Η διαδικασία χύτευσης με μεταφορά ρητίνης (RTM) είναι μια τυπική διαδικασία χύτευσης υγρού για σύνθετα υλικά με βάση τη ρητίνη ενισχυμένη με ίνες, η οποία περιλαμβάνει κυρίως:
(1) Σχεδιασμός προμορφωμάτων ινών σύμφωνα με το σχήμα και τις απαιτήσεις μηχανικής απόδοσης των απαιτούμενων εξαρτημάτων.
(2) Τοποθετήστε το προσχεδιασμένο προφόρμα ινών στο καλούπι, κλείστε το καλούπι και συμπιέστε το για να λάβετε το αντίστοιχο κλάσμα όγκου του προπλάσματος ινών.
(3) Κάτω από εξειδικευμένο εξοπλισμό έγχυσης, εγχύστε ρητίνη στο καλούπι σε μια ορισμένη πίεση και θερμοκρασία για να εξαλείψετε τον αέρα και να τον βυθίσετε στην προφόρμα ινών.
(4) Μετά την πλήρη βύθιση του προμορφώματος ινών σε ρητίνη, η αντίδραση σκλήρυνσης πραγματοποιείται σε μια ορισμένη θερμοκρασία μέχρι να ολοκληρωθεί η αντίδραση σκλήρυνσης και να αφαιρεθεί το τελικό προϊόν.
Η πίεση μεταφοράς ρητίνης είναι η κύρια παράμετρος που πρέπει να ελέγχεται στη διαδικασία RTM.Αυτή η πίεση χρησιμοποιείται για να ξεπεραστεί η αντίσταση που συναντάται κατά την έγχυση στην κοιλότητα του καλουπιού και τη βύθιση του ενισχυτικού υλικού.Ο χρόνος για την ολοκλήρωση της μετάδοσης της ρητίνης σχετίζεται με την πίεση και τη θερμοκρασία του συστήματος και ένας σύντομος χρόνος μπορεί να βελτιώσει την απόδοση παραγωγής.Αλλά εάν ο ρυθμός ροής της ρητίνης είναι πολύ υψηλός, η κόλλα δεν μπορεί να διεισδύσει εγκαίρως στο ενισχυτικό υλικό και μπορεί να συμβούν ατυχήματα λόγω αύξησης της πίεσης του συστήματος.Επομένως, απαιτείται γενικά η στάθμη του υγρού ρητίνης που εισέρχεται στο καλούπι κατά τη διαδικασία μεταφοράς να μην αυξάνεται ταχύτερα από 25 mm/min.Παρακολουθήστε τη διαδικασία μεταφοράς ρητίνης παρατηρώντας τη θύρα εκκένωσης.Συνήθως θεωρείται ότι η διαδικασία μεταφοράς ολοκληρώνεται όταν όλες οι θυρίδες παρατήρησης στο καλούπι έχουν υπερχείλιση κόλλας και δεν απελευθερώνουν πλέον φυσαλίδες και η πραγματική ποσότητα ρητίνης που προστίθεται είναι βασικά η ίδια με την αναμενόμενη ποσότητα ρητίνης που προστίθεται.Επομένως, η ρύθμιση των εξόδων εξάτμισης θα πρέπει να ληφθεί προσεκτικά υπόψη.
Επιλογή ρητίνης
Η επιλογή του συστήματος ρητίνης είναι το κλειδί για τη διαδικασία RTM.Το βέλτιστο ιξώδες είναι 0,025-0,03 Pa • s όταν η ρητίνη απελευθερώνεται στην κοιλότητα του καλουπιού και διεισδύει γρήγορα στις ίνες.Η πολυεστερική ρητίνη έχει χαμηλό ιξώδες και μπορεί να ολοκληρωθεί με ψυχρή έγχυση σε θερμοκρασία δωματίου.Ωστόσο, λόγω των διαφορετικών απαιτήσεων απόδοσης του προϊόντος, θα επιλεγούν διαφορετικοί τύποι ρητινών και το ιξώδες τους δεν θα είναι το ίδιο.Επομένως, το μέγεθος του αγωγού και της κεφαλής έγχυσης θα πρέπει να σχεδιάζονται έτσι ώστε να πληρούν τις απαιτήσεις ροής κατάλληλων ειδικών εξαρτημάτων.Οι κατάλληλες ρητίνες για τη διαδικασία RTM περιλαμβάνουν πολυεστερική ρητίνη, εποξική ρητίνη, φαινολική ρητίνη, ρητίνη πολυιμιδίου κ.λπ.
Επιλογή υλικών ενίσχυσης
Στη διαδικασία RTM, μπορούν να επιλεγούν ενισχυτικά υλικά όπως ίνες γυαλιού, ίνες γραφίτη, ίνες άνθρακα, καρβίδιο του πυριτίου και ίνες αραμιδίου.Οι ποικιλίες μπορούν να επιλεγούν σύμφωνα με τις ανάγκες σχεδιασμού, συμπεριλαμβανομένων ινών κοντών κοπής, υφασμάτων μονής κατεύθυνσης, υφάσματα πολλαπλών αξόνων, ύφανση, πλέξιμο, υλικά πυρήνα ή προμορφώματα.
Από την άποψη της απόδοσης του προϊόντος, τα εξαρτήματα που παράγονται από αυτή τη διαδικασία έχουν υψηλό κλάσμα όγκου ινών και μπορούν να σχεδιαστούν με τοπική ενίσχυση ινών σύμφωνα με το συγκεκριμένο σχήμα των εξαρτημάτων, κάτι που είναι ευεργετικό για τη βελτίωση της απόδοσης του προϊόντος.Από την άποψη του κόστους παραγωγής, το 70% του κόστους των σύνθετων εξαρτημάτων προέρχεται από το κόστος κατασκευής.Επομένως, ο τρόπος μείωσης του κόστους κατασκευής είναι ένα σημαντικό ζήτημα που πρέπει επειγόντως να επιλυθεί κατά την ανάπτυξη σύνθετων υλικών.Σε σύγκριση με την παραδοσιακή τεχνολογία δεξαμενής θερμής συμπίεσης για την κατασκευή σύνθετων υλικών με βάση τη ρητίνη, η διαδικασία RTM δεν απαιτεί ακριβά σώματα δεξαμενής, μειώνοντας σημαντικά το κόστος κατασκευής.Επιπλέον, τα εξαρτήματα που κατασκευάζονται με τη διαδικασία RTM δεν περιορίζονται από το μέγεθος της δεξαμενής και το εύρος μεγέθους των εξαρτημάτων είναι σχετικά ευέλικτο, το οποίο μπορεί να κατασκευάσει μεγάλα και υψηλής απόδοσης σύνθετα εξαρτήματα.Συνολικά, η διαδικασία RTM έχει εφαρμοστεί ευρέως και έχει αναπτυχθεί γρήγορα στον τομέα της κατασκευής σύνθετων υλικών και είναι βέβαιο ότι θα γίνει η κυρίαρχη διαδικασία στην κατασκευή σύνθετων υλικών.
Τα τελευταία χρόνια, τα προϊόντα σύνθετων υλικών στον κλάδο της αεροδιαστημικής κατασκευής έχουν σταδιακά μετατοπιστεί από μη φέροντα εξαρτήματα και μικρά εξαρτήματα σε κύρια φέροντα εξαρτήματα και μεγάλα ολοκληρωμένα εξαρτήματα.Υπάρχει επείγουσα ζήτηση για την κατασκευή μεγάλων και υψηλής απόδοσης σύνθετων υλικών.Ως εκ τούτου, έχουν αναπτυχθεί διαδικασίες όπως η χύτευση με μεταφορά ρητίνης με τη βοήθεια κενού (VA-RTM) και η χύτευση ελαφριάς ρητίνης (L-RTM).
Διαδικασία χύτευσης με μεταφορά ρητίνης με τη βοήθεια κενού Διαδικασία VA-RTM
Η διαδικασία χύτευσης με μεταφορά ρητίνης με τη βοήθεια κενού Το VA-RTM είναι μια τεχνολογία διεργασίας που προέρχεται από την παραδοσιακή διαδικασία RTM.Η κύρια διαδικασία αυτής της διαδικασίας είναι η χρήση αντλιών κενού και άλλου εξοπλισμού για την αναρρόφηση με ηλεκτρική σκούπα στο εσωτερικό του καλουπιού όπου βρίσκεται το πρόπλασμα ινών, έτσι ώστε η ρητίνη να εγχέεται στο καλούπι υπό τη δράση της αρνητικής πίεσης κενού, επιτυγχάνοντας τη διαδικασία διείσδυσης το προσχηματισμένο ινών, και τελικά στερεοποιείται και σχηματίζεται μέσα στο καλούπι για να ληφθεί το απαιτούμενο σχήμα και το κλάσμα όγκου ινών των τμημάτων του σύνθετου υλικού.
Σε σύγκριση με την παραδοσιακή τεχνολογία RTM, η τεχνολογία VA-RTM χρησιμοποιεί άντληση κενού μέσα στο καλούπι, η οποία μπορεί να μειώσει την πίεση έγχυσης μέσα στο καλούπι και να μειώσει σημαντικά την παραμόρφωση του καλουπιού και του προμορφώματος ινών, μειώνοντας έτσι τις απαιτήσεις απόδοσης της διαδικασίας για εξοπλισμό και καλούπια .Επιτρέπει επίσης στην τεχνολογία RTM να χρησιμοποιεί ελαφρύτερα καλούπια, κάτι που είναι ευεργετικό για τη μείωση του κόστους παραγωγής.Επομένως, αυτή η τεχνολογία είναι πιο κατάλληλη για την κατασκευή μεγάλων σύνθετων εξαρτημάτων. Για παράδειγμα, η σύνθετη πλάκα σάντουιτς αφρού είναι ένα από τα ευρέως χρησιμοποιούμενα μεγάλα εξαρτήματα στον αεροδιαστημικό τομέα.
Συνολικά, η διαδικασία VA-RTM είναι πολύ κατάλληλη για την προετοιμασία μεγάλων και υψηλής απόδοσης σύνθετων εξαρτημάτων αεροδιαστημικής.Ωστόσο, αυτή η διαδικασία εξακολουθεί να είναι ημιμηχανοποιημένη στην Κίνα, με αποτέλεσμα τη χαμηλή απόδοση κατασκευής προϊόντων.Επιπλέον, ο σχεδιασμός των παραμέτρων της διαδικασίας βασίζεται κυρίως στην εμπειρία και ο έξυπνος σχεδιασμός δεν έχει ακόμη επιτευχθεί, γεγονός που καθιστά δύσκολο τον ακριβή έλεγχο της ποιότητας του προϊόντος.Ταυτόχρονα, πολλές μελέτες έχουν επισημάνει ότι οι κλίσεις πίεσης δημιουργούνται εύκολα προς την κατεύθυνση της ροής της ρητίνης κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, ειδικά όταν χρησιμοποιούνται σακούλες κενού, θα υπάρχει ένας ορισμένος βαθμός χαλάρωσης της πίεσης στο μπροστινό μέρος της ροής ρητίνης, η οποία θα επηρεάζουν τη διείσδυση της ρητίνης, προκαλούν το σχηματισμό φυσαλίδων στο εσωτερικό του τεμαχίου εργασίας και μειώνουν τις μηχανικές ιδιότητες του προϊόντος.Ταυτόχρονα, η άνιση κατανομή πίεσης θα προκαλέσει ανομοιόμορφη κατανομή πάχους του τεμαχίου εργασίας, επηρεάζοντας την ποιότητα εμφάνισης του τελικού τεμαχίου εργασίας. Αυτή είναι επίσης μια τεχνική πρόκληση που η τεχνολογία πρέπει ακόμα να επιλύσει.
Διαδικασία χύτευσης ελαφριάς ρητίνης Διαδικασία L-RTM
Η διαδικασία L-RTM για ελαφριά χύτευση μεταφοράς ρητίνης είναι ένας νέος τύπος τεχνολογίας που αναπτύχθηκε με βάση την παραδοσιακή τεχνολογία διεργασιών VA-RTM.Όπως φαίνεται στο σχήμα, το κύριο χαρακτηριστικό αυτής της τεχνολογίας διεργασίας είναι ότι το κάτω καλούπι υιοθετεί ένα μεταλλικό ή άλλο άκαμπτο καλούπι και το πάνω καλούπι υιοθετεί ένα ημιάκαμπτο ελαφρύ καλούπι.Το εσωτερικό του καλουπιού είναι σχεδιασμένο με δομή διπλής σφράγισης και το πάνω καλούπι στερεώνεται εξωτερικά μέσω κενού, ενώ το εσωτερικό χρησιμοποιεί κενό για την εισαγωγή ρητίνης.Λόγω της χρήσης ενός ημιάκαμπτου καλουπιού στο άνω καλούπι αυτής της διαδικασίας και της κατάστασης κενού μέσα στο καλούπι, η πίεση μέσα στο καλούπι και το κόστος κατασκευής του ίδιου του καλουπιού μειώνονται σημαντικά.Αυτή η τεχνολογία μπορεί να κατασκευάσει μεγάλα σύνθετα μέρη.Σε σύγκριση με την παραδοσιακή διαδικασία VA-RTM, το πάχος των εξαρτημάτων που λαμβάνονται με αυτή τη διαδικασία είναι πιο ομοιόμορφο και η ποιότητα των άνω και κάτω επιφανειών είναι ανώτερη.Ταυτόχρονα, η χρήση ημι-άκαμπτων υλικών στο επάνω καλούπι μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί. Αυτή η τεχνολογία αποφεύγει τη σπατάλη των σακουλών κενού στη διαδικασία VA-RTM, καθιστώντας την εξαιρετικά κατάλληλη για την κατασκευή σύνθετων εξαρτημάτων αεροδιαστημικής με υψηλές απαιτήσεις ποιότητας επιφάνειας.
Ωστόσο, στην πραγματική διαδικασία παραγωγής, εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένες τεχνικές δυσκολίες σε αυτή τη διαδικασία:
(1) Λόγω της χρήσης ημιάκαμπτων υλικών στο άνω καλούπι, η ανεπαρκής ακαμψία του υλικού μπορεί εύκολα να οδηγήσει σε κατάρρευση κατά τη διαδικασία καλουπιού σταθεροποιημένου υπό κενό, με αποτέλεσμα ανομοιόμορφο πάχος του τεμαχίου εργασίας και επηρεάζοντας την ποιότητα της επιφάνειάς του.Ταυτόχρονα, η ακαμψία του καλουπιού επηρεάζει επίσης τη διάρκεια ζωής του ίδιου του καλουπιού.Πώς να επιλέξετε ένα κατάλληλο ημιάκαμπτο υλικό ως καλούπι για L-RTM είναι μία από τις τεχνικές δυσκολίες στην εφαρμογή αυτής της διαδικασίας.
(2) Λόγω της χρήσης άντλησης κενού μέσα στο καλούπι τεχνολογίας διεργασίας L-RTM, η σφράγιση του καλουπιού παίζει καθοριστικό ρόλο στην ομαλή πρόοδο της διαδικασίας.Η ανεπαρκής σφράγιση μπορεί να προκαλέσει ανεπαρκή διείσδυση ρητίνης στο εσωτερικό του τεμαχίου εργασίας, επηρεάζοντας έτσι την απόδοσή του.Επομένως, η τεχνολογία σφράγισης καλουπιών είναι μία από τις τεχνικές δυσκολίες στην εφαρμογή αυτής της διαδικασίας.
(3) Η ρητίνη που χρησιμοποιείται στη διαδικασία L-RTM θα πρέπει να διατηρεί χαμηλό ιξώδες κατά τη διαδικασία πλήρωσης για να μειώσει την πίεση έγχυσης και να βελτιώσει τη διάρκεια ζωής του καλουπιού.Η ανάπτυξη μιας κατάλληλης μήτρας ρητίνης είναι μία από τις τεχνικές δυσκολίες στην εφαρμογή αυτής της διαδικασίας.
(4) Στη διαδικασία L-RTM, είναι συνήθως απαραίτητο να σχεδιάζονται κανάλια ροής στο καλούπι για την προώθηση της ομοιόμορφης ροής ρητίνης.Εάν ο σχεδιασμός του καναλιού ροής δεν είναι λογικός, μπορεί να προκαλέσει ελαττώματα όπως ξηρά σημεία και πλούσιο γράσο στα εξαρτήματα, επηρεάζοντας σοβαρά την τελική ποιότητα των εξαρτημάτων.Ειδικά για πολύπλοκα τρισδιάστατα μέρη, ο τρόπος με τον οποίο σχεδιάζεται εύλογα το κανάλι ροής καλουπιού είναι επίσης μία από τις τεχνικές δυσκολίες στην εφαρμογή αυτής της διαδικασίας.
Ώρα δημοσίευσης: Ιαν-18-2024
