VARI真空辅助成型技术
VARI真空辅助成型技术
V ARI真空辅助成型技术VARI(VacuumAssistedResinlnfusion，简称真空辅助成型)技术是一种新型的复合材料低成本、高性能成型技术，近年来在航空领域受到广泛的重视。
VARI技术是在真空下，利用树脂的流动、渗透实现对纤维及其织物浸渍，并在真空下固化的成型方法。
美国已进行了VARI技术F-35、P-3、S-3、C-5、C-130等机型上试验及验证工作。
VARI技术在其他国防领域(导弹仪器舱段、潜艇壁板等)也进行了大量的应性研究，因此具有巨大的应用前景。
一、引言基体树脂是VARI技术的基础材料。
目前国针对VARI工艺开发了一系列基体树脂，主要有酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂等。
其中聚酯树脂、乙烯基树脂由于强度和耐热性差，成本低，主要用于船舶领域。
航空航天领域主要采用低粘度环氧树脂、双来酰亚胺树脂。
国内目前针对VARI工艺开发的树脂只有BA9911，属于乙烯基—双马来酰亚胺树脂改性体系，具有较好的耐热性和阻燃性。
但不能满足航空航天构件的要求。
适合VARI工艺的高性能基体树脂在国内还是空白。
因此，开发高性能VARI 工艺基体树脂是开展该复合材料低成本技术在航空航天领域应用研究、缩短与国外差距的基本前提。
二、实验部分1、BA9912树脂的配制经过大量试验和分析比较，选用了低黏度高性能的TDE-85环氧树脂，研制了低黏度高活性的BA-1固化剂和高效的BA-2固化促进剂，实现了BA9912树脂的中温固化，满足了VARI低成本成型工艺的低黏度要求。
按适当配比称取TDE-85环氧树脂、BA-1固化剂和BA-2促进剂，先将TDE-85环氧树脂与BA-2促进剂混合搅拌10min，再加入BA-1固化剂继续搅拌20min，抽真空除去搅拌过程中产生的气泡，即可制得棕黄色透明的BA9912中温固化环氧树脂体系。
2、BA9912树脂浇注科的制备在浇注料模具上均匀涂上适量的硅脂脱模剂，在120℃烘箱中处理0.5h，将脱气后的BA9912棚旨浇注入模具之中。
VARI技术及其发展(华昌)
真空树脂扩散工艺的应用
真空树脂扩散工艺可一次成型面积达 200m2 、厚度为 3-150mm 、纤维含量达 6070%、孔隙率可达到1%－1.5%的制品。所 以该工艺是一种高质量低成本制造技术。适宜 制造船艇（达73m）、风机叶片、桥梁、汽车 部件及海洋基础工程等大中型制品。 在美国的低成本复合材料计划 (CAI 计划 ) 中，VARI 技术作为 CAI 复合材料低成本技术 体系中的一项重要技术。
压缩强度（MPa） 压缩模量（GPa）
弯曲强度（MPa）
弯曲模量（GPa） 层间剪切强度（MPa） 纵横剪切强度（MPa） 纵横剪切模量（GPa）
230.3
13.4 20 48.88 1.62
321
17 30.7
325.7
16.1 35 52.17 1.84
385
18.5 37.8
真空树脂扩散技术和手糊技术的比较
407
435
455
478
498
514
529
540
552
国产的织物铺层比西班牙织物的树脂导流性能稍差，
6) 不同厂家缝合和非缝合织物对 树脂流动性能的影响
800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 5 10 15 —CDFM Inpre CD-CFM-CSM 分开 —CDFM 国产
同样的织物铺层在缝合后，对流动速度有不同影响。 但同为缝合织物，进口织物的浸润速度要快得多，
(3) 织物中的毛细管作用的影响研究
1）毛细管作用对树脂浸润性能的影响 研究了三种织物的毛细管现象对浸润速度的影 响。在相同溶液粘度下，三种织物浸润速度和高度 不同。闭模毡为夹芯结构，可以使树脂很快的流动， 并具有很高的浸润量，因此这类材料有很高的树脂 含量。双轴向织物在初始阶段的树脂流动速度低于 长丝毡，但其最终浸润高度却近于长丝毡。另外， 不同织物在不同的溶液中，上升速度和最终高度也 不尽相同。树脂粘度越大，浸润速度和浸润量减小。
真空辅助成型工艺 [兼容模式]
![真空辅助成型工艺 [兼容模式]](https://img.taocdn.com/s3/m/bb3364fd4693daef5ef73da2.png)
结束语
复合材料VARI成型技术已成为十分具有活力的复合材料低成本技术，但我国对这项 技术的研究起步较晚，技术不是很成熟，以下几个方面有待于我们进一步研究：
1 低粘度、高性能、工艺时间期长的VARI树脂基体的开发； 2 VARI工艺过程影响参数的系统化研究； 3 制品缺陷形成机理和影响因素的研究； 4 数值模拟的细观化和精确化研究； 5 模拟和实践操作相结合，提高VARI工艺的技术水平。
3 VARI成型的主要问题及技术要求
3.2 VARI成型的技术要求
1 采用粘度低、力学性能好的树脂; 2 树脂粘度应在0. 1~0. 3Pa·s范围内，便于流动和渗透; 3足够长时间内树脂粘度不超出0. 3Pa·s; 4 树脂对纤维浸润角小于8°; 5 足够的真空度，真空度不低于-97KPa; 6 选择合适的导流介质，利于树脂流动和渗透; 7 保证良好的密封，防止空气进入体系而产生气泡; 8 合理的流道设计，避免缺陷的产生。
5
VARI成型的流道设计与模拟
（干斑是VARI成型主要问题之一，而合理的流道设计可有效减少干斑的产生）
5 VARI成型的流道设计与模拟
5.1 VARI成型的流道设计
流道设计最VARI工艺的主要部分之一，包括树脂流道和真空管路设计。
合理的流道设计
避免树脂发生干涉以及制件干斑的形成 缩短树脂渗透时间
VARI成型工艺图
1 VARI成型工艺简介
1.1 VARI成型工艺原理
真空袋 导流网 脱模布 压敏胶带 树脂流动通道 密封胶带 脱模剂 增强体 纤维织物 真空接头
VARI成型封装示意图
1 VARI成型工艺简介
1.2 VARI成型工艺流程
准备模具
模具清理， 脱模剂的涂抹
真空辅助成型工艺的流程
真空辅助成型工艺的流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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VARI工艺过程中真空渗漏与成型质量的关系研究
真空渗漏的位置 和程度与成型质量之间的关系。
关键词 ：Ｖ Ａ Ｒ Ｉ ； 真 空渗漏； 成型质 量； 孔隙率； 厚度
１ 前
言
复合材料的低成本制造技术已经成为新一代复合 材料 的发展方向。真空辅助树脂 渗透 （ Ｖ ａ ｃ ｕ ｕ ｍ Ａ ｓ ｓ ｉ ｓ ｔ ｅ ｄ Ｒ ｅ ｓ ｉ ｎ Ｉ ｎ ｆ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ，简称 Ｖ Ａ Ｒ Ｉ ） 作为一种典型的低成本成型工艺 已广泛应用
和树脂导流层阻挡并通过 出胶管道抽离系统 ， 但在关闭进出胶通道后 ， 外部气体仍然会通过 渗漏点进入预制体 内部而无法从排除，从而导致零件产生缺陷。从图 ５ 和图 ６ 可以看 出，只
要 区域 ２ 存在渗漏现象 ，均会对零件的成型质量造成影响 ，而与渗漏的程度无关。
３ ． ３ 区域 ３ 渗漏对成型质量的影响
３ ２ ●
０
‘
ｌ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １ ０ １ ｌ １ ２ １ ３ ｌ ● ｌ ５ ｌ ６
图 ３ 实验 １ 孔 隙率检测结果
、 ．
Ａ一 ／
２
，
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６ 警
图 ４ 实验 １ 厚度测量结果
三 兰
通过实验结果可知，区域 １ 轻微渗漏对零件的最终成型质量影响不大。其原因是从渗漏 点混人低粘度树脂的少量气泡较易在真空状态下逃逸，同时致密 的纤维层和树脂导流层对气 泡有过滤的作用 ，因此对成型质量基本无影响。当区域 １ 出现严重渗漏时 ，对零件的最终成 型质量有较大的影响 ，其原因是大量的气体从渗漏点混人树脂中，使树脂的流动不连续 ，妨
玻璃钢
２ ０ １ ４ 年 第 １ 期
Ｖ Ａ Ｒ Ｉ 工艺过程 中真 空渗漏 与成型质量 的关 系研 究
《典型件的VARI工艺及力学性能研究》论文摘要编写
《典型件的VARI工艺及力学性能研究》论文摘要编写关键词：：真空辅助成型，预成型体，工艺参数，泡沫夹心结构，整体成型复合材料制造正朝着大型化、整体化、低成本化的方向发展，在众多的复合材料工艺中，真空辅助树脂渗透（Vacuum Assisted Resin Infusion-VARI）工艺因其具有成本低、产品质量高，适合制造大型、复杂整体结构等诸多特点，近年来在国防工业、民用领域等受到了日益广泛的重视和研究。
本文介绍了VARI 工艺的原理、特点及其影响因素，并综述了目前国内外的研究进展以及在各个领域的应用。
在VARI 成型制件的过程中，纤维预成型体的渗透特性影响树脂在纤维中的流动，而预成型体的压缩特性直接影响纤维预成型体的纤维体积含量以及产品厚度，因而影响最终产品的性能。
本文针对典型件上各种铺层结构，研究了定型剂、铺层结构、定型工艺参数等对预成型体的渗透特性及压缩特性的影响规律，并确定预成型体的定型工艺参数。
本文还研究了VARI 工艺常用两种树脂体系的固化特性以及流变特性，确立了树脂体系的固化工艺参数以及建立了树脂体系的流变模型，预测了树脂体系的工艺窗口，并进行了相应的实验验证，为典型件的成型制造过程中工艺参数的选择提供了依据。
本文针对典型件这种复杂的泡沫夹心壁板结构，通过调整工艺方案以及优化工艺参数来提高泡沫与面板之间的粘结强度，解决产品表面出现贫胶，泡沫与面板之间粘接强度低等问题。
最终通过相应的模具设计、树脂流道设计以及工艺设计完成了典型件的制造，实现了典型件复杂梁、肋、泡沫夹心结构的整体成型。
针对典型件这种结构，本文从最初的纤维预成型体至最终产品的模具设计、工艺设计等都开展了相应的理论研究，并实现了典型件复杂结构的整体成型，为VARI 成型复杂结构部件提供了指导以及奠定了一定基础。
— 1/1 —— 1/1 —。
真空辅助成型
导流系统
• 导流系统有导流网，注胶管，导流管组成。
布导流网
• 渗胶系统：胶液通过 导流网通道流向整个 真空系统。
布导流管
• 导流管是连通注胶管 和导流网的胶液通道。
布真空系统
• 真空系统主要由真空 袋和抽气口组成， • 空气通过抽气口抽出。
注胶
• 胶液通过注胶管进入 导流管和导流网，最 后渗入双向布中，注 胶时间和布管工艺有 关。一个良好的布管 工艺能有效提高胶液 的渗透速度，和产品 的质量。
产品成型工艺流程图
真空辅助成型工艺流程
模具清理 铺脱模布 涂脱模剂 刷胶衣 胶衣配制
铺双向布
铺表面毡
纤维增强体裁剪
布导流系统
布真空系统
抽真空
注胶
检验
切割
脱模Biblioteka 固化铺双向布• 双向布按尺寸剪裁， 铺在模具表面。不能 小于产品切割线。布 间接缝不宜过大，搭 接宽度不宜过小。
铺脱模布
• 脱模布又称隔离布， 隔离导流网与产品， 又具有很好的渗透性，
真空辅助成型工艺
• 工艺简介：真空辅助成型技术是应用真空 , 借助于铺在结构层表面的高渗透率的介质 引导 ,将树脂注入到结构铺层中的一种工艺 技术 ,多用于成型形状复杂的大型厚壁制品 , 工艺特性：建立一定负压的真空系统是工 艺成功的关键，压力在固化前保持稳定不 变是工艺成功的保障。 • 工艺优点：良好的工作环境，优异的产品 性能。
复合材料真空灌注-RTM成型工艺及应用
复合材料真空灌注-RTM成型⼯艺及应⽤概述真空辅助树脂灌注成型⼯艺(VacuumAssisted Resin Infusion Molding)简称VARIM⼯艺，是在RTM(Resin Transfer Molding)⼯艺基础上发展起来的⼀种⾼性能、低成本的复合材料成型⼯艺。
⾃80年代末开发出来，VARIM⼯艺作为⼀种新型的液体模塑成型技术(Liquid Composite Molding，简称LCM)，得到了航空航天、国防⼯程、船舶⼯业、能源⼯业、基础结构⼯程等应⽤领域的⼴泛重视，并被美国实施的低成本复合材料计划(Composite AffordabilityInitiative，简称CAI)作为⼀项关键低成本制造技术进⾏研究和应⽤。
如图1所⽰，VARIM⼯艺的基本原理是在真空负压条件下，利⽤树脂的流动和渗透实现对密闭模腔内的纤维织物增强材料的浸渍，然后固化成型。
VARIM⼯艺的基本流程包括：(a) 准备阶段。
包括单⾯刚性模具的设计和加⼯、模具表⾯的清理和涂覆脱模剂、增强材料(纤维织物、预成型件、芯材等)和真空辅助介质(脱模介质、⾼渗透导流介质、导⽓介质等)的准备等。
(b) 铺层阶段。
在单⾯刚性模具上依次铺设增强材料、脱模布、剥离层介质、⾼渗透导流介质、树脂灌注管道、真空导⽓管道等。
(c) 密封阶段。
⽤密封胶带将增强材料及真空辅助介质密封在弹性真空袋膜内，并抽真空，保证密闭模腔达到预定的真空度。
(d) 灌注阶段。
在真空负压下，将树脂胶液通过树脂灌注管道导⼊到密闭模腔内，并充分浸渍增强材料。
(e) 固化阶段。
继续维持较⾼的真空度，在室温或加热条件下液体树脂发⽣固化交联反应，得到产品预成型坯。
(f) 后处理阶段。
包括清理真空袋膜、导流介质、剥离层介质、脱模布等真空辅助介质和脱模修整等，最终得到制品。
图1 真空辅助模塑成型(VARIM)⼯艺⽰意图和传统的开模成型⼯艺以及RTM⼯艺相⽐，VARIM⼯艺具有以下优点：(1) 模具成本低。
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V ARI真空辅助成型技术
VARI(VacuumAssistedResinlnfusion，简称真空辅助成型)技术是一种新型的复合材料低成本、高性能成型技术，近年来在航空领域受到广泛的重视。
VARI技术是在真空下，利用树脂的流动、渗透实现对纤维及其织物浸渍，并在真空下固化的成型方法。
美国已进行了VARI技术F-35、P-3、S-3、C-5、C-130等机型上试验及验证工作。
VARI技术在其他国防领域(导弹仪器舱段、潜艇壁板等)也进行了大量的应性研究，因此具有巨大的应用前景。
一、引言
基体树脂是VARI技术的基础材料。
目前国针对VARI工艺开发了一系列基体树脂，主要有酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂等。
其中聚酯树脂、乙烯基树脂由于强度和耐热性差，成本低，主要用于船舶领域。
航空航天领域主要采用低粘度环氧树脂、双来酰亚胺树脂。
国内目前针对VARI工艺开发的树脂只有BA9911，属于乙烯基—双马来酰亚胺树脂改性体系，具有较好的耐热性和阻燃性。
但不能满足航空航天构件的要求。
适合VARI工艺的高性能基体树脂在国内还是空白。
因此，开发高性能VARI 工艺基体树脂是开展该复合材料低成本技术在航空航天领域应用研究、缩短与国外差距的基本前提。
二、实验部分
1、BA9912树脂的配制
经过大量试验和分析比较，选用了低黏度高性能的TDE-85环氧树脂，研制了低黏度高活性的BA-1固化剂和高效的BA-2固化促进剂，实现了BA9912树脂的中温固化，满足了VARI低成本成型工艺的低黏度要求。
按适当配比称取TDE-85环氧树脂、BA-1固化剂和BA-2促进剂，先将TDE-85环氧树脂与BA-2促进剂混合搅拌10min，再加入BA-1固化剂继续搅拌20min，抽真空除去搅拌过程中产生的气泡，即可制得棕黄色透明的BA9912中温固化环氧树脂体系。
2、BA9912树脂浇注科的制备
在浇注料模具上均匀涂上适量的硅脂脱模剂，在120℃烘箱中处理0.5h，将脱气后的BA9912棚旨浇注入模具之中。
升温到120、保温固化4h，再在150t下后处理2h以消除内应力，停止加热，自然冷却至室温，取出BA9912浇注料制作相应试验件，测试其力学性能和耐热性能。
3、G0827/BA9912复合材料的制备
按照VARI成型技术主要工艺流程(见图1)，使用G0827经编织物和
BA9912树脂通过VARI成型工艺制备了G0827/BA9912复合材料层压板。
其固化条件主要如下：120℃下保温4h。
根据相应国军标的要求制作了相应性能的试样件，分别测试了G0827/BA9912复合材料的力学性能和耐热性
能。
4、测试及分析
通过上海精科公司的NDJ-1型旋转黏度计测试了BA9912树脂的室温黏度，通过BOHLININ-STRUMENTS公司的GeminiTM200型流变仪测试了BA9912树脂的黏度—温度曲线，通过PERKINELMER公司的DMA7型动态力学分析仪对BA9912树脂浇注料和G0827/BA9912复合材料进行了DMA分析，通过PERKINELMER公司的DSC7型差热扫描量热仪进行了BA9912树脂的DSC分析。
按照GB/T3354-1999、GB/T3856-1983、GB3356-1999等一系列国军标测试BA9912树脂浇注料和G0827/BA9912复合材料拉伸强度、压缩强度、弯曲强度或层间剪切强度相关力学性能。