RTM成型工藝過程

  RTM成型工藝過程是典型的液體復合材料成型工藝過程,在成型工藝過程中包括樹脂流動充模過程,熱循環過程和壓力過程。特別是樹脂流動過程和壓力過程與手糊、噴射及SMC工藝中不曾遇到,但對RTM成型工藝的成功運用起決定性作用。
  2.1樹脂流動充模過程
  當帶壓樹脂由模具注點進入鋪有纖維預成型體的閉合模腔后,樹脂將在壓力及纖維的毛細管現象作用下迅速浸潤增強材料,排出模腔中的空氣。
  RTM成型過程中,當樹脂流動前峰位于纖維束或纖維束間隙中流動峰相同時能大大減少氣體在纖維束中的保存,減少制品缺陷。在宏觀上,樹脂以注孔為中心在RTM閉合模腔中呈鋪展流動。
  注點位置對復雜外形構件充模過程起很大影響,當注點位于角上時,有利于減少氣體在直角位置的保存。
  2.2樹脂熱循環過程
  樹脂注入模腔后進行固化反應。A點為樹脂注入過程,B點為樹脂開始固化反應,C為樹脂反應放熱峰時間,D為樹脂與纖維的浸潤及模具對樹脂的加熱時間,E為樹脂放熱峰。樹脂的熱循環過程決定RTM產品的成型周期和注點位置的選擇,即注點位置的選擇必須保證在B點以前能使整個模腔充滿,而成型脫模時間必須C點以后。由于RTM工藝一般使用快速固化樹脂體系,對大尺寸構件還應注意,構件中不同位置處的樹脂熱循環過程明顯不同。為一矩形構件采用中心孔時模具中各點的溫度變化過程。
  對RTM工藝熱循環過程的分析,對優化模具注點位置,縮短工藝周期,具有重要意義。
  2.3模腔壓力循環過程
  RTM樹脂一般在1-4Kg/cm2的壓力作用下注入鋪放好纖維預成型體的模腔。模腔中的纖維預成型體,空氣及樹脂的固化收縮及固化物,添加劑的熱膨脹均會影響模腔中樹脂的壓力循環。
  當樹脂注入模腔后,隨著樹脂熱循環過程的進行,其模腔內壓力變化如圖8所示。由圖中可看出在樹脂固化過程中,模腔內的壓力變化可分為3個區域:A區為樹脂注射充模過程,模腔內各點壓力隨著樹脂流動前峰的到來而升高;B區為靜態液壓平衡區,此時注射停止,溢流口關閉,模腔內壓力較穩定,該平衡可一直持續到溢流口處固化反應的開始;C區為隨著固化反應的進行,固化反應收縮,以及固化物的熱膨脹造成模腔內壓力的波動。特別是在固化反應的后期,由于溢料口周圍樹脂均已固化,而注射處樹脂的固化放熱引起周圍已固化樹脂的體積迅速膨脹,而使該處壓力迅速升高,達注射壓力數倍,然后又隨著注射口樹脂固化反應的體積收縮而迅速減少。顯然,在固化過程中注射口處存在一個壓力沖擊過程,因此模具注射口處應有足夠的剛度加強。
  因此RTM工藝在注射時,一般盡可能采用低壓注射的方法,注射壓只要能保證模腔注滿即可。較高的注射壓對樹脂充模效果并不十分明顯,并且還會導致對模具較大的壓力沖擊而損傷模具。
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