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树脂传递模塑 ——适应飞机雷达成型而发展起来的。现代高速飞机的雷达罩外形是高细比大的流线型。从50年代起,英美等国家开始研究用机械化生产方法制造雷达罩,英国的树脂传递模塑法是其中较为成功的一种,经过30多年的发展,现已成功地运用于制造其他复合材料制品。美国已有50余家公司采用树脂传递模塑法,日本从70年代开始用这种方法生产饮水罐、游艇及卫生间等。在我国试制的制品有微波天线罩、玻璃钢水槽等。RTM工艺不仅适用于制造尺寸要求精确,两面光滑的各种中小型容器以及各种仪器,仪表的表盘、外壳等,还可制作小型车船外壳及零部件 。 Resin Transfer Molding RTM工艺 一个耐压的密闭模腔内先填满纤维增强材料,再用压力将液态树脂注入模腔使其浸透增强纤维,然后固化成型。其工艺流程如下 模具准备 装入增强材料 配制树脂 储料罐 抽真空 固化 后处理 成品 加压 压注树脂进入密封模具 (1) (2) Resin Transfer Molding 闭模 树脂 助剂 重量比 注射 可室温可加热 Resin Transfer Molding 树脂注射口在模具的最低点 排气口设计在模具的最高点 模具上设有注射口和排气口。 工艺操作简单; 由于整个工装系统密闭,可以加工高质量、高精度、低空隙率的复杂构件,重现性好; 模具和产品均可以采用CAD进行设计; 与模压法相比,大大降低了成型压力(0.8MPa以下); 增强材料铺放的设计性好; 闭模、挥发分少,减少了操作者与有害物质的接触,改善了劳动条件; Resin Transfer Molding 制品树脂含量偏高,模具复杂。 RTM的树脂系统的选择——技术关键 (1)粘度要合适 要将树脂输送至模腔内并迫使其迅速浸润纤维,其粘度在0.025-0.030 Pa·s为最佳。如超过0.050Pa·s,则需要较大的泵压力,这一方面要增加模具壁厚,另一方面易冲动模腔内的增强材料,造成增强材料分布不均匀。但粘度过低,例如低至0.010Pa·s,则易裹入空气使制品中出现针孔、气泡等缺陷。 (2)树脂系统不含溶剂,同时固化时无低分子物析出 Resin Transfer Molding RTM生产中主要采用不饱和聚酯树脂。特殊要求的制品如雷达罩等结构材料,一般采用环氧树脂,聚酰亚胺树脂、酚醛树脂等。 当采用环氧树脂时,应采用加热压注方式,增强材料通常为玻璃纤维、碳纤维、以及以它们为原料制成的各种织物、单向布等。增强材料应适用性强,即在无皱折、不断裂和不撕裂的情况下,容易形成和维持与工件相同的形状;重量均匀性好;容积压缩系数大;耐树脂冲击性好,即增强材料在树脂注入时能够较好地保持其原来的位置;对树脂流动阻力小,机械强度高。增强材料根据制品形状先做成预型件,预成型件的厚度根据模腔体积、树脂含量及单位面积预成型料确定。 Resin Transfer Molding RTM的工艺设备 (1)模具 模具可用玻璃钢或金属制造。聚酯玻璃钢模具的使用寿命一般为2000次,环氧玻璃钢模具为4000次。 该工艺中应该控制的工艺参数主要为树脂传递压力。此压力用来克服流入模腔和浸透增强材料时所遇到的阻力,一般在0.6-0.7MPa范围内。在对树脂施加压力的同时,应对模腔抽真空以去除气泡和水分。因此,一般要求在传递过程中进入模具的树脂液面上升速度不大于25mm/min。通过模具上的观察口来监控树脂传递过程,通常认为,模具上部所有观察口均有胶液溢出并不再排出气泡,且实际加入的树脂量与预计加入的树脂量基本一致时,传递过程即已完成。 Resin Transfer Molding Resin Transfer Molding (2)树脂注射机 由树脂罐、固化剂罐、计量泵、混合器等组成树脂注射机。 RYM工艺的模拟--用有限元获得数值解 树脂流动模型 Darcy 定律-描述通过有孔增强材料流动过程 边界情况 流体前沿 入口处 模具的边界 热传递和固化过程的模拟 在厚度方向上的能量平衡; 平面方向的对流; 当固化开始时由于放热反映产生的热。 Resin Transfer Molding RFI(Resin Film Infusion)树脂膜溶渗工艺 树脂膜溶渗工艺主要包括: 固定的底板模具(金属或复合材料)、 可移动的金属模具(复杂结构使用)、 B态树脂薄膜、 尺寸较准确的纤维预制件、 真空袋塑料膜等基本材料。 Resin Film Infusion--- RFI Resin Film Infusion--- RFI 基本原理: 制造过程中需先将一定量的树脂薄膜放于模具底板上,再将预制件置于树脂薄膜上,依制件的结构特性安放嵌块和可移动的金属模具,用真空塑
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