复合材料液体模塑成型技术(中文版)
碳纤维复合材料成型工艺概述

模压工艺流程图
模压工艺示意图
二、常用的碳纤维复合材料成型工艺
4、缠绕成型 将连续的纤维丝或布带经过树脂槽浸润之后挤去多余树脂,然后按照预先设计好的排布规律缠绕到芯模
上,缠绕到设计厚度之后,进行固化、脱模成为复合材料制品。碳纤维缠绕成型可充分发挥其高比强度、高 比模量以及低密度的特点,可用于制造圆柱体、球体及某些正曲率回转体或筒形碳纤维制品。
树脂传递模塑成型工艺流程图
树脂传递模塑成型工艺示意图
二、常用的碳纤维复合材料成型工艺
6、拉挤成型 拉挤成型是将浸渍过树脂胶液的碳纤维丝束、带或布等原材料,在牵引力的牵引下,通过挤压模具加热
成型、固化,连续不断地生产截面规格相同、长度不同的碳纤维型材。复合材料拉挤成型工艺是成型工艺中 的一种特殊工艺,其显著特点是可完全实现生产过程的自动化,生产效率高,具备批量化生产的能力。拉挤 成型制品强度高,其制成品横、纵向强度可任意调整,可满足碳纤维复合材料制品的不同力学性要求。此种 成型工艺适合于生产各种截面形状的型材,如工字型、角型、槽型、异型等截面管材以及通过上述截面构成 的组合截面型材等。
喷射成型流程图
喷射成型示意图
二、常用的碳纤维复合材料成型工艺
3、模压成型 将材料置于上下模之间,在液压机的压力和温度作用下使材料充满模具型腔并排出残留的空气,经过一
定时间的高温高压使树脂固化后,脱模即可得到碳纤维制品。模压工艺是应用性很强的一种碳纤维成型工艺, 在工业的承力结构件制造方面有不可取代的地位。模压工艺细分可分为预浸料模压、SMC模压、湿法模压 等。
手糊成型工艺流程图
手糊成型工艺示意图
二、常用的碳纤维复合材料成型工艺
2、喷射成型 利用短切纤维和树脂混合,在喷枪中利用压缩空气将纤维和树脂均匀喷洒在模具表面上,达到所需厚度
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LCM中缝编铺敷工艺对面内渗透性的影响

1 . 1 实验 方 法
一
由于材料本身或预型件加工工艺等存在差异 , 渗透
性 在 增 强 材料 的各个 方 向也存 在 差 异 , 已有研 究
分别 通过 理论 分析 和实 验对不 同预制件 的 渗透 性进
般树脂流体 在面 内 2 D渗透时 , 流动前峰形
行了研究 “ 。模塑工艺 或树脂传输成 型 R T M工
同结 构 中纱 线 的屈 曲 与交 织 点 位 置会 不 同 , 形
各个方向的流动前峰值存在差异 , 浸润处呈现近似 椭 圆状 的铺展 轮 廓 线 , 一 般 沿 椭 圆 主轴 方 向 的两 个 渗透率为主渗透率 、 。
成的流动通 道也存在差异 _ l “ J 。面 内渗透率 除了
摘 要 :为研 究液体模 塑成型过程 中树脂流体在面 内流动渗透 的情 况 , 基于2 D径向测试 方法 , 采用布置 线性传 感 器的 2 D 渗 透率测试装置 , 研 究了织物预型件 的不 同缝编铺敷 工艺对 织物 面 内渗透性 的影响。结果表 明 , 不 同缝编方 式、 铺敷 形式及粘 合 剂处理 对碳 纤维织物 内部流动行 为和渗透性的影响显著。 " 3缝编和铺 敷加工而形成的流道与纤维束方 向一致时 , - 单向渗透 率较高 , 但主渗透 率 、 相 差较 大, 各向异性 系数较 低。 当流道与 纤维束 方向呈一 定 角度 时 , 主渗透 率差异性 减小 , 面 内渗
透各向同性提 高。热熔性粘合剂会在加 工过程 中产生粘结反应 , 粘合 剂颗 粒大小及 分布的变化会 改变织物 内部及层 间孔 隙的
尺寸效应。粘合剂反 应融化后 会形成 团片状粘 附在纤维束的表面 , 分 布更加 离散化 , 从而形成较 大的沟槽和 孔隙尺 寸, 使得渗
复合材料-拉挤成型工艺-(综合版改)

碳纤维储放在轴架上,由导引装置拉出,而后进入树脂浸渍槽进行树脂浸渍, 也可直接进入口模,在口模内靠压力作用迫使树脂与纤维结台。前一种方法碳纤 维的浸渍比较完全,生产线速度快,成本低,产品厚度不受限制;后一种方法的 优点是碳纤维易于控制,产品的表面光洁度好。碳纤维浸渍树脂后进入预成型口
复合材料(FRTP)产生了极大兴趣。下面详细介绍一下热固性复合材料与热塑 性复合材料的对比分析。
热固性复合材料:环境友好性差、加工周期长、难以回收。 热塑性复合材料:优点是克服了热固型的缺点,具有更好的综合性能,如较 强的柔韧性和抗冲击性能、良好的破坏能力、损伤容限高、可补塑、可焊接、生 物相容性好、可回收、成型时无需固化反应、成型速度快、可以重复利用等;缺 点是熔体黏度高、成型温度高、基体在室温下固态,需要精度控制冷却和熔体冷 却时收缩率大,产品质量波动大等。 从热固性基体拉挤成型转变到热塑性基体拉挤成型所遇到的关键问题主要 包括:基体在室温下呈固态、在熔融温度下流动性差(黏度高)和熔体冷却时收 缩率大等特点。 4.2 热塑性复合材料拉挤工艺分类 由于热塑性树脂融体的黏度大,浸渍困难,因而改进研究工作的关键点集中 在浸渍技术方面,而不同拉挤工艺的根本区别也就在浸渍方法和浸渍工艺的差异 上。通常,根据浸渍技术可把热塑性复合材料拉挤工艺分为非反应型拉挤工艺和 反应拉挤工艺两大类。从目前应用情况来看,非反应型工艺占主体,应用较为广 泛,相对来讲也比较成熟。图 1 为 2 种不同的热塑性复合材料的拉挤工艺框图。
Mold Wiz PS-125
第5章 成型工艺

第5章 复合材料成型工艺
本章主要内容:
5.1 概述
5.2 低压成型工艺 5. 3 层压成型工艺
七、 质量控制
2、制品内气泡太多 原因1: 树脂用量过多 解决办法: 1、控制胶含量 2、注意拌合方式 原因2: 树脂粘度过大 解决办法:1、适当增加稀释剂 2、提高环境温度
原因3: 增强材料选择不当 解决办法: 选用浸透性好的无捻玻璃布
七、 质量控制
3、流胶 原因1: 树脂粘度太小,可加入2~3%的活性氧化硅。
⑵ 材料性能和产品质量要求,如材料的物化性能、产品的强度 及表面粗糙度(光洁度)要求等; ⑷ 企业有可能提供的设备条件及资金;
⑶ 生产批量大小及供应时间(允许的生产周期),批量有区别;
⑸ 综合经济效益,保证企业效益。
举 例:
a. 生产批量大、数量多及外形复杂的小产品——模压 成型; e.g. 机械器件、电子器材等。 b.造型简单的大尺寸制品,批量小——手糊成型、喷 射成型; e.g. 浴盆、汽车部件、胎体外壳、大型储槽等。 c.压力管道及容器——缠绕工艺; d.板材及成型制品——连续成型工艺。
预浸料及其制造方法
预浸料(Prepregs):
纤维或织物预先浸渍树脂,经一定处理后贮存 备用的半成品。只需裁剪后,经一定成型工艺加工 成所需要的制品。
可分为单相预浸料和织物预浸料。
单向预浸料
a喷丝架 平铺 O 在制 品的各个部分。 2 树脂必须适量地均匀地分布在制品的 各个部位,并适当固化。 3 工艺过程中尽量减少气泡,降低孔隙 率,提高制品的致密性。 4 充分掌握所用树脂的工艺性能,制定 合理的工艺规范。
复合材料工艺详解(共35页)

复合材料(fù hé cái liào)工艺详解——热固与热塑树脂(shùzhī)热固性树脂(shùzhī)成型工艺手糊成型(chéngxíng)工艺(手糊类)手糊成型:用纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺覆成型,室温(或加热)、无压(或低压)条件下固化,脱模制成品的工艺方法。
1.原料:①树脂:不饱和聚酯树脂,环氧树脂;②纤维增强材料:玻纤制品(无捻粗纱、短切纤维毡、无捻粗纱布、玻纤细布、单向织物),碳纤维,Kevlar纤维;③辅助材料:稀释剂,填料,色料。
2.工艺过程:2.1 原材料准备2.1.1胶液准备胶液的工艺性主要指胶液粘度和凝胶时间。
①手糊成型的胶液粘度控制在0.2Pa·s~0.8Pa·s之间为宜。
环氧树脂可加入5%~15%(质量比)的邻苯二甲酸二丁酯或环氧丙烷丁基醚等稀释剂进行调控。
②凝胶时间:在一定温度条件下,树脂中加入定量的引发剂、促进剂或固化剂,从粘流态到失去流动性,变成软胶状态的凝胶所需的时间。
手糊作业前必须做凝胶试验。
但是胶液的凝胶时间不等于制品的凝胶时间,制品的凝胶时间不仅与引发剂、促进剂或固化剂有关,还与胶液体积、环境温度与湿度、制品厚度与表面积大小、交联剂蒸发损失、胶液中杂质的混入、填料加入量等有关。
2.1.2增强材料的准备手糊成型所适用增强材料主要是布和毡。
需要注意布的排向,同一铺层的拼接,布的剪裁。
2.1.3胶衣糊准备胶衣树脂的性能指标:外观:颜色均匀,无杂质,粘稠状流体;酸值:10mgKOH/g~15mgKOH/g(树脂);凝胶时间:10min ~15min;触变指数(zhǐshù):5.5~6.5;贮存(zhùcún)时间:25℃ 6个月2.1.4手糊制品厚度(hòudù)与层数计算①手糊制品(zhìpǐn)厚度t:制品(铺层)的厚度;m:材料质量,Kg/m2;k:厚度常数,mm/(Kg·m-2)材料厚度常数k表材料性能玻璃纤维E型 S型 C型聚酯树脂环氧树脂填料-碳酸钙密度(Kg/m3)2.56;2.49;2.45 1.1;1.2;1.3;1.4 1.1;1.3 2.3;2.5;2.9k[mm/(Kg·m-2)]0.391;0.402;0.408 0.909;0.837;0.769;0.714 0.909;0.769 0.435;0.400;0.345②铺层层数计算A:手糊制品总厚度,mm;m f:增强纤维单位面积质量,Kg/m2;kf:增强纤维的厚度常数,mm/(Kg·m-2);kr:树脂基体的厚度常数,mm/(Kg·m-2);c:树脂与增强材料的质量比;n:增强材料铺层层数。
等离子体清洗技术在复合材料领域中的应用
一,等离子体清洗技术概述1.1 机理分析等离子体主要是通过气体放电产生,其中包含电子、离子、自由基以及紫外线等高能量物质,具有活化材料表面的作用。
例如,电子质量小、移动速度快,可以先一步到达材料表面并使其带有负电荷,同时对材料表面产生撞击作用,可促使表面吸附的气体分子解吸或分解,也有利于引发化学反应;材料表面带有负电荷时,带正电荷的离子会加速向其冲击,所产生的溅射作用会将表面附着的颗粒性物质除去;等离子体中自由基的存在对清洗作用具有非常重要的意义,由于自由基易与物体表面发生化学连锁反应,产生新的自由基或进一步分解,最后可能会分解成挥发性的小分子;而紫外线具有很强的光能和穿透能力,可透过材料表面深达数微米而产生作用,使表面附着物质的分子键断裂分解。
图1 简单描述了等离子体清洗的作用原理。
主要是通过等离子体作用于材料表面使其产生一系列的物理、化学变化,利用其中所包含的活性粒子和高能射线,与表面有机污染物分子发生反应、碰撞形成小分子挥发性物质,从表面移除,实现清洁效果。
可见,等离子体清洗技术具有工艺简单、高效节能、安全环保等显著优点。
1.2 清洗类型根据反应类型不同,等离子体清洗技术可分为两类:等离子体物理清洗,即借助活性粒子和高能射线轰击而使污染物脱离;等离子体化学清洗,即通过活性粒子与杂质分子反应而使污染物挥发脱离。
(1)激发频率对等离子体的清洗类型具有一定影响。
例如,超声等离子体(激发频率,40kHz)发生的反应多为物理反应;微波等离子体(激发频率,2.45GHz)发生的反应多为化学反应;而射频等离子体(激发频率,13.56MHz)则涉及到物理、化学双重反应类型。
(2)工作气体种类对等离子体清洗类型也具有一定影响。
例如,惰性气体Ar2、N2 等被激发产生的等离子体主要用于物理清洗,借助轰击作用使材料表面清洁;而反应性气体O2、H2 等被激发产生的等离子体则主要用于化学清洗,借助活泼自由基与污染物(多为碳氢化合物)发生化学反应,产生一氧化碳、二氧化碳、水等小分子,从材料表面移除。
rtm工艺国内发展现状和市场应用前景
低,能获很好的力学性能,相对于手糊,能节省一半的作业时间,另外还
可以在纤维中加放夹芯材,并且可制作一次成型极厚的制品,如果叶片的
叶根,一次灌注130多层的产品大约有30公分厚度,但是,小型的制
品侧更合适用模传统的RTM工艺和其它的RTM衍化工艺,因为做小型产品
时,耗材的的成本会担高产品的制造成本,而体型中等的产品则适合用轻
除了采用低收缩,耐高温树脂及胶衣外,还应采用下列方法来改进模具的质量 1\毡布结合的方法,能降低树 脂含量 2\ 铺布时,采用45度的角度,得到最佳的力学性能, 3\间歇法 以此来减少产品的收缩 4/ 热处理 在80 度的温度下进行3到4个小时的热处理,使产品得到充分的固化,让玻璃钢模具在结构造型上不同角度收缩变形 的应力得以缓冲释放,能有效减少模具的变形, 当然,采用真空导流工艺来制作模具,也是一个值得探讨的方 法,在大型风电叶片模具制作时,大多采用该种工艺来进行制作,)
二、 RTM工艺衍化
RTM工艺在发展的过程中,在传统RTM的衍化了多种型式的RTM工艺,如
轻质RTM、硅胶模RTM、冷压、多嵌入面模RTM、及真空灌注工艺等,在
选择采何种工艺时进行产品制作时,我们可以根据实际的需要来选择合适
的工作,如果制造大型的产品时,如果游艇,大型叶片,高铁车头、及飞
机上的大型部件等我们可以采用真空灌注工艺,因为该工艺的树脂含量很
RTM工艺国内发展现状 和市场应用前景
1
目录
一、RTM工艺简介 二、 RTM工艺衍化 三、RTM工艺发展的机遇 四、 RTM工艺提高生产效率的一些思路
五、 RTM工艺的优点 六、 RTM工艺应用领域
七、案例 八、总结
2
一、 RTM工艺简介
RTM是在模腔中铺放设计好的增强材料预成型体,在压力或真空或两 者共同的作用下将低粘度的树脂注入模腔,树脂在流动充模的过程中完成 对增强材料预成型体的浸润,并固化成型而得到复合材料构件的工艺方法, 是一种先进复合材料低成本制备技术,广受瞩目。 日本强化塑料协会将 RTM工艺和拉挤工艺一起,推荐为两大最有发展前途的工艺,欧美很多公 司投入巨资用于研究开发RTM工艺,其中仅欧共体投资的“开发RTM工艺 技术和应用”项目就耗资290万欧元,美国设置了专科学校,用于培训 RTM专业人才。
DIN16901(中文版-清晰可打印)塑料模塑件尺寸公差和检验条件
DIN16901(中文版-清晰可打印)塑料模塑件尺寸公差和检验条件1引言塑料模塑件在制造过程中不可避免的会产生尺寸误差,在生产中产生的尺寸误差通常由下列原因引起:a)成型工艺:——模塑材料的均一性——成型设备的设定——模具温度——模具在成型压力下的弹性变形b)模具条件:——模具尺寸的制造公差(参造DIN16749)——模具的磨损——模具可动部件间的配合误差本标准中的公差是基于上述考虑,同时根据对于大量实际应用的测试结果而确定出来的。
2应用范围本标准的公差适用于热塑性材料和热固性材料通过模压、传递、压塑和注塑成型的塑料模塑件,而不适用于挤出、吹塑、发泡、烧结,深冲和排屑机加工工艺(pengding)成型的模塑件。
表1给出了应用于各种模塑材料的推荐公差等级。
3概念模塑收缩率VS模塑收缩率是指23±2℃时模腔尺寸LW和模塑件尺寸LF之差,模塑件在成型后应置于标准气氛(DIN50014-23/50-2)中16h后立即测量其尺寸。
VS=(1-LW/LF)某100%流向收缩率VSR流向收缩率是指成型时注射方向的模塑收缩率。
横向收缩率VST横向收缩率是指成型时与注射方向相垂直方向的模塑收缩率。
模塑收缩率差VS模塑收缩率差是指流向收缩率和横向收缩率之差。
VS=VSR-VST更多概念请参考:DIN7708part1模塑件、压塑件、注塑件、模塑材料DIN16700压塑件、传递成型件、挤出、注塑成型件DIN7182part1&DIN7168part1公差、偏差、一般公差DIN7184part1&DIN7168part2形状公差和位置公差DIN7724标准中涉及的高聚物概念4公差在模塑件检验时应使用本公差,详见第5节。
除非另外商定,不然需按第5节所示,在图纸中标注出其检验条件。
4.1一般公差(未注公差尺寸)一般公差等级见表1中第4列,与表2中公差等级相对应。
如果在生产文件、订单中,尺寸偏差的公差等级没有被明确规定,需根据DIN16901和表2中的公差等级对其作出标注。
浅析树脂基复合材料成型工艺
浅析树脂基复合材料成型工艺摘要:随着社会经济的发展,在工业领域中,复合材料也得到了广泛应用,无论是国家的科研技术,还是经济实力,都是衡量国家发展的标志。
先进复合材料不仅强度高,而且耐热性能和抗疲劳性能优良,在航空航天、交通运输、机械化工等领域得到广泛应用。
树脂基复合材料即以有机聚合物为基体的纤维增强材料,其纤维增强体通常选择玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维等,现阶段在航空、汽车、海洋工业中得到较广泛的应用。
关键词:树脂基;复合材料;成型工艺复合材料是由有机高分子、无机非金属材料或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料,至少包括两种以上的独立化学相,按性能要求人为设计和制造,它既能保留原组分材料的主要特色,又通过复合效应获得各单一组元所没有的综合优良性能,可以通过材料设计使各组分的性能相互补充,并彼此关联,从而获得新的优越性能,与一般材料的简单混合有本质区别。
按基体的性质,复合材料分为金属基复合材料、树脂基复合材料和陶瓷基复合材料。
因此复合材料在航天航空、交通运输和运动器材等多个领域广泛应用,复合材料制品种类繁多,复合材料工业得到迅速发镇,成型工艺和方法也不断完善。
一、复合材料树脂基现状树脂基纤维增强复合材料是根据树脂基化学特性,添加玻璃纤维、碳纤维等纤维增强相,经过一系列加工成形的一种现代工程材料,可分为热固性树脂基复合材料与热塑性树脂基复合材料。
复合材料阀门具有耐疲劳、成型密实、尺寸可控等优异的性能,可满足现代工业对阀门的各种要求,因此广泛应用于化工、航空、军工等行业。
热固性树脂基复合材料与热塑性树脂基复合材料相比,具有制品尺寸精准、强度高、机械性能强、工艺简单等优点,同时,热固性树脂基复合材料的材料成本更低。
热固性复合材料树脂基通常采用环氧、酚醛、不饱和聚酯等树脂。
1、不饱和聚酯树脂。
不饱和聚酯树脂 UPR通常由饱和二元酸与不饱多元醇,或不饱和二元酸与多元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的高分子聚合物。
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Liquid Composites Molding Process
复合材料液体模塑成型技术
液体模塑成型技术 织物与预成型 工艺监测与控制 液体模塑成型技术的应用
液体模塑成型技术
树脂传递模塑 Resin Transfer Molding (RTM)
结构反应注射模塑Structural Reaction Injection Molding (SRIM)
性能 低
高
工艺操作性 易
难
成本
应用
低 汽车, 军事
汽车, 军事
汽车, 军事
汽车, 军事
航空
航空
高
树脂传递模塑成型技术
注射口 预成型体
预催化树脂
排气孔
热流
充模与固化
脱模
适合于RTM的树脂体系
粘度 适用期 固化温度 固化时间 后固化
< 200 cps > 2 hours < 175 °C 取决于应用情况,一般 < 1 hour 尽可能避免
- 反应速率 - 比热焓
热传递模型
- 分子量 - 粘度
工艺周期
液体模塑成型技术的应用
复合材料在汽车工业上的应用
高性能复合材料客车
复合材料在航空领域的应用
复合材料在航海领域的应用
复合材料在基础设施上的应用
复合材料芯材横截面
复合材料在运动器材上的应用
织物结构的选择
工艺性能 渗透率 (X、Y和Z轴) 压缩性能 铺覆性能
使用性能 模量、强度等 耐久性 压缩性能
预成型体
一般指实际结构的骨架 根据结构与树脂注射要求设计 设计时需特别注意如下几点:
• 泡沫芯材 • 金属嵌入物 • 多层预成型体
随机毡
二维机织物
对于各向异性预成型体,渗透率有三个值 Kxx, Kyy, Kzz
对于多层结构,有效渗透率可通过下面的关系进行估算
工艺监测与控制
树脂固化过程
液态 热辐射
化学反应 热反应 挥发 粘度增加 凝胶 玻璃化
固态
固化是树脂通过化学反应改变其性能的过程
加工成型工艺模型流程图
材料 - 热传递 - 比热
热动力学模型
树脂注射口 真空管
真空辅助树脂注射
真空袋
高渗透介质 树脂注射口
真空管
真空管
SCRIMP成型
液体模塑成型的优点
成本低 表观质量佳 工艺灵活 可成型大型复杂制品 可加筋、加芯及插入物 整体成型 适合多种树脂体系
液体模塑成型的主要研究内容
部件的复杂性
注射模塑 压缩模塑
RTM (液体模塑)
复合材料液体模塑成型工艺原理示意图
树脂系统
低收缩 高机械性能 特殊性能
反应速率 放热曲线
混合系统
复合引发体系
低投入 低污染 高效率 高品质
流动通过多孔介质 (流体动力学)
真空口
注射口
真空口
非稳态 热传导 (热力学)
非等温 化学反应 (反应动力学)
纤维预成形
等效渗透 织物结构、层合结构
真空袋 真空管
编织机
环形编织机
三维编织机
通用预成型技术
剪切-铺放预成型 纤维取向预成型 热成型材料冲压预成型 二维环形编织 插入物预成型
渗透率
渗透率(K)是用来表征流体通过预成型体的 难易性,主要与下面两点有关
预成型体的结构 树脂的粘度
渗透率可决定一些关键的工艺参数 充模时间 注射压力
对于各向同性预成型体,渗透率仅需用一个值来表征 K = Kxx = Kyy = Kzz
微结构控制
增强材料的选择
模塑件的力学性能要求 模塑件的使用环境要求 经济效益
常用增强材料
碳纤维 玻璃纤维 芳纶纤维 纤维纱
树脂体系的要求
工艺
时间-温度-粘度 固化周期 后固化 适用期
性能
模量 强度 使用寿命 使用温度
成本
常Байду номын сангаас树脂类型
类型 聚酯 乙烯基酯 酚醛 氨酯 环氧 双马来酰亚胺 热塑性塑料
衍生工艺
真空辅助树脂注射 Vacuum-Assisted Resin Injection(VARI)
热膨胀树脂传递模塑 Thermal Expansion Resin Transfer Molding (TERTM)
SCRIMP成型 Seeman’s Composite Resin Injection Molding Process
RTM 技术的综合性能
预成型体
模具
预成型体类型
预成型体结构
预成型体取向 模具设计
渗透性
模具材料
渗透性
注射
模具设计 渗透性 模具温度 树脂粘度
固化
脱模
树脂反应动力学
模具温度 热传递 充模时间
树脂反应动力学 模具温度 热传递
织物与预成型
织物类型
双向平纹 三向平纹
缝 编 多轴多层经向针织
三维柱状 三维编织 三维直交织物 角度互锁结构