RTM成型工藝過程
RTM成型工藝是先在模腔內(nèi)預(yù)先鋪放增強(qiáng)材料預(yù)成形體，芯材和預(yù)埋件，然后在壓力或真空作用力下將樹脂注入閉合模腔，浸潤纖維，固化后脫模，再進(jìn)行二次加工等后處理工序，其基本原理如圖1所示。
纖維預(yù)成形有手工鋪放、手工纖維鋪層加模具熱壓預(yù)成形、機(jī)械手噴射短切纖維加熱壓預(yù)成形、三維立體編織等多種形式。
在合模和鎖緊模具的過程中，根據(jù)不同的生產(chǎn)形式，有的鎖模機(jī)構(gòu)安裝在模具上，有的采用外置的合模鎖緊設(shè)備，也可以在鎖緊模具的同時(shí)利用真空輔助來提供鎖緊力，模具抽真空的同時(shí)可以降低樹脂充模產(chǎn)生的內(nèi)壓對模具變形的影響。
在樹脂注入階段，要求樹脂的粘度盡量不要發(fā)生變化，以保證樹脂在模腔內(nèi)的均勻流動(dòng)和充分浸漬。在充模過程結(jié)束后，要求模具內(nèi)各部分的樹脂均同步固化，以降低由于固化產(chǎn)生的熱應(yīng)力對產(chǎn)品變形的影響。
不同類型的RTM生產(chǎn)布局
隨著原材料技術(shù)、模具技術(shù)和設(shè)備技術(shù)的快速發(fā)展，RTM的生產(chǎn)布局也出現(xiàn)了多種多樣的形式。按照生產(chǎn)效率劃分，可以將RTM工藝的發(fā)展劃分為3代。
第1代RTM工藝通常為常溫固化和外部加熱，生產(chǎn)周期為80~150min，生產(chǎn)布局常采用環(huán)形生產(chǎn)線，模具在不同的工位流動(dòng)，模具數(shù)量多，生產(chǎn)周期取決于時(shí)間最長的工序，通常為固化工序。
第2代RTM工藝的特點(diǎn)是模具自帶加熱系統(tǒng)，同時(shí)采用了專門的開合模鎖緊機(jī)構(gòu)，生產(chǎn)效率可以達(dá)到20~30min。有代表性的是雙工位RTM工藝布局，一個(gè)工位在噴射膠衣、鋪放纖維時(shí)，另一個(gè)工位可以進(jìn)行注射、固化過程。
第3代RTM工藝采用的是120℃左右的固化溫度，模具由專用的壓機(jī)帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)開模、合模、鎖緊，設(shè)備采用高速注射設(shè)備，模具使用金屬模具，整體布局和SMC工藝類似，成型周期小于10min。
RTM工藝參數(shù)對工藝過程的影響
影響RTM工藝的工藝參數(shù)包括樹脂黏度、注射壓力、成型溫度、真空度等，同時(shí)這些參數(shù)在成型過程中是相互關(guān)聯(lián)和相互影響的。
（1）樹脂黏度。適用于RTM工藝的樹脂應(yīng)該具有較低的黏度，通常應(yīng)小于600mPa·s，小于300mPa·s時(shí)工藝性能會(huì)表現(xiàn)得更好。通過提高樹脂的成型溫度來降低樹脂黏度，以利于更好地實(shí)現(xiàn)充模過程。
（2）注射壓力。注射壓力的選擇取決于纖維的結(jié)構(gòu)形式和纖維含量以及所需要的成型周期。研究資料表明，較低的注射壓力有利于纖維的充分浸漬，有利于力學(xué)性能的提高。通過改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、纖維鋪層設(shè)計(jì)、降低樹脂濃度、優(yōu)化注射口和排氣口的位置、使用真空輔助等手段，都可以實(shí)現(xiàn)降低注射壓力。
（3）成型溫度。成型溫度的選擇受模具自身能夠提供的加熱方式、樹脂固化特性及所使用的固化體系的影響。較高的成型溫度能夠降低樹脂的黏度，促進(jìn)樹脂在纖維束內(nèi)部的流動(dòng)和浸漬，增強(qiáng)樹脂和纖維的界面結(jié)合能力。
（4）真空度。在成型過程中使用真空輔助可以有效降低模具的剛度需求，同時(shí)促進(jìn)注射過程中空氣的排除，減少產(chǎn)品的孔隙含量。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測定，在真空條件下成型的平板平均孔隙含量只有0.15%，而沒有真空的平板孔隙含量達(dá)到1%。
RTM設(shè)備和模具
RTM樹脂注射設(shè)備包括加熱恒溫系統(tǒng)、混合攪拌器、計(jì)量泵以及各種自動(dòng)化儀表。注射機(jī)按混合方式可分為單組分式、雙組分加壓式、雙組分泵式和加催化劑泵式4種。現(xiàn)在用于批量生產(chǎn)的注射機(jī)主要是加催化劑泵式。
瑞典Aplicator公司制造的RI-2設(shè)備，使RTM工藝朝高質(zhì)量、高速度的全系統(tǒng)生產(chǎn)方面邁了一大步。美國液控系統(tǒng)公司（Liquid Control Systems）制造的Multiflow RTM設(shè)備，可對從幾克到數(shù)百千克的反應(yīng)樹脂體系進(jìn)行計(jì)量，混合并注射進(jìn)低壓力閉合模。
Multiflow CMFH型設(shè)備用于制造大型增強(qiáng)材料部件，輸入量為45kg/min。可使用于多種樹脂體系。
英國Plastech TT公司生產(chǎn)的注射機(jī)考慮了多種生產(chǎn)參數(shù)的集中控制問題，其中Megaject Pro型注射機(jī)是自動(dòng)化程度最高的一種。
RTM是在低壓下成型，模具剛度相對要求低，可以使用多種材料來制造模具。常用的模具類型有玻璃鋼模具、電鑄鎳模具、鋁模具、鑄鐵模具和鋼模具。
一般而言，RTM工藝對模具有如下要求：（1）保持制品的形狀、尺寸精度及上下模具的配合精度，使制品達(dá)到設(shè)計(jì)的表面精度；（2）具有可靠地夾緊和頂開上下模具的裝置及制品脫模裝置；（3）足夠的剛度和強(qiáng)度，保證在合模、開模和注射時(shí)不出現(xiàn)破壞和盡可能小的變形；（4）可被加熱，并保證在一定的樹脂成型固化溫度下的使用壽命，在使用過程中不發(fā)生開裂和變形；（5）具有合理的注射口、冒口、流通，保證樹脂充滿模腔，并排除制品中的氣體；（6）具有合適的模腔厚度，使模具對預(yù)成形體有合適的壓縮量；（7）上下模具的密封性要好，對無真空輔助的工藝，樹脂的漏損率應(yīng)小于1%，對有真空輔助的工藝，密封應(yīng)保證不漏氣，以免氣體進(jìn)入模腔；（8）以合適的材料和制造成本，滿足成型制品數(shù)量和模具壽命的要求。
RTM的衍生技術(shù)
RTM技術(shù)的發(fā)展很快，目前在上述成型的基本過程基礎(chǔ)上，還衍生出一些特殊的RTM技術(shù)，這些技術(shù)主要有真空輔助RTM（VARTM）、壓縮RTM（CRTM）、Seemann’s復(fù)合材料樹脂滲透模塑成型（SCRIMP）、樹脂膜滲透成型（RFI）、熱膨脹RTM（TERTM）、柔性RTM（FRTM）和共注射RTM（CIRTM）等。
三維編織復(fù)合材料內(nèi)部紗線在平面和三維空間中交織在一起，形成一個(gè)不分層的、復(fù)雜的整體結(jié)構(gòu)[4]。因此在編織復(fù)合材料研究之初，主要是通過試驗(yàn)儀器設(shè)備等對其進(jìn)行試驗(yàn)觀察和研究。20世紀(jì)80年代，國外就有許多學(xué)者開始了有關(guān)三維編織復(fù)合材料的各項(xiàng)試驗(yàn)研究，主要研究了紗線和樹脂的各種參量對編織復(fù)合材料拉伸，壓縮，彎曲和層間剪切等力學(xué)性能的影響。國內(nèi)的試驗(yàn)研究起步相對較晚，直到90年代后期才出現(xiàn)報(bào)道。目前已進(jìn)行包括低速?zèng)_擊和高能量碰撞在內(nèi)的各項(xiàng)試驗(yàn)研究。
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