Proces prijenosa smole (RTM) tipičan je postupak tekućeg kalupljenja za kompozitne materijale na bazi smole ojačane vlaknima, koji uglavnom uključuje:
(1) Projektirati predforme vlakana prema zahtjevima oblika i mehaničkih svojstava potrebnih komponenti;
(2) Položite unaprijed dizajnirani predformu vlakana u kalup, zatvorite kalup i stisnite ga kako biste dobili odgovarajući volumenski udio predforme vlakana;
(3) Uz specijaliziranu opremu za ubrizgavanje, ubrizgajte smolu u kalup pri određenom tlaku i temperaturi kako biste uklonili zrak i uronite ga u preformu vlakana;
(4) Nakon što je predforma vlakna potpuno uronjena u smolu, reakcija stvrdnjavanja se provodi na određenoj temperaturi dok se reakcija stvrdnjavanja ne završi, a konačni proizvod se izvadi.
Tlak prijenosa smole je glavni parametar koji treba kontrolirati u RTM procesu.Ovaj se pritisak koristi za prevladavanje otpora koji se javlja tijekom ubrizgavanja u šupljinu kalupa i uranjanja materijala za ojačanje.Vrijeme potrebno za završetak prijenosa smole povezano je s tlakom i temperaturom sustava, a kratko vrijeme može poboljšati učinkovitost proizvodnje.Ali ako je brzina protoka smole previsoka, ljepilo ne može na vrijeme prodrijeti kroz materijal za ojačanje i može doći do nezgoda zbog povećanja tlaka u sustavu.Stoga se općenito zahtijeva da razina tekućine smole koja ulazi u kalup tijekom procesa prijenosa ne smije rasti brže od 25 mm/min.Pratite proces prijenosa smole promatranjem otvora za pražnjenje.Obično se pretpostavlja da je proces prijenosa završen kada svi otvori za promatranje na kalupu preplave ljepilo i više ne ispuštaju mjehuriće, a stvarna količina dodane smole je u osnovi ista kao očekivana količina dodane smole.Stoga treba pažljivo razmotriti postavljanje ispušnih otvora.
Izbor smole
Odabir sustava smole je ključ za RTM proces.Optimalna viskoznost je 0,025-0,03 Pa • s kada se smola otpusti u šupljinu kalupa i brzo infiltrira u vlakna.Poliesterska smola ima nisku viskoznost i može se dovršiti hladnim ubrizgavanjem na sobnoj temperaturi.Međutim, zbog različitih zahtjeva za učinkom proizvoda, bit će odabrane različite vrste smola, a njihova viskoznost neće biti ista.Stoga, veličina cjevovoda i glave ubrizgavanja treba biti projektirana tako da zadovolji zahtjeve protoka odgovarajućih posebnih komponenti.Smole prikladne za RTM proces uključuju poliesterske smole, epoksidne smole, fenolne smole, poliimidne smole itd.
Izbor materijala za ojačanje
U RTM procesu mogu se odabrati materijali za ojačanje kao što su staklena vlakna, grafitna vlakna, karbonska vlakna, silicijev karbid i aramidna vlakna.Vrste se mogu odabrati prema potrebama dizajna, uključujući kratko rezana vlakna, jednosmjerne tkanine, tkanine s više osi, tkanje, pletenje, temeljne materijale ili predforme.
Iz perspektive učinka proizvoda, dijelovi proizvedeni ovim postupkom imaju visok volumni udio vlakana i mogu se dizajnirati s lokalnim ojačanjem vlaknima u skladu sa specifičnim oblikom dijelova, što je korisno za poboljšanje učinka proizvoda.Iz perspektive troškova proizvodnje, 70% troškova kompozitnih komponenti dolazi iz troškova proizvodnje.Stoga je pitanje kako smanjiti troškove proizvodnje važno pitanje koje hitno treba riješiti u razvoju kompozitnih materijala.U usporedbi s tradicionalnom tehnologijom spremnika za vruće prešanje za proizvodnju kompozitnih materijala na bazi smole, RTM proces ne zahtijeva skupa tijela spremnika, čime se uvelike smanjuju troškovi proizvodnje.Štoviše, dijelovi proizvedeni RTM postupkom nisu ograničeni veličinom spremnika, a raspon veličina dijelova je relativno fleksibilan, što može proizvesti velike i visokoučinkovite kompozitne komponente.Općenito, RTM proces je naširoko primijenjen i brzo se razvijao u području proizvodnje kompozitnih materijala, te će sigurno postati dominantan proces u proizvodnji kompozitnih materijala.
Posljednjih godina, proizvodi od kompozitnih materijala u industriji zrakoplovne proizvodnje postupno su se pomaknuli s nenosivih komponenti i malih komponenti na glavne nosive komponente i velike integrirane komponente.Postoji hitna potražnja za proizvodnjom velikih i visokoučinkovitih kompozitnih materijala.Stoga su razvijeni procesi kao što je vakuumski potpomognuto prešanje smole (VA-RTM) i lagano prešanje smole (L-RTM).
Vakuumski potpomognuti postupak kalupljenja za prijenos smole VA-RTM postupak
Vakuumski potpomognuti proces kalupljenja smolom VA-RTM je procesna tehnologija izvedena iz tradicionalnog RTM procesa.Glavni proces ovog procesa je korištenje vakuumskih pumpi i druge opreme za vakuumiranje unutrašnjosti kalupa gdje se nalazi predforma vlakana, tako da se smola ubrizgava u kalup pod djelovanjem vakuumskog negativnog tlaka, čime se postiže proces infiltracije kalupa. predoblik vlakana, te konačno skrućivanje i oblikovanje unutar kalupa kako bi se dobio potreban oblik i volumenski udio vlakana dijelova kompozitnog materijala.
U usporedbi s tradicionalnom RTM tehnologijom, VA-RTM tehnologija koristi vakuumsko pumpanje unutar kalupa, što može smanjiti tlak ubrizgavanja unutar kalupa i uvelike smanjiti deformaciju kalupa i predforme vlakana, čime se smanjuju zahtjevi performansi procesa za opremu i kalupe. .Također omogućuje RTM tehnologiji korištenje lakših kalupa, što je korisno za smanjenje troškova proizvodnje.Stoga je ova tehnologija prikladnija za proizvodnju velikih kompozitnih dijelova. Na primjer, kompozitna ploča od pjenastog sendviča jedna je od često korištenih velikih komponenti u području zrakoplovstva.
Općenito, VA-RTM proces vrlo je prikladan za pripremu velikih kompozitnih komponenti visokih performansi u zrakoplovstvu.Međutim, ovaj je proces još uvijek polumehaniziran u Kini, što rezultira niskom učinkovitošću proizvodnje proizvoda.Štoviše, dizajn parametara procesa uglavnom se oslanja na iskustvo, a inteligentni dizajn još nije postignut, što otežava točnu kontrolu kvalitete proizvoda.U isto vrijeme, mnoga su istraživanja istaknula da se gradijenti tlaka lako generiraju u smjeru protoka smole tijekom ovog procesa, posebno kada se koriste vakuumske vrećice, postojat će određeni stupanj opuštanja tlaka na prednjem dijelu protoka smole, što će utječu na infiltraciju smole, uzrokuju stvaranje mjehurića unutar obratka i smanjuju mehanička svojstva proizvoda.U isto vrijeme, neravnomjerna raspodjela pritiska uzrokovat će neravnomjernu raspodjelu debljine izratka, što utječe na kvalitetu izgleda konačnog izratka. Ovo je također tehnički izazov koji tehnologija tek treba riješiti.
Proces kalupljenja prijenosom lagane smole L-RTM proces
L-RTM proces za lagano prešanje smole je nova vrsta tehnologije razvijena na temelju tradicionalne VA-RTM procesne tehnologije.Kao što je prikazano na slici, glavna značajka ove procesne tehnologije je da donji kalup koristi metalni ili drugi kruti kalup, a gornji kalup usvaja polukruti lagani kalup.Unutrašnjost kalupa dizajnirana je s dvostrukom brtvenom strukturom, a gornji kalup je fiksiran izvana pomoću vakuuma, dok unutrašnjost koristi vakuum za uvođenje smole.Zbog upotrebe polukrutog kalupa u gornjem kalupu ovog procesa i stanja vakuuma unutar kalupa, pritisak unutar kalupa i troškovi proizvodnje samog kalupa uvelike su smanjeni.Ova tehnologija može proizvesti velike kompozitne dijelove.U usporedbi s tradicionalnim VA-RTM postupkom, debljina dijelova dobivenih ovim postupkom je ujednačenija, a kvaliteta gornje i donje površine je bolja.U isto vrijeme, upotreba polukrutih materijala u gornjem kalupu može se ponovno upotrijebiti. Ova tehnologija izbjegava gubitak vakuumskih vrećica u VA-RTM procesu, što je čini vrlo prikladnom za proizvodnju zrakoplovnih kompozitnih dijelova s visokim zahtjevima za kvalitetu površine.
Međutim, u stvarnom procesu proizvodnje još uvijek postoje određene tehničke poteškoće u ovom procesu:
(1) Zbog upotrebe polukrutih materijala u gornjem kalupu, nedovoljna krutost materijala može lako dovesti do kolapsa tijekom vakuumski fiksnog procesa kalupa, što rezultira nejednakom debljinom izratka i utječe na kvalitetu njegove površine.U isto vrijeme, krutost kalupa također utječe na životni vijek samog kalupa.Kako odabrati prikladan polukruti materijal kao kalup za L-RTM jedna je od tehničkih poteškoća u primjeni ovog procesa.
(2) Zbog upotrebe vakuumskog pumpanja unutar kalupa L-RTM procesne tehnologije, brtvljenje kalupa igra ključnu ulogu u glatkom tijeku procesa.Nedovoljno brtvljenje može uzrokovati nedovoljnu infiltraciju smole unutar izratka, što utječe na njegovu izvedbu.Stoga je tehnologija brtvljenja kalupa jedna od tehničkih poteškoća u primjeni ovog procesa.
(3) Smola koja se koristi u L-RTM procesu trebala bi održavati nisku viskoznost tijekom procesa punjenja kako bi se smanjio tlak ubrizgavanja i produžio životni vijek kalupa.Razvijanje odgovarajuće matrice smole jedna je od tehničkih poteškoća u primjeni ovog procesa.
(4) U L-RTM procesu obično je potrebno projektirati kanale za protok na kalupu kako bi se pospješio jednolik protok smole.Ako dizajn kanala protoka nije razuman, to može uzrokovati nedostatke kao što su suhe mrlje i bogata masnoća u dijelovima, što ozbiljno utječe na konačnu kvalitetu dijelova.Osobito za složene trodimenzionalne dijelove, kako razumno dizajnirati kanal za protok kalupa također je jedna od tehničkih poteškoća u primjeni ovog procesa.
Vrijeme objave: 18. siječnja 2024
