树脂传递模塑技术近年来迅速发展,靠的可不仅仅是低成本

 

树脂传递模塑(ResinTransferMolding,RTM)技术属于复合材料液体成型(LiquidC...




树脂传递模塑(Resin TransferMolding,RTM)技术属于复合材料液体成型(Liquid Composite Molding)技术的范畴。RTM 工艺起源于20世纪40 年代末,由于具有产品质量好、生产效率高、制造成本低,易于生产整体复合材料构件等突出特点得到了迅速发展。

RTM 技术的工艺过程:首先,在膜腔中铺放好与制件结构形式一致的增强材料预成型体;然后,在一定的温度、压力下,采用注射设备将低黏度的液态树脂注入闭合膜腔中,树脂在浸渍预成型体的同时,置换出膜腔中的全部气体;在模具充满模腔后,通过加热使树脂固化,然后脱模获得产品。

目前,RTM 工艺已经广泛应用于航空航天、建筑、通讯、交通、卫生、体育器材等领域。尤其在航空领域,RTM 工艺凭借高减重和低成本优势,在先进飞机的承力和非承力结构中得到了广泛的应用。

一RTM 技术的特点 



RTM 工艺与其他成型工艺相比,具有以下优点。

1. 生产效率高

制造过程可实现机械化或自动化;能成型从小型精密到大型整体复杂的多种复合材料制件;对于带有夹芯、加筋和预埋件的大型、复杂构件,可通过一步浸渍、固化成型,代替传统成型工艺2 步或多步成型的过程。

2.产品质量高

制件的表面质量高;制件的尺寸精度高,且公差精确可控,稳定性和重复性好;制件的纤维体积含量高,约为55% ~60% ;空隙率低,约为0~0.5% ;预成型体的设计自由度大,既可采用全部或局部(缝合、Z-Pin 等)增强以及(热塑性树脂等)增韧技术,又可采用整体性比较强的三维织物,制件的抗分层损伤容限高。

3.经济效果好

RTM 工艺是一种“非热压罐”低成本制造工艺,所采用的预成型体和部分树脂体系可以室温储存,可实现复合材料制件的净尺寸和近净尺寸的制造,降低了废料和机械加工成本;可一步浸渍带有夹芯、加筋和预埋件的大型、整体复杂构件,代替部分或全部装配,能节省装配工时和成本,批量越大,成本越低。

4.环境友好

闭模工艺,有利于人体健康和环境保护。

同时,RTM 工艺存在以下局限性:(1)复杂型腔的模具设计和制造难。(2)对大尺寸、结构复杂制件的树脂充模动态监控还比较困难。(3)模具成本占工艺成本比重大,小规模生产成本优势受限。

二RTM技术的发展   



经过多年的发展,RTM 技术为进一步提高生产效率、降低生产成本,在上述成型基本过程的基础上又衍生出一些新的RTM 技术,包括液体压力成型LPM(Liquid PressureMolding)技术、多个插入式衬模RTM(MIT-RTM)、高压RTM(HP-RTM)、压缩RTM(Compression RTM)、热膨胀RTM(TERTM)、柔性RTM(FRTM)、共注射RTM(CIRTM)、反应注射成型(RIM)、溶剂辅助RTM工艺(SARTM)、树脂注射循环RTM(RIRTM)以及零注射压力RTM(ZIPRTM)。

LPM 技术

LPM 技术是中航复合材料有限责任公司于2012 年开发的一种新的液态成型技术。原理是在刚性模具型腔内铺放按性能和结构要求设计好的LPM 工艺专用预定型体,然后采用压力设备将专用树脂注入闭合模腔内预定型体四周的树脂快速流胶通道中,并通过调节出胶通道上施加压力装置的压力,对复合材料制件

施加固化需要的压力,最后按照树脂的工艺规范进行升温固化的一种新型复合材料成型技术。

LPM 技术作为一种新型、高效的复合材料液体成型工艺技术,具有成型精度高、成型的复合材料纤维体积含量与预浸料/ 热压罐成型水平相当、工艺适用性强、成型效率高、树脂要求低、成型设备简单和制造成本低的优点。

MIT-RTM 技术

MIT-RTM 技术是英国PlastechTT 公司20 世纪90 年代末针对传统RTM 技术成型效率低的缺点,而开发的一种高效RTM 工艺技术。

MIT-RTM 装置由多个插入式衬模MIT(Multiple Insert Tooling)和衬模模腔支撑、定位、密封和加热系统组成。多个插入式衬模,即零件成型面,是由一个尺寸精度高、尺寸稳定好,且可重复使用的母模分离出来的多个轻质薄壳(约4~7mm),这些衬模可以在模腔外独立进行喷胶衣、铺放增强材料的操作,节约了注射、固化时占用成型模具的工艺等待时间,有效提高了生产效率。

MIT-RTM 技术优点包括:

1.传统RTM 工艺大部分工序发生在模腔内部,MIT-RTM 技术可将发生在模腔内部的工序进行分解,部分移出模腔外来完成,大幅度地减少了工艺等待时间,成型效率高;

2.衬模成本占整个设备成本比重小,大批量生产成本优势明显;

3.衬模损坏后,修补替换容易,生产过程基本不受影响。

HP-RTM 技术

HP-RTM 是近年来针对低成本模具推出的一种大批量生产高性能热固性复合材料零件的新型RTM 工艺技术。采用高温固化树脂体系,在充模完成后,树脂快速固化,达到较高的固化度。避免了由低成本模具生产出来的产品尺寸精度不高等问题。

HP-RTM 技术的原理是在刚性模具型腔内铺放按性能和结构要求设计好的预成型体,然后在真空辅助排气的情况下,利用注射设备提供的高压将专用树脂注入闭合模腔内,最后利用液压机提供的高压完成树脂的浸渍和固化。

HP-RTM 工艺技术优点主要包括:

1.树脂充模时间短;

2.可使用快速固化树脂体系,固化周期短;

3.高压注射和固化,有利于空气的排除,产品孔隙率低;

4.产品表面质量高,尺寸精度高;

5.具有较高的工艺稳定性和重复性。

压缩RTM 技术

压缩RTM 技术是针对传统RTM 成形技术成型高纤维体积含量的复合材料制品时,预成形体的渗透率小,注射树脂时需要较大的压力,成型效率低等缺点而开发的一种新的液态成型技术。

压缩RTM 技术的原理是在刚性模具型腔内铺放按性能和结构要求设计好的预成型体,模具部分闭合,树脂体系在低的注射压力下注入到模腔内,对模具加压使其完全闭合到最终位置,同时树脂完成对预成型体的充分浸润, 最后按照树脂的工艺规范进行升温固化的一种新型复合材料液体成型技术。

压缩RTM 技术优点主要包括:

1.树脂沿预成型体厚度方向流动浸润,充模时间短;

2.可成型高纤维体积含量(63%)的复合材料制品;

3.产品的孔隙率较传统RTM 制品小;

4.具有高的工艺稳定性和重复性。

SARTM 技术

针对高温RTM 技术所采用的聚酰亚胺树脂体系自身的工艺特性——缩聚反应、前期有大量挥发分、熔点高、粘度大等缺点,在采用高温树脂体系注射时,主要是采用溶剂型的聚酰亚胺树脂,即在工艺过程中室温下通过低粘度(


    关注 航空制造网


微信扫一扫关注公众号

0 个评论

要回复文章请先登录注册