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复合材料树脂渗透成型工艺
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时间:2013-12-07  来源:未知   作者:admin  点击:  次

    随着行业发展对生产速度提出更高的需求,单依靠传统的手糊成型工艺已经难以满足日益增长的市场需求,因此,加工工艺的自动化是顺应这一潮流的必然趋势。

    最常见的自动化成型工艺是树脂传递模塑工艺(-ResinTransferMolding),有时也被称为液体成型工艺(LiquidMolding)。树脂传递模塑工艺是一种十分简单的成型工艺:其原理是首先在金属或复合材料制成的闭合模具中铺放干增强材料预成型体(preform),然后将树脂和催化剂按照一定比例计量并充分混合,再采用注射设备通过注射口(injectionports)利用压力注入到模具中,使树脂按照预先设计的路径浸润到增强材料上的过程。树脂传递模塑工艺要求极低粘度的树脂,特别是当预成型体较厚时,较好的树脂的流动性能够确保更及时和更充分的浸润效果。如有需要,模具和树脂可以进行加热,但是成型工艺的固化无需使用热压釜。但是,一部分应用于高温的制品通常在脱模后还要进行后固化(postcure)。大多数的应用程序都采用双组分环氧树脂配方(two-partepoxyformulation):双马来酰亚胺(Bismaleimideresin)和聚酰亚胺树脂(polyimideresin)。组分的配方过程不会提前太早,通常在注射前进行。

    轻型树脂传递模塑工艺(Light)是近年来发展较快的低成本成型工艺,是树脂传递模塑工的变体工艺。轻型树脂传递模塑工艺不仅具备工艺的所有特点,还降低了成型工艺对一系列指标的要求,例如,注射压力,真空耦合(coupledwithvacuum),和模具的造价和刚性指标。

    树脂传递模塑工艺具有许多显著的优点。一般来说,在树脂传递模塑工艺过程中所使用的干预成型体和树脂材料的价格都比预浸料便宜,而且还可以在室温下存放。利用这种工艺可以生产较厚的净成形零件,同时免去许多后续加工程序。该工艺还能帮助生产尺寸精确,表面工艺精湛的复杂零件。树脂传递模塑工艺还有一个特点是,能够允许闭模前在预成型体中放入芯模填充材料,避免预成型体在合模过程中被挤压。芯模在整个预成型体中所占的比重较低,大约在0-2%之间。简而言之,树脂传递模塑工艺可以作为一种高效可重复的自动化制造工艺大幅降低加工成型时间,将传统手糊成型的几天时间缩短为几小时,甚至几分钟。

    不同于树脂传递模塑工艺(预先将树脂和催化剂混合注入模具的顺序,反应注射成型工艺(RIM)的原理是将快速固化树脂和催化剂分别注入模具中。混合和化学反应过程都在模具中进行,而非在混合头(dispensinghead)中。许多汽车制造商利用结构反应注射成型工艺(structuralRIM-SRIM)和快速预成型方法相结合的制备方式来制造汽车结构件,生产的产品不需要再进行表面优质感处理(ClassAfinish)。可编程机器人已发展成为一种常见的喷射手段,它可以将短切玻璃纤维和粘接剂的混合物喷到真空预成型体模具上。机器人喷射的最大特点是可控制纤维的方向。另外,还有一个与之相关的技术干纤维铺设(dryfiberplacement)技术,结合了编织预成型体和树脂传递模塑工艺。该技术制备的产品的纤维含量高达百分之六十八,由于全程采取自动化控制工艺,确保低气泡含量和稳定的复制成形效果,所制备的产品无需进行修剪。

    真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)是近年来发展速度最快的新成型技术。真空辅助树脂传递模塑成型工艺和标准树脂传递模塑成型工艺的主要区别是,VARTM是一种利用真空吸注树脂进入模具的方法,而RTM是利用压力将混合体泵入模具的方式。真空辅助树脂传递模塑成型工艺(不需要高温或高压。出于这个原因,VARTM工艺不仅可以采用成本较低的工具,还能够一次性生产复杂的大型零部件。

    在VARTM成型工艺过程中,纤维增强材料被放置在一个单面的模具中,上面覆盖着一层坚硬或有弹性的真空密封膜。通常树脂是通过设计好的注射口利用真空吸注原理进入模具,然后按照预先设定的路径有计划的渗透到增强材料上,大大简化了纤维的浸润处理(wetout)。利用该工艺制备的产品的纤维含量高达百分之七十。目前该技术主要应用于海洋,地面交通和基础设施等领域。

    树脂膜渗透(RFI)工艺是一种混合成型工艺,是将干预成型体放置在模具中,覆盖着下面的一层高粘度(高分子量)树脂薄膜层,或者当铺层较厚时,预成型体与树脂呈交错夹层,再通过加热模具和抽真空使模内的高分子量树脂融化,均匀而充分的浸润预成型体的过程。该成型工艺的一大特点是树脂渗透的流程短,而且树脂分布均匀,并且可以采用高分子量的树脂。

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