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復(fù)合材料的樹(shù)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(shù):82


      隨著行業(yè)發(fā)展對(duì)生產(chǎn)速度提出更高的需求,單依靠傳統(tǒng)的手糊成型工藝已經(jīng)難以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求,因此,加工工藝的自動(dòng)化是順應(yīng)這一潮流的必然趨勢(shì)。
       最常見(jiàn)的自動(dòng)化成型工藝是樹(shù)脂傳遞模塑工藝(-ResinTransferMolding),有時(shí)也被稱為液體成型工藝(LiquidMolding)。樹(shù)脂傳遞模塑工藝是一種十分簡(jiǎn)單的成型工藝:其原理是首先在金屬或復(fù)合材料制成的閉合模具中鋪放干增強(qiáng)材料預(yù)成型體(preform),然后將樹(shù)脂和催化劑按照一定比例計(jì)量并充分混合,再采用注射設(shè)備通過(guò)注射口(injectionports)利用壓力注入到模具中,使樹(shù)脂按照預(yù)先設(shè)計(jì)的路徑浸潤(rùn)到增強(qiáng)材料上的過(guò)程。樹(shù)脂傳遞模塑工藝要求極低粘度的樹(shù)脂,特別是當(dāng)預(yù)成型體較厚時(shí),較好的樹(shù)脂的流動(dòng)性能夠確保更及時(shí)和更充分的浸潤(rùn)效果。如有需要,模具和樹(shù)脂可以進(jìn)行加熱,但是成型工藝的固化無(wú)需使用熱壓釜。但是,一部分應(yīng)用于高溫的制品通常在脫模后還要進(jìn)行后固化(postcure)。大多數(shù)的應(yīng)用程序都采用雙組分環(huán)氧樹(shù)脂配方(two-partepoxyformulation):雙馬來(lái)酰亞胺(Bismaleimideresin)和聚酰亞胺樹(shù)脂(polyimideresin)。組分的配方過(guò)程不會(huì)提前太早,通常在注射前進(jìn)行。
      輕型樹(shù)脂傳遞模塑工藝(Light)是近年來(lái)發(fā)展較快的低成本成型工藝,是樹(shù)脂傳遞模塑工的變體工藝。輕型樹(shù)脂傳遞模塑工藝不僅具備工藝的所有特點(diǎn),還降低了成型工藝對(duì)一系列指標(biāo)的要求,例如,注射壓力,真空耦合(coupledwithvacuum),和模具的造價(jià)和剛性指標(biāo)。
      樹(shù)脂傳遞模塑工藝具有許多顯著的優(yōu)點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō),在樹(shù)脂傳遞模塑工藝過(guò)程中所使用的干預(yù)成型體和樹(shù)脂材料的價(jià)格都比預(yù)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(chǎn)較厚的凈成形零件,同時(shí)免去許多后續(xù)加工程序。該工藝還能幫助生產(chǎn)尺寸精確,表面工藝精湛的復(fù)雜零件。樹(shù)脂傳遞模塑工藝還有一個(gè)特點(diǎn)是,能夠允許閉模前在預(yù)成型體中放入芯模填充材料,避免預(yù)成型體在合模過(guò)程中被擠壓。芯模在整個(gè)預(yù)成型體中所占的比重較低,大約在0-2%之間。簡(jiǎn)而言之,樹(shù)脂傳遞模塑工藝可以作為一種高效可重復(fù)的自動(dòng)化制造工藝大幅降低加工成型時(shí)間,將傳統(tǒng)手糊成型的幾天時(shí)間縮短為幾小時(shí),甚至幾分鐘。
      不同于樹(shù)脂傳遞模塑工藝(預(yù)先將樹(shù)脂和催化劑混合注入模具的順序,反應(yīng)注射成型工藝(RIM)的原理是將快速固化樹(shù)脂和催化劑分別注入模具中?;旌虾突瘜W(xué)反應(yīng)過(guò)程都在模具中進(jìn)行,而非在混合頭(dispensinghead)中。許多汽車制造商利用結(jié)構(gòu)反應(yīng)注射成型工藝(structuralRIM-SRIM)和快速預(yù)成型方法相結(jié)合的制備方式來(lái)制造汽車結(jié)構(gòu)件,生產(chǎn)的產(chǎn)品不需要再進(jìn)行表面優(yōu)質(zhì)感處理(ClassAfinish)??删幊虣C(jī)器人已發(fā)展成為一種常見(jiàn)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(yù)成型體模具上。機(jī)器人噴射的最大特點(diǎn)是可控制纖維的方向。另外,還有一個(gè)與之相關(guān)的技術(shù)干纖維鋪設(shè)(dryfiberplacement)技術(shù),結(jié)合了編織預(yù)成型體和樹(shù)脂傳遞模塑工藝。該技術(shù)制備的產(chǎn)品的纖維含量高達(dá)百分之六十八,由于全程采取自動(dòng)化控制工藝,確保低氣泡含量和穩(wěn)定的復(fù)制成形效果,所制備的產(chǎn)品無(wú)需進(jìn)行修剪。
       真空輔助樹(shù)脂傳遞模塑成型工藝(VARTM)是近年來(lái)發(fā)展速度最快的新成型技術(shù)。真空輔助樹(shù)脂傳遞模塑成型工藝和標(biāo)準(zhǔn)樹(shù)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(shù)脂進(jìn)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(shù)脂傳遞模塑成型工藝(不需要高溫或高壓。出于這個(gè)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(chǎn)復(fù)雜的大型零部件。
       在VARTM成型工藝過(guò)程中,纖維增強(qiáng)材料被放置在一個(gè)單面的模具中,上面覆蓋著一層堅(jiān)硬或有彈性的真空密封膜。通常樹(shù)脂是通過(guò)設(shè)計(jì)好的注射口利用真空吸注原理進(jìn)入模具,然后按照預(yù)先設(shè)定的路徑有計(jì)劃的滲透到增強(qiáng)材料上,大大簡(jiǎn)化了纖維的浸潤(rùn)處理(wetout)。利用該工藝制備的產(chǎn)品的纖維含量高達(dá)百分之七十。目前該技術(shù)主要應(yīng)用于海洋,地面交通和基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域。 
      樹(shù)脂膜滲透(RFI)工藝是一種混合成型工藝,是將干預(yù)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(shù)脂薄膜層,或者當(dāng)鋪層較厚時(shí),預(yù)成型體與樹(shù)脂呈交錯(cuò)夾層,再通過(guò)加熱模具和抽真空使模內(nèi)的高分子量樹(shù)脂融化,均勻而充分的浸潤(rùn)預(yù)成型體的過(guò)程。該成型工藝的一大特點(diǎn)是樹(shù)脂滲透的流程短,而且樹(shù)脂分布均勻,并且可以采用高分子量的樹(shù)脂。

 

 
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