复合材料液体模塑成型工艺与装备进展

本文介绍了复合材料液体模塑成型技术(LCM)的发展历程,对发展过程中出现的一些具有代表性的工艺方法,包括树脂传递模塑(RTM)、真空辅助树脂传递模塑(VARTM)、树脂浸渍模塑(SCRIMP)、树脂膜渗透(RFI)、结构反应注射模塑(SRIM)和脉动灌注(PP)等的技术特点、研发现状及装备发展进行了回顾和总结。并对液体模塑成型工艺的发展趋势进行了展望,认为复合材料液体模塑成型工艺未来将向整体化、自动化、数字化和智能化的方向发展。

真空导入模塑成型工艺的研究进展

真空导入模塑成型工艺(VIMP)因其具有低成本、环保和适于大型制件一次整体成型等优点而成为复合材料成型制备领域的研究热点,并已广泛地应用于船舶舰艇、风电叶片以及建筑工程材料的制造等领域。介绍了VIMP的工艺原理、特点和技术要求,综述了VIMP工艺中树脂流动行为的研究进展以及VIMP工艺的应用进展,并展望了VIMP工艺的研究方向。

6421双马来酰亚胺树脂的反应流变性及树脂传递模塑成型工艺研究

对用于RTM工艺的 6 4 2 1双马来酰亚胺 (BMI)树脂体系的反应流变特性进行了研究 ,并根据流变特性确定RTM工艺的两个主要参数 :模具温度 110～ 14 0℃ ,注射压力小于 0 5MPa。结果表明 ,按此工艺条件可顺利成型先进RTM复合材料 ,且复合材料的表面质量良好、孔隙率低 ,达到先进复合材料的性能要求。

复合材料液体模塑成型工艺研究现状

文章介绍了树脂传递模塑(RTM)、真空辅助树脂传递模塑(VARTM)、树脂浸渍模塑(SCRIMP)、树脂膜渗透(RFI)、结构反应注射模塑(SRIM)等几种复合材料液体模塑成型工艺(LCM)的原理与特点,并分析了上述LCM工艺存在的主要问题及相应的解决对策。

真空辅助树脂传递模塑成型工艺研究进展

对近年来真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺的树脂体系、成型工艺改进、树脂流动模拟以及国内外应用现状进行了综述。VARTM工艺具有成本低、污染小、效率高等优点,在大型复杂结构的整体成型中得到广泛应用。随着VARTM工艺的不断优化,配套技术的升级发展,将提升大尺寸制件的力学性能,VARTM工艺低成本的优势将尤其显著,发展VARTM工艺对于扩大复合材料的应用范围具有重要的意义。

树脂传递模塑成型工艺复合材料孔隙表征和孔隙形成预测研究进展

复合材料制造缺陷严重影响制品的力学性能,通过对缺陷形成规律的探究,可以有效降低缺陷形成,提高制品力学性能。孔隙在各类工艺中有着较高的形成概率,在树脂传递模塑成型(RTM)工艺中更是如此,孔隙也因此成为被研究最多的制造缺陷。本文从试验的角度介绍了RTM工艺中形成的孔隙的特征以及孔隙在线监测法、密度法、超声波法、显微镜法和显微CT法等孔隙表征手段,描述了RTM工艺孔隙的形成机理,并综述了充模过程中孔隙形成过程的数值模拟研究与应用现状,最后展望了RTM工艺复合材料孔隙预测的发展方向。

193nm准分子激光器激光整形微透镜阵列压缩模塑成型工艺参数研究

为了实现193 nm准分子激光器激光整形及均匀化,制作一种微透镜阵列光学元件。本文采用L_93~3多因子正交方法进行实验,获得3因子3水平下压缩模塑成型的微透镜阵列。通过Taylor Hobson轮廓仪测量微透镜阵列形状误差,并采用极差分析方法分析模具温度、保压压力、冷却时间3种工艺参数对形状误差的影响程度,确定微透镜阵列光学元件的最优工艺参数组合。结果表明：当模具温度为230℃,保压压力为120 MPa,冷却时间为30 s时,微透镜的形状误差最好,值为0.5276μm,满足193 nm准分子激光器激光整形及均匀化对微透镜阵列形状误差小、精度高等要求。

树脂传递模塑成型工艺中嵌套效应引起渗透率变异的实验与数值模拟

树脂传递模塑成型工艺(RTM)中最重要的变形模式之一是厚度方向压缩。厚度方向压缩减小了织物预成型体的厚度,使织物预成型体局部结构形式发生改变从而引起嵌套效应。嵌套效应不仅会减少织物预成型体的厚度,增加纤维的体积分数并改变孔隙率,而且相邻织物层嵌套效应具有一定的空间分散性,从而使得织物预成型体渗透率具有变异性。本文针对低黏度树脂设计了一种实验装置用以测量局部渗透率的空间分散性,随后建立了随机嵌套单胞模型,利用ANSYS/CFX有限元软件实现了单胞填充浸润的数值模拟,通过流量分析获得局部渗透率,并研究了渗透率的统计分布。通过实验结果与数值模拟结果相对比,验证数值模拟结果的可靠性。最后,基于渗透率的统计分布建立了随机渗透率场,并进行填充浸润的数值模拟,通过与传统恒定渗透率的方法进行比较,证明该方法具有更高的先进性。研究结果可以对未来RTM工艺的稳健性优化提供依据。

基于预浸料-树脂传递模塑成型工艺的复合材料纵横加筋舱段一体化制备与验证

针对舱段的结构特点设计了一种预浸料-树脂传递模塑(RTM)成型工艺。研究了预浸料树脂(AC631)与RTM树脂(6421A)的流变特性,结果表明两种树脂体系具有良好的共成型工艺基础。结合舱段结构设计、铺层设计、模具设计,开展了基于预浸料-RTM共成型技术的复合材料纵横加筋舱段一体化制备工艺验证,结果表明舱段结构具有良好的表观质量、尺寸精度及内部质量。常温、高温两种条件静强度试验验证了其使用强度,高温破坏试验研究了其失效机制与破坏模式。常温力学试验结果表明:在125%严酷机械载荷下,复合材料舱段能够保持良好的结构完整性,其最大应变仅为-1283×10^(-6),满足常温静强度设计要求。100℃下静强度试验结果显示,舱段在125%严酷机械载荷下未出现失稳、破坏等异常状态,最大应变仅为-1315×10^(-6),满足热力耦合工况条件下的强度设计要求。150℃高温破坏试验结果显示,舱段在143.2%严酷机械载荷下,加载侧纵向加强筋发生断裂破坏,裂纹向两侧延伸,舱段丧失承载能力,破坏模式为轴向筋条断裂导致蒙皮局部屈曲失稳破坏。

芳纶角联锁织物复合材料头盔壳体的成型工艺

与大多数复合材料头盔壳体的设计方案不同,本文将不通过二维织物的层层叠加平铺复合成型头盔壳体,而是使用三维织物头盔壳体一体成型的制作工艺。以五层经角联锁为织物基本组织结构,在小样机上将1500D的芳纶长丝织造出三维角联锁宽幅织物,同时使用环氧树脂、稀释剂、三乙烯四胺及丙酮作为增强相,采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)将平铺在模具上的织物进行复合。运用此种复合工艺可使织物更高效的一体成型出平滑的头盔壳体。工艺优点为成品高耐冲击,低模具成本,一体成型,尺寸精准,产品开发周期短。最终织物平铺均匀且成品无褶皱,效果美观且实用。

两种成型工艺碳纤维/环氧树脂复合材料的拉压力学性能与破坏机制

本文从高压-树脂传递模塑成型工艺以及湿法压膜成型工艺出发,对这两种成型工艺所制备的碳纤维/环氧树脂复合材料,开展一定的力学试验,以探究其微观组织的变化以及破坏机制。实验结果表明:高压-树脂传递模塑成型工艺所制备的碳纤维/环氧树脂复合材料单向板,树脂分布均匀,且纤维排列一致性较好。但从整体上看,纤维与树脂结合界面效果并不具备显著优势。相比于湿法压膜成型工艺而言,其能够展现出较好的力学性能,但整体数据离散程度较高,不具备良好的稳定性。

RTM成型工艺技术应用及加工工艺性研究浅析

树脂传递模塑成型工艺,简称RTM(Resin Transfer Molding)成型工艺是新发展的低成本复合材料加工工艺。本文重点介绍了RTM成型工艺的基本原理及其在现代飞机制造技术上的应用情况,同时对RTM成型工艺制件的加工工艺性所做的一些试验研究进行了初步的分析和总结。

原位聚合法制备碳纤维织物复合材料的成型工艺仿真

采用仿真模拟的方法,研究了以碳纤维织物和己内酰胺分别作为增强材料和树脂的汽车引擎盖成型工艺中填充率与充模时间的关系。仿真模拟过程中使用的己内酰胺的粘度随成型温度和成型时间而改变。本研究利用“Fluent”软件中的自定义函数功能,设定前期研究所得到的粘度随时间的变化方程,并选取注入口数量以及注射压力为变量开展了仿真优化。研究结果表明,具有三个注入口的模具,可在4 MPa注射压力下充满汽车引擎盖,其所需时间为18秒,而只有一个注入口的模具,可在6 MPa注射压力下充满汽车引擎盖,其所需时间为15秒。本研究为快速聚合型热塑性树脂在大型汽车零部件中的应用提供了一定的理论指导。

视窗化RTM工艺充模过程模拟仿真技术研究

根据 RTM工艺树脂流动充模模型 ,研究和开发了基于 FEM/ CV算法的 RTM工艺复杂渗流充模过程数值模拟软件平台 - BHRTM- 2。BHRTM- 2在视窗系统下运行 ,带有 FEM网格捕捉器窗口可直观方便地设置注射口、溢料口和工艺参数 ,操作简单 ,能够模拟复杂边界制件的树脂流动充模过程、显示充模过程中任意时刻模腔内压力的分布场、流动前峰和预测充模时间及可能的干斑缺陷位置 ,为 RTM工艺设计与优化提供了有效技术手段。文中对 BHRTM- 2的模拟结果的正确性和可靠性进行了理论与实验验证 。

基于RTM工艺的轨端绝缘的研制及模具设计

简述了树脂传递模塑(RTM)成型工艺及基于RTM成型工艺钢轨轨端绝缘的研制开发。介绍了钢轨轨端绝缘简易真空注塑模的设计及结构。

进出口因素对稳压腔RTM充模工艺的影响

对赛车进气稳压腔上壳体的树脂模塑成型工艺(RTM)充模过程进行数值模拟,研究进出口因素对充模时间及充模过程树脂损失的影响,并通过与实验结果的对比验证了渗透率和RTM充模过程计算方法的可靠性。计算结果表明,单进口中,工况5充模时间最短,树脂损失较少,工况5为最优进口位置;较大的进口有利于充模时间缩短,但树脂损失变化不大;多进口方式会缩短充模时间,减少树脂损失;随着出口增大,充模时间延长,树脂损失增加;充模时间随进口压力的增加而减小。进口压力较小时,增加进口压力可以明显缩短充模时间。进口压力较大时,充模时间缩短较小。不同进口压力对树脂损失影响不大。

RTM工艺纤维预制体渗透率研究进展

纤维预制体的渗透率是影响树脂模塑成型过程中树脂流动的重要控制参数,预制体变形将会导致渗透率发生变化,从而对树脂流动产生影响.简述了树脂传递模塑成型(RTM)工艺中的三种渗透率预测方法,并对预制体变形后渗透率的研究进行了文献回顾,主要介绍了预制体剪切变形和横向压实两种变形形式对织物渗透率的影响研究,其研究方法以实验测量法和数值模拟法为主,为RTM工艺中预制体变形后渗透率的预测提供参考,最后对预制体渗透率预测的发展前景进行了展望.

快速铺层:新的三维预成型技术

钩-环锁扣加速了碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维和混杂织物的铺层,同时提高了复合材料的力学性能,这项技术是目前国际上最新复合材料三维织物生产并实现快速铺层最先进的工艺技术,用此种工艺生产的零件,不但可以提高复合材料零件各方面的强度,更主要的是可以降低直接与间接生产成本。

RTM用耐烧蚀酚醛树脂的合成及性能

通过在合成过程中引入活性较低、反应位点少的酚类制备了一种适用于树脂传递模塑成型(RTM)工艺的高残炭、低黏度、长适用期的酚醛树脂。采用旋转黏度计、热重(TG)分析等方法研究了不同酚类(邻甲酚、萘酚、多环酚)及多环酚添加量对酚醛树脂黏度及其固化物热稳定性的影响,利用差示扫描量热法研究了树脂的固化性能。结果表明,适量多环酚的引入,使得树脂在80℃下具有较低的初始黏度和较长的适用期,以及较高的残炭率(70.15%),且固化温度适中,能够满足RTM工艺要求。另外,通过不同升温速率的TG分析、拉曼光谱、X射线衍射等表征手段对树脂的裂解行为进行研究,发现多环酚由于其多苯环的热稳定结构,能够有效提升酚醛树脂的裂解活化能,减小裂解后树脂碳化物的石墨层间距,增大石墨微晶平面直径,提高酚醛树脂碳化后石墨化程度,使树脂拥有较好的高温热稳定性。根据氧乙炔焰烧蚀测试结果,发现改性后的酚醛树脂基复合材料的耐烧蚀性能也得到了提升,由此得到了性能优良的RTM用耐烧蚀酚醛树脂基复合材料。

项目教学法在《塑料模具设计》课程设计中的应用

本文分析了在《塑料模具设计》课程设计中引入项目教学法的意义,介绍了项目教学法在《塑料模具设计》课程设计中的实施步骤,学生作为学习的主体,通过独立完成项目而把理论与实践有机地结合起来,不仅提高了理论水平和操作技能,而且又在教师引导下,培养了合作、解决问题等综合能力。