Postopek litja s prenosom smole (RTM) je tipičen postopek litja s tekočino za kompozitne materiale na osnovi smole, ojačane z vlakni, ki vključuje predvsem:
(1) načrtovanje predoblik vlaken glede na zahteve glede oblike in mehanske učinkovitosti zahtevanih komponent;
(2) Vnaprej zasnovano predoblikovano vlakno položite v kalup, zaprite kalup in ga stisnite, da dobite ustrezen volumski delež predoblikovanega vlakna;
(3) V specializirani opremi za vbrizgavanje vbrizgajte smolo v kalup pri določenem tlaku in temperaturi, da odstranite zrak in ga potopite v predoblikovano vlakno;
(4) Ko je predoblika vlaken popolnoma potopljena v smolo, se reakcija strjevanja izvede pri določeni temperaturi, dokler se reakcija strjevanja ne konča, in končni izdelek se vzame ven.
Tlak prenosa smole je glavni parameter, ki ga je treba nadzorovati v procesu RTM.Ta tlak se uporablja za premagovanje upora, ki nastane med brizganjem v votlino kalupa in potopitvijo ojačitvenega materiala.Čas, v katerem smola zaključi prenos, je povezan s sistemskim tlakom in temperaturo, kratek čas pa lahko izboljša učinkovitost proizvodnje.Če pa je pretok smole previsok, lepilo ne more pravočasno prodreti skozi ojačitveni material in lahko pride do nesreč zaradi povečanja tlaka v sistemu.Zato se na splošno zahteva, da nivo tekočine smole, ki vstopa v kalup med postopkom prenosa, ne sme naraščati hitreje od 25 mm/min.Spremljajte postopek prenosa smole z opazovanjem izpustne odprtine.Običajno se domneva, da je postopek prenosa zaključen, ko se na vseh opazovalnih odprtinah na kalupu prelije lepilo in ne sproščajo več mehurčkov, dejanska količina dodane smole pa je v bistvu enaka pričakovani količini dodane smole.Zato je treba skrbno razmisliti o nastavitvi izpušnih odprtin.
Izbira smole
Izbira smolnega sistema je ključna za postopek RTM.Optimalna viskoznost je 0,025-0,03 Pa • s, ko se smola sprosti v votlino kalupa in se hitro infiltrira v vlakna.Poliestrska smola ima nizko viskoznost in jo je mogoče dokončati s hladnim vbrizgavanjem pri sobni temperaturi.Vendar pa bodo zaradi različnih zahtev glede učinkovitosti izdelka izbrane različne vrste smol in njihova viskoznost ne bo enaka.Zato mora biti velikost cevovoda in vbrizgalne glave zasnovana tako, da ustreza zahtevam glede pretoka ustreznih posebnih komponent.Smole, primerne za postopek RTM, vključujejo poliestrsko smolo, epoksi smolo, fenolno smolo, poliimidno smolo itd.
Izbira materialov za ojačitev
V procesu RTM je mogoče izbrati ojačitvene materiale, kot so steklena vlakna, grafitna vlakna, ogljikova vlakna, silicijev karbid in aramidna vlakna.Različice je mogoče izbrati glede na potrebe oblikovanja, vključno s kratko rezanimi vlakni, enosmernimi tkaninami, večosnimi tkaninami, tkanjem, pletenjem, jedrnimi materiali ali predoblikami.
Z vidika učinkovitosti izdelka imajo deli, proizvedeni s tem postopkom, visok volumski delež vlaken in jih je mogoče oblikovati z lokalno ojačitvijo vlaken glede na specifično obliko delov, kar je koristno za izboljšanje učinkovitosti izdelka.Z vidika proizvodnih stroškov 70 % stroškov kompozitnih komponent izvira iz proizvodnih stroškov.Zato je pomembno vprašanje, kako zmanjšati proizvodne stroške, ki ga je nujno treba rešiti pri razvoju kompozitnih materialov.V primerjavi s tradicionalno tehnologijo rezervoarjev za vroče stiskanje za proizvodnjo kompozitnih materialov na osnovi smol postopek RTM ne zahteva dragih ohišij rezervoarjev, kar močno zmanjša proizvodne stroške.Poleg tega deli, izdelani s postopkom RTM, niso omejeni z velikostjo rezervoarja, obseg velikosti delov pa je razmeroma prilagodljiv, kar omogoča izdelavo velikih in visoko zmogljivih kompozitnih komponent.Na splošno je bil postopek RTM široko uporabljen in hitro razvit na področju proizvodnje kompozitnih materialov in bo zagotovo postal prevladujoč postopek v proizvodnji kompozitnih materialov.
V zadnjih letih so se izdelki iz kompozitnih materialov v letalski in vesoljski proizvodni industriji postopoma preusmerili od nenosilnih komponent in majhnih komponent k glavnim nosilnim komponentam in velikim integriranim komponentam.Obstaja nujno povpraševanje po proizvodnji velikih in visoko zmogljivih kompozitnih materialov.Zato so bili razviti postopki, kot sta vakuumsko ulivanje s prenosom smole (VA-RTM) in vlivanje s prenosom lahke smole (L-RTM).
Vakuumsko podprt postopek oblikovanja s prenosom smole VA-RTM postopek
Vakuumsko podprt postopek brizganja smole VA-RTM je procesna tehnologija, ki izhaja iz tradicionalnega postopka RTM.Glavni postopek tega postopka je uporaba vakuumskih črpalk in druge opreme za vakuumiranje notranjosti kalupa, kjer se nahaja predoblika vlaken, tako da se smola vbrizga v kalup pod vplivom vakuumskega negativnega tlaka, s čimer se doseže postopek infiltracije predoblikovanje vlaken in končno strjevanje in oblikovanje znotraj kalupa, da dobimo zahtevano obliko in volumski delež vlaken delov kompozitnega materiala.
V primerjavi s tradicionalno tehnologijo RTM tehnologija VA-RTM uporablja vakuumsko črpanje znotraj kalupa, kar lahko zmanjša tlak vbrizgavanja v kalup in močno zmanjša deformacijo kalupa in predoblike vlaken, s čimer se zmanjšajo zahteve glede zmogljivosti postopka za opremo in kalupe. .Prav tako omogoča tehnologiji RTM uporabo lažjih kalupov, kar je koristno za zmanjšanje proizvodnih stroškov.Zato je ta tehnologija primernejša za izdelavo velikih kompozitnih delov. Na primer, kompozitna plošča iz penastega sendviča je ena izmed pogosto uporabljenih velikih komponent na področju vesolja.
Na splošno je postopek VA-RTM zelo primeren za pripravo velikih in visoko zmogljivih letalskih kompozitnih komponent.Vendar je ta postopek na Kitajskem še vedno delno mehaniziran, kar ima za posledico nizko učinkovitost proizvodnje izdelkov.Poleg tega je zasnova procesnih parametrov večinoma odvisna od izkušenj, inteligentna zasnova pa še ni bila dosežena, zaradi česar je težko natančno nadzorovati kakovost izdelka.Hkrati so številne študije poudarile, da se med tem postopkom zlahka ustvarijo gradienti tlaka v smeri toka smole, zlasti pri uporabi vakuumskih vrečk bo na sprednji strani toka smole prišlo do določene stopnje sprostitve tlaka, kar bo vplivajo na infiltracijo smole, povzročijo nastanek mehurčkov v notranjosti obdelovanca in zmanjšajo mehanske lastnosti izdelka.Hkrati bo neenakomerna porazdelitev tlaka povzročila neenakomerno porazdelitev debeline obdelovanca, kar bo vplivalo na kakovost videza končnega obdelovanca. To je tudi tehnični izziv, ki ga mora tehnologija še rešiti.
Postopek litja s prenosom lahke smole Postopek L-RTM
Postopek L-RTM za lahke smolne prenosne modele je nova vrsta tehnologije, razvita na podlagi tradicionalne procesne tehnologije VA-RTM.Kot je prikazano na sliki, je glavna značilnost te procesne tehnologije ta, da spodnji kalup uporablja kovinski ali drug togi kalup, zgornji kalup pa poltogi lahki kalup.Notranjost kalupa je zasnovana z dvojno tesnilno strukturo, zgornji kalup pa je zunaj pritrjen z vakuumom, medtem ko notranjost uporablja vakuum za vnos smole.Zaradi uporabe poltogega kalupa v zgornjem kalupu tega postopka in stanja vakuuma v kalupu se tlak v kalupu in stroški izdelave samega kalupa močno zmanjšajo.Ta tehnologija lahko izdeluje velike kompozitne dele.V primerjavi s tradicionalnim postopkom VA-RTM je debelina delov, pridobljenih s tem postopkom, bolj enakomerna, kakovost zgornjih in spodnjih površin pa boljša.Istočasno je mogoče ponovno uporabiti uporabo poltrdnih materialov v zgornjem kalupu. Ta tehnologija se izogne odpadku vakuumskih vrečk v procesu VA-RTM, zaradi česar je zelo primerna za proizvodnjo letalskih kompozitnih delov z visokimi zahtevami glede kakovosti površine.
Vendar pa v dejanskem proizvodnem procesu še vedno obstajajo določene tehnične težave:
(1) Zaradi uporabe poltrdih materialov v zgornjem kalupu lahko nezadostna togost materiala med postopkom vakuumsko pritrjenega kalupa zlahka povzroči zlom, kar ima za posledico neenakomerno debelino obdelovanca in vpliva na kakovost njegove površine.Hkrati pa togost kalupa vpliva tudi na življenjsko dobo samega kalupa.Kako izbrati primeren poltrdi material kot kalup za L-RTM, je ena izmed tehničnih težav pri uporabi tega postopka.
(2) Zaradi uporabe vakuumskega črpanja znotraj kalupa procesne tehnologije L-RTM ima tesnjenje kalupa ključno vlogo pri nemotenem napredovanju procesa.Nezadostno tesnjenje lahko povzroči nezadostno infiltracijo smole v notranjost obdelovanca, kar vpliva na njegovo delovanje.Zato je tehnologija tesnjenja plesni ena od tehničnih težav pri uporabi tega postopka.
(3) Smola, uporabljena v postopku L-RTM, mora ohranjati nizko viskoznost med postopkom polnjenja, da se zmanjša tlak vbrizgavanja in izboljša življenjska doba kalupa.Razvijanje primerne smolne matrice je ena od tehničnih težav pri uporabi tega postopka.
(4) V postopku L-RTM je običajno treba oblikovati pretočne kanale na kalupu za spodbujanje enakomernega pretoka smole.Če zasnova pretočnega kanala ni razumna, lahko povzroči napake, kot so suhe lise in bogata maščoba v delih, kar resno vpliva na končno kakovost delov.Zlasti za kompleksne tridimenzionalne dele je ena od tehničnih težav pri uporabi tega postopka tudi smiselno načrtovanje pretočnega kanala kalupa.
Čas objave: 18. januarja 2024
