通过光纤传感器和微型热电偶简单耦合方法测量内部平均应变和温度的变化来监测复合材料液体树脂灌注成型工艺

作为复合材料液态成型技术(LCM:Liquid Composites Moulding)中的一种,液体树脂灌注成型工艺(LRI:Liquid Resin Infusion)以其良好的发展前景已经越来越多地被先进复合材料制造产业所关注。为了提高对液体树脂灌注成型工艺的认知并从而达到对其良好的控制度,需要在实际制造工艺进行中监测其重要的制造参数,如纤维层的应变、树脂的流动情况等等。在对整体工艺过程产生尽可能小的影响和干扰的前提下,一种微型热电偶配合光纤传感器的简单耦合测量技术被用来在灌注过程中监测碳纤维层平均应变和树脂温度。碳纤维层平均应变的测量反映了液体树脂灌注成型工艺不同阶段下(浸润阶段、固化阶段、冷却阶段)碳纤维层特性的变化。另一方面树脂温度的监测不仅可以有效地估测液态树脂灌注时间而且可以观察到树脂流动前沿的特性。为了进一步验证碳纤维层平均应变这一间接测量结果,一种特殊的微型电子应变仪会同时应用到该实验中来。研究表明:液体树脂用550 s浸润完全整个纤维层,并且在该阶段整个纤维层一直处于压缩状态。在接下来的75 min中的树脂固化阶段纤维层压缩变形量达到了最大值。冷却阶段会释放出少部分的压缩应力,但还有一部分残余应力出现在成型件中。最终间接与直接的两种测量方法所得到的实验结果的比较与验证会更加完善对复合材料液态成型技术的研究。

液体树脂灌注成型工艺中树脂流动前沿特性的估测和分析

近年来树脂浸泡成型工艺(RIP)越来越多地应用到了航空复合材料制造业上。作为树脂浸泡成型工艺中一种新型的有着良好运用前景的液体树脂灌注(LRI)成型工艺开始进入了人们的视野。为了增加对LRI工艺的认知和提高对其的监控能力,着重介绍如何在LRI工艺进程中监测树脂流体的流动前峰。树脂流体流动前峰的检测将依赖于一组放置在纤维层中的微型热电偶传感器来完成,通过与光纤传感器测量结果的比较,表明微型热电偶传感器可以利用测量纤维层中不同处的温度变化来监测树脂流体到达该处的时间。测量与分析结果大大提高了对LRI工艺中树脂流体在纤维层层面和沿纤维层厚度两个方向上流动特性的认识,并为将来的模拟计算和对此工艺的进一步研究奠定良好的基础。

脉动灌注:一种新的液体模塑成型工艺

脉动灌注是制备复合材料的一种双层真空袋辅助新技术。其主要创新在于应用设计合理的可重复使用的压力分配器,降低材料成本、劳动时间和浪费。

国内外复合材料工艺设备发展述评之七——液体模塑成型

本文分析了液体模塑成型工艺所用设备的发展历程,指出其优缺点,并对今后发展提出建议。

液体树脂灌注成型技术(LRI)的数值建模计算研究

近几年在树脂膜渗透成型工艺(RFI)的基础上开发出了一种新型的航空复合材料制造工艺:液体树脂灌注成型工艺(LRI,Liquid Resin Infusion)。由于LRI是在一个真空膜下进行的,它不需要特殊的模具,所以大大降低了制造成本,并且用这种工艺可以制出大而厚的复杂部件,但是这也使得我们很难了解到整个工艺过程中内部参数的变化情况。为了指导实际的制造工艺,优化制造方案和参数,并减少制造缺陷,开发和运用有效的数值计算模型就变的非常的必要。最近Celle等人利用有限元方法(FEM)开发出了一种有关LRI的基础数值模型[4,5],本文将要介绍在这种基础模型上开发出的对LRI的数值建模计算方法和它的应用,并与实验结果进行对比和讨论。结果表明:本文所做的数值建模计算结果与实验结果有着较好的一致性,能较为有效地对LRI成型工艺进行模拟计算。

缠绕及液体成型工艺用高性能环氧树脂与应用技术

一．技术简介 本技术源于国防973项目和国家863重点项目研究成果，针对大型复合材料结构对缠绕工艺、真空灌注等液体成型工艺用环氧树脂性能的要求，基于纳米材料分散和强韧化技术及纤维／树脂匹配原理开发出了系列的高性能环氧树脂体系，解决了纳米材料分散、纳米材料与基体树脂匹配和纳米增强液工业化生产的技术难题，

VARI工艺制备碳纤维/环氧树脂复合材料的耐腐蚀性能及断口形貌分析

研究了用真空辅助树脂灌注(VARI)成型工艺制备碳纤维复合材料的耐腐蚀性能,并对采用VARI工艺制备的碳纤维复合材料制件进行了断口形貌分析。结果表明:碳纤维树脂基复合材料的拉伸强度是395.93 MPa,弯曲强度是568.44 MPa,模拟海水中浸泡70天后拉伸性能和弯曲性能的保持率仍能保持在80%以上;腐蚀前环氧树脂与碳纤维编织布总体浸润充分,拉拔孔洞少,腐蚀后树脂对纤维包裹性变差,孔洞变多,但仍保持材料的大部分优良性能。

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。

碳纤维真空灌注成型用环氧树脂的流变特性分析

研究了一种用于碳纤维复合材料真空灌注成型的环氧树脂体系的流变特性，根据对等温粘度曲线的数据拟合分析，建立了粘度模型，并通过对模型参数的数据拟合推广到其他等温条件下使用。与常规玻纤用环氧树脂相比，该树脂具有显著增加的低粘度平台时间。流变模型的预测与实验结果具有良好的一致性。通过所建立的模型预测此种环氧树脂用于碳纤维真空灌注成型的最佳温度区间在50～70℃之间，为碳纤维复合材料结构件真空灌注成型成功奠定了基础。

干铺丝预制体的液体成型工艺研究

为解决RTM类成型工艺中的预制体制备及定型问题,在国内率先开展对干铺丝-液体成型工艺的研究,主要研究内容为液体成型过程工艺参数影响机制及制件的力学性能。采用单因素法确定液体成型时预制体粘结剂含量、注胶温度、充模时间的影响机制,再通过正交法确定了最佳工艺组合,最后就层间剪切与弯曲性能与模压工艺进行比较。实验结果表明,液体成型过程中,树脂的流动充模会受到工艺参数不同程度的影响,注胶温度的影响最大,充模时间影响甚微,通过正确的工艺组合可以减少孔隙等缺陷,保证复合材料的内部质量。力学性能测试表明,干铺丝-液体成型工艺的力学性能水准与模压工艺持平,其中弯曲强度略有降低。

一体在线真空灌注成型工艺在风电叶片上的应用

通过一体在线真空灌注成型工艺在风电叶片主梁和主梁壳体上的应用,从脱泡效果、灌注时间、树脂用量、生产成本等方面与传统灌注方式进行对比,并对管路进行优化,得到了较好制品。结果表明:在线灌注设备,能够减少树脂中气泡体积分数,提高灌注效率和制品的浸润效果,控制树脂含量,最终单支叶片降低成本约2000元。

复合材料液体模塑成型工艺的流场监测与缺陷控制技术

复合材料液体模塑成型工艺（Liquid Composite Molding，LCM）的低成本制造优势使其得到越来越多的关注和应用，但其加工过程中易产生空隙、干斑等缺陷。树脂传递模塑（Resin Transfer Moulding，RTM）、真空辅助树脂传递模塑（Vacuum—Assisted Resin Transfer Molding，VARTM）等复合材料液体模塑成型工艺（Liquid Composite Molding，LCM）由于具有设计灵活性、可成型大型复合构件、低成本制造等优势受到越来越多的研究和应用。

用液体树脂注射工艺制造航空航天主构件的一种新方法

液体树脂注射成型复合材料的生产工艺一直倍受航空航天、汽车及海运业的关注。近年来出现了大量的液体树脂注射方法,如RTM,VARTM,RIFI等等以取代传统的预浸带工艺。液体树脂注射工艺可潜在地大幅度降低复合材料零件的生产成本,然而,直到当今,利用这些工艺生产航空航天主结构件还受到很大的限制,主要是用于增韧预浸料的树脂粘度范围不适用于树脂注入工艺。因此,用于这些注射工艺的树脂必须是低粘度的,但是低粘度的树脂往往比较脆,可是先将环氧可溶性热塑性纤维(增韧改性剂)混入纤维增强体中(如布、织物、预成型体等等),再运用一系列的液体树脂注射工艺,就可原位成型出高韧性的复合材料结构。本文将详细阐述这种新工艺以及它在航空航天主结构原型生产中的应用。

纺织复合材料成型过程中树脂的流动分析

选用标准大小的立体结构玻纤织物和平纹玻纤织物作预制件,在室温条件下,用m(854标准型乙烯基酯树脂)∶m(MEKP催化剂)∶m(Cobalt固化剂)=100∶1.5∶2的混合物作渗透用树脂,采用真空辅助树脂渗透成型工艺制成纺织结构复合材料,并用数码摄像记录整个过程。对该工艺条件下树脂基体的流速进行分析,结果表明,虽然其在不同预制件及同一预制件的不同位置的流速不同,但位移与时间曲线符合对数关系,速度与位移曲线和速度与时间曲线符合指数函数关系。

热压罐/VARTM组合成型新工艺设计

热压罐/VARTM组合成型新工艺是树脂基复合材料成型工艺的一个新发展,特别适用于平面、立体织物增强高粘度树脂基复合材料的液体注射成型,可以应用于航空、航天等先进复合材料制造领域。

真空导入工艺用不饱和聚酯树脂的研制

本文研究合成的不饱和聚酯树脂具有较低的粘度和较好的固化特性,粘度控制在0.21Pa.s左右,非常适用于真空导入工艺,该树脂采用真空导入工艺成型的玻璃钢制品各项性能都非常优越,有些性能指标几乎是通用树脂手糊成型性能的两倍左右。

不同灌注工艺对玻璃钢层压板性能的影响

应用真空辅助树脂传递模塑工艺(VARTM)和真空灌注成型工艺(VIMP)制备玻纤增强塑料(GFRP)层压板,研究制样工艺对玻璃钢层压板性能的影响。利用灼烧法考察了VARTM工艺和VIMP工艺对玻璃钢层压板的玻纤含量的影响,发现VARTM工艺制得的层压板的玻纤含量均匀可控,且具有良好的重复性。并对两种制样方式得到的层压板进行了力学性能测试,包括静态力学性能和动态疲劳性能,发现VARTM工艺制得的层压板静态性能较优,而两种成型工艺对动态疲劳性能无明显影响。在实验室评估玻纤性能时,选择用VARTM工艺制作层压板能更好地得到材料的真实性能。

蜂窝复合材料液体成型技术

目前有一种新的一步法成型工艺,它把蜂窝和液体成型技术(如树脂灌注RI或树脂转移成型RTM)相结合,生产先进复合材料。蜂窝液体成型工艺EC-HLM最终把两者的最佳之处结合在一起:密封的蜂格、优良的表面质量和胶接强度。

VARI制备高长径比复合材料的树脂流动研究

对VARI制备高长径比复合材料过程中的树脂流动行为进行模拟与实验研究,利用PAM-RTM软件模拟树脂流动过程,讨论了各工艺参数对树脂流动的影响,并通过实验测试对模拟结果进行了验证与比较。研究表明,纤维增强体孔隙率越大、注射压力越大和树脂粘度越低,树脂的填充速度越快。在模具直径>φ4 mm、注射压力>0.3 MPa、树脂粘度≤0.9Pa˙s和纤维体积分数≤60%的情况下,可以实现较长试件的快速注射,所需注胶时间最高不超过2 h。

真空灌注成型条件及应用研究

如今先进复合材料的应用越来越广泛,复合材料成型工艺的研究也越来越重要。介绍了一种低成本成型工艺——真空灌注成型工艺。对这一工艺的基本原理、工艺过程、工艺条件以及工艺影响因素进行介绍,并以实例介绍了真空灌注成型工艺在航空航天、风力机叶片制造和船舶制造业中的应用。