復合材料成型工藝(四)真空導入工藝VIP

  真空導入工藝——VIP(Vacuum Infusion Process)。在模具上鋪增強材料(玻璃纖維,碳纖維,夾心材料等,有別于真空袋工藝),然后鋪真空袋,并抽出體系中的空氣,在模具型腔中形成一個負壓,利用真空產生的壓力把不飽和樹脂通過預鋪的管路壓入纖維層中,讓樹脂浸潤增強材料后充滿整個模具,制品固化后,揭去真空袋材料,從模具上得到所需的制品。VIP采用單面模具(就象通常的手糊和噴射模具)建立一個閉合系統。
  1、理論
  真空導入工藝能被廣泛的應用,有其理論基礎的,這就是達西定律:Darcy’s Law)t =?2h/(2kDP ),t是導入時間,由四個參數來決定;h-樹脂粘度,?-注射長度,DP-壓力差,k=滲透性,指玻纖,夾心材料等對樹脂浸潤好壞的參數。
  2、優勢
  從上圖可以看出,真空導入比手糊工藝(hand lay-up)有優勢:
 ?。?)更高質量制品:在真空環境下樹脂浸潤玻纖,與傳統制造工藝相比,制品中的氣泡極少。體系中不留有多余的樹脂,玻纖含量很高,可達到時70%,甚至更高。所得制品重量更輕,強度更高。批與批之間也非常穩定。
 ?。?)更少樹脂損耗:用VIP 工藝,樹脂的用量可以精確預算,對于手糊或噴射工藝來說,會因操作人員的多變性而難于控制。VIP 可以使得樹脂的損耗達到少,更重要的是,這樣可以節約成本。
 ?。?) 樹脂分布均勻:對于一個制品來說,不同部分的真空產生的壓力是一致的,因此樹脂對玻纖的浸潤速度和含量趨于一致。這個對于重量要求穩定的FRP 制件來是很關鍵的。
 ?。?) 過程揮發更少:生產過程中沒有刷子或輥子之類,不會造成樹脂的潑灑或滴落現象發現,更不會有大量的氣味出現。所以它能提供一個干凈、安全和友好的工作環境, 保護操作者的身心健康。
 ?。?) 使用單面模具:僅用一面模具就可以得到兩面光滑平整的制品,可以較好的控制產品的厚度。節約模具制造成本和時間。
  3、VIP 工藝流程
  步:準備模具
  和其它積層工藝一樣, 對VIP來說高質量的模具也是必須的。表面要有較高的硬度和較高的光澤,并且模具邊緣至少保留15厘米,便于密封條和管路的鋪設。對模具進行清理干凈,然后打脫模蠟或抹脫模水。
  第二步: 施工膠衣面
  可以根據制品的要求,可以用產品膠衣和打磨膠衣,選用類型有鄰苯,間苯和乙烯基。用手刷和噴射的方法施工膠衣。
  第三步:增強材料鋪設
  選用增強材料-玻璃纖維,碳纖維,夾心材料…這要依據制品強度要求來定。選擇增強材料對積層工藝來說是很重要的一步,但對于VIP要多考慮幾點。 雖然所有織物都可以用,但不同的材料和織法會影響樹脂流速。
  第四步:真空袋材料鋪設
  先鋪上脫模布,接著是導流布,后是真空袋。在合上真空袋之前,要仔細考慮樹脂和抽真空管路的走向,否則有的地方樹脂會無法浸潤到。鋪設時要非常小心,以免一些尖銳物刺破真空袋。
  第五步:抽真空
  鋪完這些材料后,夾緊各進樹脂管,對整個體系抽真空,盡量把體系中空氣抽空,并檢查氣密性,這一步很關鍵,如有漏點存在,當樹脂導入時,空氣會進體入體系,氣泡會在漏點向其它地方滲入,甚至于有可能整個制品報廢。
  第六步:配樹脂
  抽真空達到一定要求后,準備樹脂。按凝膠時間配入相應的固化劑,切記不能忘加固化劑,否則很難彌補。不過一般真空導入樹脂含有固化指示劑,可以從顏色上來判斷是否加了固化劑。
  第七步:導入樹脂
  把進樹脂管路插入配好的樹脂桶中,根據進料順序依次打開夾子,注意樹脂桶的量,及時補充。
  第八步:脫模
  樹脂凝膠固化到一定程度后,揭去真空袋材料。從模具上取出制品并進行后處理。
  4、工藝過程的注意事項
  我們在真空導入操作時經常會遇到一些小問題,我簡單的歸納如下:
 ?。?)在步驟上注意,盡量先貼密封膠條再進行打蠟或者脫模水,這樣可以保證膠條的密封性。
  (2)在操作上注意,纖維搭橋區域,會出現厚薄不均勻,或者底層浸潤不完全,我們可以人工輔助加壓,或者在纖維搭橋區域用膠錘輕輕敲打其表面以保證制品的均勻性。
 ?。?)導流網普設很關鍵, 不能覆蓋所有的玻纖,一般邊沿留4到7公分不需要導流網,尤其在抽氣口的位置更加的注意,這樣才能保證浸潤完全。
  (4)在檢漏上難免會有沒檢查到的地方,所以一邊灌注還得看樹脂在真空袋里面的流動情況。只要我們每個步驟細心,全部按照工藝文件操作,相信沒有做不好的工藝。
  5、應用領域
 ?。?)船艇工業--船體,甲板,方向舵,雷達屏蔽罩
 ?。?)風電能源--葉片,機倉罩
 ?。?)體育休閑--頭盔,帆板
 ?。?)汽車工業--各類車頂,擋風板,車廂
 ?。?)建筑領域--建筑物頂部件,建筑模板
 ?。?)農業和園藝--糧倉圓蓋,農機保護蓋
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