Proces přetlačování pryskyřice (RTM) je typický proces formování kapalinou pro kompozitní materiály na bázi pryskyřice vyztužené vlákny, který zahrnuje zejména:
(1) Navrhněte předlisky vláken podle požadavků na tvar a mechanickou výkonnost požadovaných součástí;
(2) Položte předem navržený vláknitý předlisek do formy, uzavřete formu a stlačte ji, abyste získali odpovídající objemový podíl vláknitého předlisku;
(3) Ve specializovaném vstřikovacím zařízení vstřikujte pryskyřici do formy při určitém tlaku a teplotě, aby se odstranil vzduch a ponořila se do předlisku vlákna;
(4) Po úplném ponoření vláknitého předlisku do pryskyřice se vytvrzovací reakce provádí při určité teplotě, dokud není vytvrzovací reakce dokončena a konečný produkt se nevyjme.
Přenosový tlak pryskyřice je hlavním parametrem, který by měl být řízen v procesu RTM.Tento tlak se používá k překonání odporu při vstřikování do dutiny formy a ponoření výztužného materiálu.Doba pro dokončení přenosu pryskyřice souvisí s tlakem a teplotou systému a krátká doba může zlepšit efektivitu výroby.Pokud je však průtok pryskyřice příliš vysoký, lepidlo nemůže včas proniknout výztužným materiálem a může dojít k nehodám v důsledku zvýšení tlaku v systému.Proto je obecně požadováno, aby hladina pryskyřice vstupující do formy během procesu přenosu nestoupala rychleji než 25 mm/min.Monitorujte proces přenosu pryskyřice sledováním výstupního otvoru.Obvykle se předpokládá, že proces přenosu je dokončen, když všechny pozorovací otvory na formě přetečou lepidlem a již neuvolňují bubliny a skutečné množství přidané pryskyřice je v podstatě stejné jako očekávané množství přidané pryskyřice.Proto je třeba pečlivě zvážit nastavení výfukových otvorů.
Výběr pryskyřice
Výběr pryskyřičného systému je klíčem k procesu RTM.Optimální viskozita je 0,025-0,03Pa • s, když je pryskyřice uvolněna do dutiny formy a rychle infiltrována do vláken.Polyesterová pryskyřice má nízkou viskozitu a může být dokončena vstřikováním za studena při pokojové teplotě.Vzhledem k různým požadavkům na vlastnosti produktu však budou vybrány různé typy pryskyřic a jejich viskozita nebude stejná.Velikost potrubí a vstřikovací hlavy by proto měla být navržena tak, aby splňovala požadavky na průtok vhodných speciálních součástí.Pryskyřice vhodné pro RTM proces zahrnují polyesterovou pryskyřici, epoxidovou pryskyřici, fenolovou pryskyřici, polyimidovou pryskyřici atd.
Výběr výztužných materiálů
V procesu RTM mohou být vybrány výztužné materiály, jako jsou skleněné vlákno, grafitové vlákno, uhlíkové vlákno, karbid křemíku a aramidové vlákno.Odrůdy lze vybrat podle potřeb návrhu, včetně krátkých střižených vláken, jednosměrných tkanin, víceosých tkanin, tkaní, pletení, jádrových materiálů nebo předlisků.
Z hlediska výkonu produktu mají díly vyrobené tímto procesem vysoký objemový podíl vláken a mohou být navrženy s místním vyztužením vláken podle specifického tvaru dílů, což je výhodné pro zlepšení výkonu produktu.Z hlediska výrobních nákladů pochází 70 % nákladů na kompozitní komponenty z výrobních nákladů.Jak snížit výrobní náklady je proto důležitou otázkou, kterou je třeba při vývoji kompozitních materiálů naléhavě vyřešit.Ve srovnání s tradiční technologií lisování za tepla pro výrobu kompozitních materiálů na bázi pryskyřice proces RTM nevyžaduje drahá těla nádrží, což výrazně snižuje výrobní náklady.Kromě toho díly vyrobené procesem RTM nejsou omezeny velikostí nádrže a rozsah velikostí dílů je relativně flexibilní, což umožňuje vyrábět velké a vysoce výkonné kompozitní komponenty.Celkově byl proces RTM široce používán a rychle se rozvíjel v oblasti výroby kompozitních materiálů a musí se stát dominantním procesem ve výrobě kompozitních materiálů.
V posledních letech se produkty z kompozitních materiálů v leteckém průmyslu postupně přesunuly od nenosných součástí a malých součástí k hlavním nosným součástem a velkým integrovaným součástem.Existuje naléhavá poptávka po výrobě velkých a vysoce výkonných kompozitních materiálů.Proto byly vyvinuty procesy, jako je vakuové přetlačování pryskyřice (VA-RTM) a přetlačování lehké pryskyřice (L-RTM).
Proces přetlačování pryskyřice za vakua Proces VA-RTM
Proces vakuového přetlačování pryskyřice VA-RTM je procesní technologie odvozená od tradičního procesu RTM.Hlavním procesem tohoto procesu je použití vakuových čerpadel a dalšího vybavení k vakuování vnitřku formy, kde je umístěn vláknitý předlisek, takže pryskyřice je vstřikována do formy působením podtlaku vakua, čímž se dosáhne procesu infiltrace vláknitý předlisek a nakonec ztuhnutí a tvarování uvnitř formy pro získání požadovaného tvaru a objemového podílu vláken částí kompozitního materiálu.
Ve srovnání s tradiční technologií RTM využívá technologie VA-RTM vakuové čerpání uvnitř formy, které může snížit vstřikovací tlak uvnitř formy a výrazně snížit deformaci formy a předlisku vlákna, čímž se snižují požadavky na výkon procesu pro zařízení a formy. .Umožňuje také technologii RTM používat lehčí formy, což je výhodné pro snížení výrobních nákladů.Proto je tato technologie vhodnější pro výrobu velkých kompozitních dílů. Například pěnová sendvičová kompozitní deska je jednou z běžně používaných velkých součástí v leteckém průmyslu.
Celkově je proces VA-RTM velmi vhodný pro přípravu velkých a vysoce výkonných leteckých kompozitních komponentů.Tento proces je však v Číně stále částečně mechanizovaný, což má za následek nízkou efektivitu výroby produktů.Kromě toho návrh procesních parametrů většinou závisí na zkušenostech a inteligentního návrhu dosud nebylo dosaženo, což ztěžuje přesné řízení kvality produktu.Mnoho studií zároveň poukázalo na to, že během tohoto procesu se snadno generují tlakové gradienty ve směru toku pryskyřice, zejména při použití vakuových sáčků dojde k určitému stupni tlakové relaxace na přední straně toku pryskyřice, což bude ovlivňují infiltraci pryskyřice, způsobují tvorbu bublin uvnitř obrobku a snižují mechanické vlastnosti produktu.Zároveň nerovnoměrné rozložení tlaku způsobí nerovnoměrné rozložení tloušťky obrobku, což ovlivní kvalitu vzhledu konečného obrobku. To je také technická výzva, kterou technologie ještě musí vyřešit.
Proces přetlačování lehké pryskyřice L-RTM proces
Proces L-RTM pro lehké přetlačování pryskyřice je nový typ technologie vyvinuté na základě tradiční procesní technologie VA-RTM.Jak je znázorněno na obrázku, hlavním rysem této procesní technologie je to, že spodní forma používá kovovou nebo jinou pevnou formu a horní forma používá polotuhou lehkou formu.Vnitřek formy je navržen s dvojitou těsnící strukturou a horní forma je upevněna externě pomocí vakua, zatímco vnitřek používá vakuum k zavedení pryskyřice.V důsledku použití polotuhé formy v horní formě tohoto procesu a vakuového stavu uvnitř formy jsou tlak uvnitř formy a výrobní náklady samotné formy značně sníženy.Touto technologií lze vyrábět velké kompozitní díly.Ve srovnání s tradičním procesem VA-RTM je tloušťka dílů získaných tímto procesem rovnoměrnější a kvalita horního a spodního povrchu je lepší.Současně může být znovu použito použití polotuhých materiálů v horní formě. Tato technologie zabraňuje plýtvání vakuovými sáčky v procesu VA-RTM, díky čemuž je velmi vhodná pro výrobu kompozitních dílů pro letectví a kosmonautiku s vysokými požadavky na kvalitu povrchu.
Ve skutečném výrobním procesu však stále existují určité technické potíže v tomto procesu:
(1) Kvůli použití polotuhých materiálů v horní formě může nedostatečná tuhost materiálu snadno vést ke kolapsu během procesu vakuové fixace formy, což má za následek nerovnoměrnou tloušťku obrobku a ovlivňuje kvalitu jeho povrchu.Tuhost formy přitom ovlivňuje i životnost samotné formy.Jak vybrat vhodný polotuhý materiál jako formu pro L-RTM je jednou z technických obtíží aplikace tohoto procesu.
(2) Vzhledem k použití vakuového čerpání uvnitř formy procesní technologie L-RTM hraje těsnění formy klíčovou roli v hladkém průběhu procesu.Nedostatečné těsnění může způsobit nedostatečnou infiltraci pryskyřice uvnitř obrobku, a tím ovlivnit jeho výkon.Technologie těsnění forem je proto jednou z technických obtíží při aplikaci tohoto procesu.
(3) Pryskyřice používaná v procesu L-RTM by si měla během procesu plnění udržovat nízkou viskozitu, aby se snížil vstřikovací tlak a zlepšila se životnost formy.Vyvinutí vhodné pryskyřičné matrice je jednou z technických obtíží při aplikaci tohoto procesu.
(4) V procesu L-RTM je obvykle nutné navrhnout průtokové kanály na formě, aby se podpořil rovnoměrný tok pryskyřice.Pokud není návrh průtokového kanálu rozumný, může způsobit vady, jako jsou suchá místa a bohaté mazivo v dílech, což vážně ovlivňuje konečnou kvalitu dílů.Zejména u složitých trojrozměrných dílů je jednou z technických obtíží při aplikaci tohoto procesu, jak rozumně navrhnout kanál průtoku formy.
Čas odeslání: 18. ledna 2024
