RTM成型工艺过程

  RTM成型工艺过程是典型的液体复合材料成型工艺过程,在成型工艺过程中包括树脂流动充模过程,热循环过程和压力过程。特别是树脂流动过程和压力过程与手糊、喷射及SMC工艺中不曾遇到,但对RTM成型工艺的成功运用起决定性作用。
  2.1树脂流动充模过程
  当带压树脂由模具注点进入铺有纤维预成型体的闭合模腔后,树脂将在压力及纤维的毛细管现象作用下迅速浸润增强材料,排出模腔中的空气。
  RTM成型过程中,当树脂流动前峰位于纤维束或纤维束间隙中流动峰相同时能大大减少气体在纤维束中的保存,减少制品缺陷。在宏观上,树脂以注孔为中心在RTM闭合模腔中呈铺展流动。
  注点位置对复杂外形构件充模过程起很大影响,当注点位于角上时,有利于减少气体在直角位置的保存。
  2.2树脂热循环过程
  树脂注入模腔后进行固化反应。A点为树脂注入过程,B点为树脂开始固化反应,C为树脂反应放热峰时间,D为树脂与纤维的浸润及模具对树脂的加热时间,E为树脂放热峰。树脂的热循环过程决定RTM产品的成型周期和注点位置的选择,即注点位置的选择必须保证在B点以前能使整个模腔充满,而成型脱模时间必须C点以后。由于RTM工艺一般使用快速固化树脂体系,对大尺寸构件还应注意,构件中不同位置处的树脂热循环过程明显不同。为一矩形构件采用中心孔时模具中各点的温度变化过程。
  对RTM工艺热循环过程的分析,对优化模具注点位置,缩短工艺周期,具有重要意义。
  2.3模腔压力循环过程
  RTM树脂一般在1-4Kg/cm2的压力作用下注入铺放好纤维预成型体的模腔。模腔中的纤维预成型体,空气及树脂的固化收缩及固化物,添加剂的热膨胀均会影响模腔中树脂的压力循环。
  当树脂注入模腔后,随着树脂热循环过程的进行,其模腔内压力变化如图8所示。由图中可看出在树脂固化过程中,模腔内的压力变化可分为3个区域:A区为树脂注射充模过程,模腔内各点压力随着树脂流动前峰的到来而升高;B区为静态液压平衡区,此时注射停止,溢流口关闭,模腔内压力较稳定,该平衡可一直持续到溢流口处固化反应的开始;C区为随着固化反应的进行,固化反应收缩,以及固化物的热膨胀造成模腔内压力的波动。特别是在固化反应的后期,由于溢料口周围树脂均已固化,而注射处树脂的固化放热引起周围已固化树脂的体积迅速膨胀,而使该处压力迅速升高,达注射压力数倍,然后又随着注射口树脂固化反应的体积收缩而迅速减少。显然,在固化过程中注射口处存在一个压力冲击过程,因此模具注射口处应有足够的刚度加强。
  因此RTM工艺在注射时,一般尽可能采用低压注射的方法,注射压只要能保证模腔注满即可。较高的注射压对树脂充模效果并不十分明显,并且还会导致对模具较大的压力冲击而损伤模具。
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