A gyantatranszfer-öntési (RTM) eljárás a szálerősítésű gyantaalapú kompozit anyagok tipikus folyékony öntési eljárása, amely főként a következőket tartalmazza:
(1) Tervezze meg a szálelőformákat az előírt alkatrészek alakja és mechanikai teljesítménykövetelményei szerint;
(2) Helyezze az előre megtervezett szálelőformát a formába, zárja le a formát, és nyomja össze, hogy megkapja a szálelőforma megfelelő térfogatarányát;
(3) Speciális befecskendező berendezéssel fecskendezzen be gyantát a formába bizonyos nyomáson és hőmérsékleten, hogy eltávolítsa a levegőt és merítse a szálelőformába;
(4) Miután a szálelőformát teljesen bemerítették a gyantába, a keményedési reakciót egy bizonyos hőmérsékleten hajtják végre, amíg a keményedési reakció befejeződik, és a végterméket kivesszük.
A gyanta átviteli nyomása a fő paraméter, amelyet ellenőrizni kell az RTM folyamatban.Ezt a nyomást a formaüregbe való befecskendezés és az erősítőanyag bemerítése során fellépő ellenállás leküzdésére használják.A gyanta teljes átviteléhez szükséges idő a rendszer nyomásától és hőmérsékletétől függ, és egy rövid idő javíthatja a termelés hatékonyságát.De ha a gyanta áramlási sebessége túl nagy, a ragasztó nem tud időben áthatolni az erősítőanyagon, és a rendszer nyomásának növekedése miatt balesetek következhetnek be.Ezért általában megkövetelik, hogy az átviteli folyamat során a formába belépő gyantafolyadék szintje ne emelkedjen 25 mm/percnél gyorsabban.Figyelje a gyanta átviteli folyamatát az ürítőnyílás megfigyelésével.Általában azt feltételezik, hogy az átviteli folyamat akkor fejeződik be, amikor az öntőforma összes megfigyelőnyílásában túlcsordul a ragasztó, és már nem szabadítanak fel buborékokat, és a hozzáadott gyanta tényleges mennyisége alapvetően megegyezik a hozzáadott gyanta várható mennyiségével.Ezért a kipufogónyílások beállítását alaposan meg kell fontolni.
Gyanta kiválasztása
A gyantarendszer kiválasztása az RTM folyamat kulcsa.Az optimális viszkozitás 0,025-0,03 Pa • s, amikor a gyanta a formaüregbe kerül, és gyorsan beszivárog a szálakba.A poliészter gyanta alacsony viszkozitású, és szobahőmérsékleten hideg injektálással egészíthető ki.A termék eltérő teljesítménykövetelményei miatt azonban különböző típusú gyanták kerülnek kiválasztásra, amelyek viszkozitása nem lesz azonos.Ezért a csővezeték és a befecskendező fej méretét úgy kell megtervezni, hogy megfeleljen a megfelelő speciális alkatrészek áramlási követelményeinek.Az RTM-eljáráshoz alkalmas gyanták közé tartozik a poliésztergyanta, epoxigyanta, fenolgyanta, poliimidgyanta stb.
Erősítő anyagok kiválasztása
Az RTM-eljárás során erősítő anyagok választhatók, például üvegszál, grafitszál, szénszál, szilícium-karbid és aramidszál.A fajták a tervezési igények szerint választhatók ki, beleértve a rövidre vágott szálakat, az egyirányú szöveteket, a többtengelyes szöveteket, a szövést, a kötést, a maganyagokat vagy az előformákat.
A termékteljesítmény szempontjából az ezzel az eljárással előállított alkatrészek nagy száltérfogat-hányaddal rendelkeznek, és az alkatrészek sajátos alakjának megfelelően helyi szálerősítéssel tervezhetők, ami előnyös a termék teljesítményének javításához.A gyártási költségek szempontjából a kompozit alkatrészek költségének 70%-a a gyártási költségekből származik.Ezért a gyártási költségek csökkentése fontos kérdés, amelyet sürgősen meg kell oldani a kompozit anyagok fejlesztése során.A gyanta alapú kompozit anyagok gyártásához használt hagyományos melegsajtoló tartálytechnológiához képest az RTM-eljárás nem igényel drága tartálytesteket, ami jelentősen csökkenti a gyártási költségeket.Ráadásul az RTM eljárással gyártott alkatrészeket nem korlátozza a tartály mérete, és az alkatrészek mérettartománya viszonylag rugalmas, így nagy és nagy teljesítményű kompozit alkatrészeket lehet gyártani.Összességében elmondható, hogy az RTM-eljárást széles körben alkalmazzák és gyorsan fejlesztették a kompozit anyagok gyártása területén, és a kompozit anyagok gyártásában domináns eljárássá válik.
Az elmúlt években a kompozit anyagokból készült termékek a repülőgépgyártó iparban fokozatosan elmozdultak a nem teherhordó alkatrészekről és a kis alkatrészekről a fő teherhordó alkatrészekre és a nagy integrált alkatrészekre.Sürgős igény mutatkozik a nagyméretű és nagy teljesítményű kompozit anyagok gyártására.Ezért olyan eljárásokat fejlesztettek ki, mint a vákuum-asszisztált gyantatranszfer-öntés (VA-RTM) és a könnyű gyantatranszfer-öntés (L-RTM).
Vákuumos műgyanta transzfer öntési eljárás VA-RTM eljárás
A VA-RTM vákuum által támogatott gyantatranszfer öntési eljárás a hagyományos RTM eljárásból származó folyamattechnológia.Ennek az eljárásnak a fő folyamata az, hogy vákuumszivattyúkat és egyéb berendezéseket használnak a forma belsejének vákuumozására, ahol a szálelőforma található, így a gyantát vákuum negatív nyomás hatására a formába fecskendezik, ezzel elérve a beszivárgási folyamatot. a szálelőformát, végül megszilárdul és formálódik a szerszám belsejében, hogy megkapja a kompozit anyagrészek kívánt alakját és száltérfogat-hányadát.
A hagyományos RTM technológiához képest a VA-RTM technológia vákuumszivattyúzást használ a formán belül, ami csökkentheti a fröccsöntő nyomást a szerszám belsejében, és nagymértékben csökkenti a forma és a szálelőforma deformációját, ezáltal csökkentve a berendezések és formák folyamatának teljesítménykövetelményeit. .Azt is lehetővé teszi az RTM technológia számára, hogy könnyebb formákat használjon, ami előnyös a gyártási költségek csökkentésében.Ezért ez a technológia alkalmasabb nagyméretű kompozit alkatrészek gyártására. Például a habszendvics kompozit lemez az egyik leggyakrabban használt nagyméretű alkatrész a repülőgépiparban.
Összességében a VA-RTM eljárás kiválóan alkalmas nagy és nagy teljesítményű repülőgép- és űrhajózási kompozit alkatrészek előállítására.Ez a folyamat azonban Kínában még mindig félig gépesített, ami alacsony termékgyártási hatékonyságot eredményez.Ráadásul a folyamatparaméterek tervezése többnyire tapasztalatokra támaszkodik, az intelligens tervezés pedig még nem valósult meg, ami megnehezíti a termékminőség pontos ellenőrzését.Ugyanakkor számos tanulmány rámutatott arra, hogy a folyamat során könnyen keletkeznek nyomásgradiensek a gyanta áramlásának irányában, különösen vákuumzacskók használata esetén a gyanta áramlásának elején bizonyos mértékű nyomáslazulás következik be, ami befolyásolja a gyanta beszivárgását, buborékok képződését okozza a munkadarab belsejében, és csökkenti a termék mechanikai tulajdonságait.Ugyanakkor az egyenetlen nyomáseloszlás a munkadarab egyenetlen vastagsági eloszlását okozza, ami befolyásolja a végső munkadarab megjelenési minőségét. Ez egyben olyan technikai kihívás is, amelyet a technológiának még meg kell oldania.
Könnyű gyanta transzfer öntési eljárás L-RTM eljárás
Az L-RTM eljárás könnyű műgyanta transzfer öntéshez egy új típusú technológia, amelyet a hagyományos VA-RTM eljárási technológia alapján fejlesztettek ki.Amint az ábrán látható, ennek a folyamattechnológiának az a fő jellemzője, hogy az alsó öntőforma fém vagy más merev formát, a felső pedig egy félmerev, könnyű formát alkalmaz.A forma belseje kettős tömítőszerkezettel van kialakítva, a felső forma kívülről vákuummal van rögzítve, míg a belső tér vákuumot használ a gyanta bevezetésére.Ennek az eljárásnak a felső formájában félmerev öntőforma használata és a szerszám belsejében lévő vákuum állapot miatt a szerszám belsejében lévő nyomás és magának a forma gyártási költsége jelentősen csökken.Ezzel a technológiával nagyméretű kompozit alkatrészeket lehet gyártani.A hagyományos VA-RTM eljáráshoz képest az így nyert alkatrészek vastagsága egyenletesebb, a felső és alsó felületek minősége pedig jobb.Ugyanakkor a felső öntőformában a félmerev anyagok felhasználása újrafelhasználható, Ezzel a technológiával elkerülhető a vákuumtasakok pazarlása a VA-RTM eljárás során, így kiválóan alkalmas magas felületi minőségi követelményeket támasztó repülőgép-kompozit alkatrészek gyártására.
A tényleges gyártási folyamatban azonban még mindig vannak bizonyos technikai nehézségek ebben a folyamatban:
(1) A felső szerszámban félmerev anyagok használata miatt az anyag elégtelen merevsége könnyen összeeséshez vezethet a vákuumrögzített öntőforma eljárás során, ami a munkadarab egyenetlen vastagságát eredményezi, és befolyásolja a felület minőségét.Ugyanakkor a forma merevsége befolyásolja magának a forma élettartamát is.Az L-RTM öntőformájának megfelelő félmerev anyag kiválasztása az egyik technikai nehézség ennek az eljárásnak az alkalmazásában.
(2) Az L-RTM eljárástechnológiás szerszámon belüli vákuumszivattyúzásnak köszönhetően az öntőforma tömítése döntő szerepet játszik a folyamat zökkenőmentes lefolyásában.Az elégtelen tömítés a gyanta elégtelen beszivárgását okozhatja a munkadarabon belül, ami befolyásolja annak teljesítményét.Ezért a penészzárási technológia jelenti az egyik technikai nehézséget ennek az eljárásnak az alkalmazásában.
(3) Az L-RTM eljárásban használt gyantának alacsony viszkozitást kell fenntartania a töltési folyamat során, hogy csökkentse a befecskendezési nyomást és javítsa a forma élettartamát.A megfelelő gyantamátrix kifejlesztése az egyik technikai nehézség ennek az eljárásnak az alkalmazásában.
(4) Az L-RTM eljárásban általában áramlási csatornákat kell tervezni a szerszámon az egyenletes gyantaáramlás elősegítése érdekében.Ha az áramlási csatorna kialakítása nem ésszerű, az olyan hibákat okozhat, mint például száraz foltok és dús zsír az alkatrészekben, ami súlyosan befolyásolja az alkatrészek végső minőségét.Különösen összetett háromdimenziós részek esetében a formaáramlási csatorna ésszerű tervezése szintén az egyik technikai nehézség ennek az eljárásnak az alkalmazásában.
Feladás időpontja: 2024. január 18
