Hartsin siirtomuovaus (RTM) on tyypillinen nestemuovausprosessi kuituvahvisteisille hartsipohjaisille komposiittimateriaaleille, joka sisältää pääasiassa:
(1) Suunnittele kuituaihiot vaadittujen komponenttien muoto- ja mekaanisten suorituskykyvaatimusten mukaisesti;
(2) Aseta valmiiksi suunniteltu kuituaihio muottiin, sulje muotti ja purista se yhteen saadaksesi vastaava tilavuusosuus kuituaihiosta;
(3) Ruiskuta hartsia muottiin erityisellä ruiskutuslaitteistolla tietyssä paineessa ja lämpötilassa ilman poistamiseksi ja sen upottamiseksi kuituaihioon;
(4) Kun kuituaihio on upotettu kokonaan hartsiin, kovetusreaktio suoritetaan tietyssä lämpötilassa, kunnes kovetusreaktio on päättynyt ja lopullinen tuote otetaan pois.
Hartsin siirtopaine on pääparametri, jota tulisi hallita RTM-prosessissa.Tätä painetta käytetään voittamaan vastus, joka ilmenee ruiskuttaessa muottipesään ja upottamalla lujitemateriaalia.Aika, joka kuluu hartsin loppuun saattamiseen, liittyy järjestelmän paineeseen ja lämpötilaan, ja lyhyt aika voi parantaa tuotannon tehokkuutta.Mutta jos hartsin virtausnopeus on liian suuri, liima ei pääse tunkeutumaan lujitemateriaaliin ajoissa, ja järjestelmän paineen nousu voi aiheuttaa onnettomuuksia.Siksi yleensä vaaditaan, että muottiin siirtoprosessin aikana tuleva hartsinesteen pinta ei saa nousta nopeammin kuin 25 mm/min.Tarkkaile hartsin siirtoprosessia tarkkailemalla poistoaukkoa.Yleensä oletetaan, että siirtoprosessi on valmis, kun kaikissa muotin tarkkailuporteissa on ylivuodonnut liimaa eivätkä enää vapauta kuplia, ja todellinen lisätyn hartsin määrä on periaatteessa sama kuin odotettu lisätyn hartsin määrä.Siksi pakoputkien asetuksia tulee harkita huolellisesti.
Hartsin valinta
Hartsijärjestelmän valinta on avain RTM-prosessiin.Optimaalinen viskositeetti on 0,025-0,03 Pa • s, kun hartsi vapautuu muotin onteloon ja imeytyy nopeasti kuituihin.Polyesterihartsilla on alhainen viskositeetti ja se voidaan viimeistellä kylmäinjektiolla huoneenlämpötilassa.Tuotteen erilaisten suorituskykyvaatimusten vuoksi valitaan kuitenkin erityyppisiä hartseja, joiden viskositeetti ei ole sama.Siksi putkilinjan ja ruiskutuspään koko tulee suunnitella vastaamaan sopivien erikoiskomponenttien virtausvaatimuksia.RTM-prosessiin sopivia hartseja ovat polyesterihartsi, epoksihartsi, fenolihartsi, polyimidihartsi jne.
Vahvistusmateriaalien valinta
RTM-prosessissa voidaan valita lujitemateriaaleja, kuten lasikuitua, grafiittikuitua, hiilikuitua, piikarbidia ja aramidikuitua.Lajikkeita voidaan valita suunnittelutarpeiden mukaan, mukaan lukien lyhennetyt kuidut, yksisuuntaiset kankaat, moniakseliset kankaat, kudonta, neulonta, ydinmateriaalit tai esimuotit.
Tuotteen suorituskyvyn näkökulmasta tällä prosessilla valmistetuilla osilla on suuri kuitutilavuusosuus ja ne voidaan suunnitella paikallisella kuituvahvikkeella osien muodon mukaan, mikä on hyödyllistä tuotteen suorituskyvyn parantamiseksi.Tuotantokustannusten näkökulmasta komposiittikomponenttien kustannuksista 70 % tulee valmistuskustannuksista.Siksi valmistuskustannusten alentaminen on tärkeä kysymys, joka on kiireellisesti ratkaistava komposiittimateriaalien kehittämisessä.Verrattuna perinteiseen kuumapuristussäiliöteknologiaan hartsipohjaisten komposiittimateriaalien valmistukseen, RTM-prosessi ei vaadi kalliita säiliörunkoja, mikä vähentää huomattavasti valmistuskustannuksia.Lisäksi RTM-prosessilla valmistettuja osia ei rajoita säiliön koko, ja osien kokoalue on suhteellisen joustava, jolloin voidaan valmistaa suuria ja suorituskykyisiä komposiittikomponentteja.Kaiken kaikkiaan RTM-prosessia on käytetty laajalti ja kehitetty nopeasti komposiittimateriaalien valmistuksessa, ja siitä tulee väistämättä hallitseva prosessi komposiittimateriaalien valmistuksessa.
Viime vuosina komposiittimateriaalituotteet ilmailu- ja avaruusteollisuudessa ovat vähitellen siirtyneet ei-kantavista komponenteista ja pienistä komponenteista pääkantaviin komponentteihin ja suuriin integroituihin komponentteihin.Suurten ja suorituskykyisten komposiittimateriaalien valmistukseen on kiireellinen kysyntä.Siksi on kehitetty prosesseja, kuten tyhjiöavusteinen hartsin siirtomuovaus (VA-RTM) ja kevythartsin siirtomuovaus (L-RTM).
Tyhjiöavusteinen hartsin siirtomuovausprosessi VA-RTM-prosessi
Tyhjiöavusteinen hartsinsiirtomuovausprosessi VA-RTM on perinteisestä RTM-prosessista johdettu prosessitekniikka.Tämän prosessin pääprosessi on tyhjiöpumppujen ja muiden laitteiden käyttäminen muotin sisäpuolen imuroimiseen, jossa kuituaihio sijaitsee, niin että hartsi ruiskutetaan muottiin tyhjiön alipaineen vaikutuksesta, jolloin saavutetaan tunkeutumisprosessi. kuituaihio, ja lopuksi jähmettyminen ja muodostuminen muotin sisällä komposiittimateriaalin osien vaaditun muodon ja kuitutilavuusosuuden saamiseksi.
Perinteiseen RTM-tekniikkaan verrattuna VA-RTM-tekniikka käyttää tyhjiöpumppua muotin sisällä, mikä voi vähentää ruiskutuspainetta muotin sisällä ja vähentää suuresti muotin ja kuituaihion muodonmuutoksia, mikä vähentää prosessin suorituskykyvaatimuksia laitteille ja muotteille. .Se sallii myös RTM-teknologian käyttää kevyempiä muotteja, mikä on hyödyllistä alentaa tuotantokustannuksia.Siksi tämä tekniikka soveltuu paremmin suurten komposiittiosien valmistukseen. Esimerkiksi vaahtosandwich-komposiittilevy on yksi yleisesti käytetyistä suurista komponenteista ilmailualalla.
Kaiken kaikkiaan VA-RTM-prosessi soveltuu erittäin hyvin suurten ja tehokkaiden ilmailu-avaruuskomposiittikomponenttien valmistukseen.Tämä prosessi on kuitenkin edelleen puolikoneistettu Kiinassa, mikä johtaa alhaiseen tuotteiden valmistuksen tehokkuuteen.Lisäksi prosessiparametrien suunnittelu perustuu pääosin kokemukseen, eikä älykästä suunnittelua ole vielä saavutettu, mikä vaikeuttaa tuotteiden laadun tarkkaa valvontaa.Samaan aikaan monet tutkimukset ovat osoittaneet, että painegradientteja syntyy helposti hartsin virtauksen suuntaan tämän prosessin aikana, varsinkin tyhjiöpusseja käytettäessä hartsin virtauksen etuosassa tapahtuu jonkin verran paineen rentoutumista, mikä vaikuttaa hartsin tunkeutumiseen, aiheuttaa kuplien muodostumista työkappaleen sisään ja heikentää tuotteen mekaanisia ominaisuuksia.Samanaikaisesti epätasainen paineen jakautuminen aiheuttaa työkappaleen epätasaisen paksuusjakauman, mikä vaikuttaa lopullisen työkappaleen ulkonäön laatuun. Tämä on myös tekninen haaste, joka tekniikan on vielä ratkaistava.
Kevyt hartsin siirtomuovausprosessi L-RTM-prosessi
Kevyen hartsin siirtomuovauksen L-RTM-prosessi on uudenlainen teknologia, joka on kehitetty perinteisen VA-RTM-prosessitekniikan pohjalta.Kuten kuvasta näkyy, tämän prosessitekniikan pääominaisuus on, että alempi muotti käyttää metallia tai muuta jäykkää muottia ja ylempi muotti puolijäykkää kevyttä muottia.Muotin sisäpuoli on suunniteltu kaksinkertaisella tiivisterakenteella, ja ylempi muotti on kiinnitetty ulkopuolelta tyhjiön kautta, kun taas sisäpuoli käyttää tyhjiötä hartsin lisäämiseen.Johtuen puolijäykän muotin käytöstä tämän prosessin ylämuotissa ja muotin sisällä vallitsevasta tyhjiötilasta, muotin sisällä oleva paine ja itse muotin valmistuskustannukset pienenevät huomattavasti.Tällä tekniikalla voidaan valmistaa suuria komposiittiosia.Perinteiseen VA-RTM-prosessiin verrattuna tällä menetelmällä saatujen osien paksuus on tasaisempi ja ylä- ja alapinnan laatu on parempi.Samanaikaisesti puolijäykkien materiaalien käyttö ylämuotissa voidaan käyttää uudelleen. Tämä tekniikka välttää tyhjiöpussien hukkaa VA-RTM-prosessissa, mikä tekee siitä erittäin sopivan ilmailu-avaruuskomposiittiosien valmistukseen, joilla on korkeat pinnanlaatuvaatimukset.
Varsinaisessa tuotantoprosessissa tässä prosessissa on kuitenkin edelleen tiettyjä teknisiä vaikeuksia:
(1) Koska ylämuotissa käytetään puolijäykkiä materiaaleja, materiaalin riittämätön jäykkyys voi helposti johtaa romahtamiseen tyhjiökiinnitysmuottiprosessin aikana, mikä johtaa työkappaleen epätasaiseen paksuuteen ja vaikuttaa sen pinnan laatuun.Samalla muotin jäykkyys vaikuttaa myös itse muotin käyttöikään.Sopivan puolijäykän materiaalin valitseminen L-RTM:n muotiksi on yksi tämän prosessin soveltamisen teknisistä vaikeuksista.
(2) Koska L-RTM-prosessiteknologian muotin sisällä käytetään tyhjiöpumppua, muotin sulkemisella on ratkaiseva rooli prosessin sujuvassa etenemisessä.Riittämätön tiivistys voi aiheuttaa hartsin riittämättömän tunkeutumisen työkappaleen sisään, mikä vaikuttaa sen suorituskykyyn.Siksi muottitiivistystekniikka on yksi teknisistä vaikeuksista tämän prosessin soveltamisessa.
(3) L-RTM-prosessissa käytetyn hartsin tulisi säilyttää matala viskositeetti täyttöprosessin aikana ruiskutuspaineen vähentämiseksi ja muotin käyttöiän parantamiseksi.Sopivan hartsimatriisin kehittäminen on yksi tämän prosessin soveltamisen teknisistä vaikeuksista.
(4) L-RTM-prosessissa on yleensä tarpeen suunnitella virtauskanavat muottiin tasaisen hartsin virtauksen edistämiseksi.Jos virtauskanavan rakenne ei ole kohtuullinen, se voi aiheuttaa vikoja, kuten kuivia kohtia ja runsaasti rasvaa osiin, mikä vaikuttaa vakavasti osien lopulliseen laatuun.Erityisesti monimutkaisten kolmiulotteisten osien kohdalla muotin virtauskanavan järkevä suunnittelu on myös yksi teknisistä vaikeuksista tämän prosessin soveltamisessa.
Postitusaika: 18.1.2024
