LCM是近些年發(fā)展起來的一類復合材料成型技術。它的出現(xiàn)打破了長久以來高性能復合材料必然具有制造成本高的慣例,為高性能復合材料開辟了廣闊的應用領域。LCM工藝技術是先進復合材料低成本制備技術的主要發(fā)展方向,是現(xiàn)在復合材料領域研究的重點。LCM成型技術主要包括:RTM、VARTM、SCRIMP、RFI、SRIM。主要綜述了這幾種常見的LCM工藝各自的發(fā)展現(xiàn)狀、成型原理、特點、存在的問題以及解決對策。
復合材料液體模塑成型技術( Liquid CompositeMolding,簡稱(LCM)是指將液態(tài)聚合物注入鋪有纖維預成型體的閉合模腔中,或加熱熔化預先放人模腔內(nèi)的樹脂膜,液態(tài)聚合物在流動充模的同時完成樹脂/纖維的浸潤并經(jīng)固化成型為制品的一類制備技術。樹脂傳遞模塑(Resin Transfer Molding,RTM)、真空輔助樹脂傳遞模塑( Vacuum Assisted Resin TransferMolding,VARTM)、樹脂浸漬模塑成型工藝(See-mann Composites Resin Infusion MnufacturingProcess,SCRIMP)、樹脂膜滲透成型工藝(Resin FilmInfusion,RFI)和結構反應注射模塑成型(StructuralReaction Injection Molding,SRIM)是最常見的先進。CM工藝技術。這類工藝的共同特點是將纖維預成型體放人模腔內(nèi),再將一種或多種液態(tài)樹脂(通常為熱固性樹脂)在壓力作用下注入閉合模中,液態(tài)熱固性樹脂浸漬纖維預成型體待樹脂固化脫模后得到產(chǎn)品。這種作用壓力可通過模腔內(nèi)形成真空(真空浸漬)、重力,或者由壓力泵或壓力容器來提供。與其他的纖維復合材料制造技術相比,LCM技術具有諸多優(yōu)勢:可生產(chǎn)的構件范圍廣,可一步浸滲成型帶有夾芯、加筋、預埋件等的大型構件,可按結構要求定向鋪放纖維,且具有高性能低成本制造優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的模壓成型和金屬成型工藝相比,LCM模具質(zhì)量輕、成本低、投資小。另外,LCM為閉模成型工藝,能滿足日趨嚴格的苯乙烯揮發(fā)控制法規(guī)的要求。
LCM工藝技術最早起源于20世紀40年代的Macro法,Macro法相當簡單,對模腔抽真空以驅(qū)動浸漬過程,美國海軍承包商用這種方法開發(fā)出了大型玻璃鋼增強塑料船體。在20世紀50年代稱為RTM工藝,該工藝可以生產(chǎn)雙面光滑的產(chǎn)品,樹脂的注射壓力適中,比手糊工藝優(yōu)越,所以得到了發(fā)展。20世紀50年代至70年代,RTM的應用很少。到了20世紀80年代,隨著飛行器的承力構件及次承力構件、國防應用、汽車結構件以及高性能體育用品等的開發(fā),RTM工藝取得了顯著的進展,并且在此基礎上開發(fā)了VARTM、SCRTMP、RFI、SRIM等這些先進的LCM工藝技術。
LCM工藝技術是先進復合材料低成本制備技術的主要發(fā)展方向。據(jù)報道,歐美等先進工業(yè)國家在該領域開展了大量的研究工作,其研究開發(fā)耗資巨大。我國“863”計劃在“九五”期間在RTM成型技術取得重要研究進展的基礎上,部署了應用LCM技術制備車用大型結構件以降低高品質(zhì)復合材料制造成本的研究計劃。在這些研究的基礎上,LCM工藝技術取得了重要的進展?,F(xiàn)主要對這幾種最常見的LCM工藝進行分析,并做簡要的評價。
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