sacilor de vid în procesul VA-RTM, făcându-l foarte potrivit pentru fabricarea pieselor compozite aerospațiale cu cerințe ridicate de calitate a suprafeței.
Cu toate acestea, în procesul de producție propriu-zis, există încă anumite dificultăți tehnice în acest proces:
(1) Datorită utilizării materialelor semirigide în matrița superioară, rigiditatea insuficientă a materialului poate duce cu ușurință la prăbușirea în timpul procesului de matriță fixată în vid, ducând la grosimea neuniformă a piesei de prelucrat și afectând calitatea suprafeței acesteia.În același timp, rigiditatea matriței afectează și durata de viață a matriței în sine.Cum să alegeți un material semirigid potrivit ca matriță pentru L-RTM este una dintre dificultățile tehnice în aplicarea acestui proces.
(2) Datorită utilizării pompei cu vid în interiorul matriței cu tehnologie de proces L-RTM, etanșarea matriței joacă un rol crucial în desfășurarea fără probleme a procesului.Etanșarea insuficientă poate provoca o infiltrare insuficientă de rășină în interiorul piesei de prelucrat, afectând astfel performanța acesteia.Prin urmare, tehnologia de etanșare a matrițelor este una dintre dificultățile tehnice în aplicarea acestui proces.
(3) Rășina utilizată în procesul L-RTM ar trebui să mențină o viscozitate scăzută în timpul procesului de umplere pentru a reduce presiunea de injecție și pentru a îmbunătăți durata de viață a matriței.Dezvoltarea unei matrice de rășină adecvată este una dintre dificultățile tehnice în aplicarea acestui proces.
(4) În procesul L-RTM, este de obicei necesar să se proiecteze canale de curgere pe matriță pentru a promova curgerea uniformă a rășinii.Dacă designul canalului de curgere nu este rezonabil, poate cauza defecte, cum ar fi pete uscate și grăsime bogată în piese, afectând grav calitatea finală a pieselor.În special pentru piesele tridimensionale complexe, modul de proiectare rezonabil a canalului de curgere a matriței este, de asemenea, una dintre dificultățile tehnice în aplicarea acestui proces.
Ora postării: 18-ian-2024
