VARI工艺制备典型平面及曲面构件的流道设计模拟研究

对典型平面及典型曲面构件进行了VARI工艺模拟分析,分别采用不同的模拟方案对两类构件进行流道设计模拟研究,由此得出了两类构件工艺流道设计的异同点,旨在针对不同构件的结构特点,选择最佳的注射方式及合理的流道设计方案,从而为模具设计及构件制造提供重要依据。

一种VARI工艺用高温环氧树脂性能研究

开发了一种VARI工艺用高温环氧树脂5284VARI,通过DSC(差示扫描量热仪)测试了该树脂的固化反应特性,利用流变仪分析了该树脂的成型工艺特性,并通过力学试验机测试了树脂及其复合材料的力学性能。结果表明,该树脂体系在成型温度下具有粘度低和成型时间长的特点,适用于液态成型工艺,且该树脂具有良好的耐湿热环境性能。

纤维铺层顺序对VARI工艺制备的泡沫填充GFRP矩形管轴向压溃性能影响的实验和数值模拟

层合板的铺层顺序是影响其在压溃过程中能量吸收性质的重要因素。然而,正确研究铺层顺序的影响,还需结合其他设计参数,比如制造工艺。迄今为止,针对铺层顺序对泡沫填充GFRP管轴向压溃性能的影响已进行了大量研究,但大多采用拉挤、缠绕或手糊工艺。用实验和数值模拟的方法研究了铺层顺序对真空辅助树脂灌注(VARI)工艺制造的泡沫填充GFRP矩形管轴向压溃性能的影响,并从中得出了最优纤维铺层顺序,可获得最佳吸能效果。

基于快速固化树脂体系的VARI工艺优化

复合材料成型工艺中,快速成型工艺有HP-RTM,湿法模压和SMC模压等,工艺的成型特点有:树脂固化速度快,生产节拍快,产品性能好等。常规复材成型工艺有RTM, VARI和手糊工艺等,但工艺中应用的树脂体系固化周期长,生产效率低,生产节拍长。在室温下,快速固化树脂的粘度高,操作时间短,凝胶时间快;而常规树脂的粘度低,操作时间长,但是固化时间较长。因此,本文探索了快速固化树脂体系与VARI工艺相结合的方法,制作了400*400*2 mm的碳纤维复合材料层合板。与普通VARI工艺相比,该方法注胶时间缩短了75%,固化速度提高了67%;而与HP-RTM相比,则大大降低了制作成本。快速固化树脂优化VARI工艺的方法,打破了快速固化树脂仅能应用到快速成型工艺的常规思想,缩短了VARI工艺的生产周期,提高了生产效率;此外,该优化工艺也可替代快速液体成型工艺进行前期测试样板的制作,以进行快速固化树脂与织物结合性、浸润性的验证,节省了模具制作、设备使用、试验材料耗费等成本。

VARI工艺初探

真空辅助树脂注射工艺(简称 VARI 工艺)是玻璃钢闭模成型方法中的一种。文章在对VARI 工艺进行初步研究的基础上,对该工艺的原材料选用、模具设计制造和工艺过程等进行了简要地论述。

基于VARI工艺的复合材料成型技术探讨

本文以Darcy定律为理论基础,对VARI成型工艺过程进行理论分析,以试验的方法,研究树脂粘性随现场温度、湿度及时间的变化规律,并分析所用树脂的Z向浸润速度、树脂流动前沿速度与真空梯度的关系和辅助分配介质的引用对树脂流速的影响,并通过试验数据,分析复合材料中的纤维体积含量与真空压力之间的关系。在此研究的基础上,对所建H-580型产品的船体成型施工提出一些工艺方案,以提高产品质量。

闪电防护铜网在航空复材制件VARI成型工艺中的树脂导流应用

复合材料在民机结构中的大量应用对航空复材制件的闪电防护提出了新的要求,与此同时,以VARI工艺为代表的复材液体成型技术愈发受到关注,常用导流网在VARI工艺中造成浪费也易引起质量问题,结合这两方面的需求,提出将闪电防护铜网用作导流介质,在表面应用类的航空复材制件的VARI成型工艺中,将铜网的闪电防护作用和树脂导流作用进行集成,并对闪电防护铜网在VARI工艺中的树脂导流作用进行了试验分析,研究了引入铜网导流后VARI制件的注胶情况、铜网层数对树脂渗透率的影响,以及制件最终成型效果和表面质量。本研究对于丰富复材VARI成型工艺技术手段,提升VARI工艺的综合经济性,进一步拓展VARI工艺在民机复材结构中的应用都具有积极意义。

碳纤维前罩总成VARI成型工艺及其性能研究

采用C1-L150-12碳纤维单轴向织物,通过VARI成型真空导入一定比例的EpoTech;4330A环氧树脂主剂和EpoTech■4330B环氧树脂固化剂制造碳纤维前罩内、外板,通过工装黏接得到碳纤维前罩总成,分析研究了碳纤维前罩总成VARI成型工艺、碳纤维前罩总成外观表面质量,并使用检具对碳纤维前罩总成进行了全尺寸检测。结果表明:树脂的混合温度保持在(36±2)℃进行注胶时,内、外板的表面质量和质量控制最好,外观质量满足汽车车身装车要求;碳纤维前罩总成的全尺寸合格率为98.7%,满足设计要求。

真空辅助成型工艺下纤维增强复合材料与混凝土界面的粘结滑移试验研究

纤维增强复合材料(FRP)与混凝土界面的粘结滑移关系是FRP用于加固钢筋混凝土受力分析的基础。采用真空辅助成型技术(VARI)制作的FRP板条,并外贴于混凝土试块表面,设计了8个单搭接头剪切试验,比较FRP-混凝土界面的粘结性能。考察了混凝土强度、粘结长度、板厚和粘结胶层厚度对VARI工艺下FRP与混凝土界面之间粘结性能的影响。分析基于VARI工艺制作的FRP应变和各个控制因素下局部剪应力的发展规律。计算得到了FRP-混凝土界面的局部粘结剪应力-滑移关系曲线。

真空辅助树脂灌注工艺的创新性改进

真空辅助树脂灌注工艺是一种新型的复合材料低成本,高性能成型技术。由于其低成本、制品性能好、环境友好等独特的优势,真空辅助树脂灌注工艺已成功用于舰船、军事设施、国防工程、航空和风电等民用工业领域。但是这种工艺也有很多不可控制的因素,仍有许多需改进的地方。本文从树脂计量混合技术及制品表面质量控制等方面讨论了当今真空辅助树脂灌注工艺的一些创新性的改进。

真空成型体育器材用碳纤维增强PES树脂材料力学性能研究

在碳纤维内加入聚醚砜(PES)树脂法,利用真空辅助成型(Vacuum Assisted Resin Infusion,VARI)工艺制备得到改性复合材料,研究真空成型压力参数对体育器材用碳纤维增强PES树脂材料力学性能和拉伸断面的影响。研究结果表明:相对于改性前的PES树脂材料拉伸强度,经过0.1 MPa、0.25 MPa与0.5 MPa处理得到的改性复合材料在拉伸强度方面依次提升了17.36%、41.39%与29.54%;拉伸模量依次提升1.61%、19.35%与10.48%。相对于原始纤维,经过改性形成了更加粗糙的表面结构,使纤维与树脂可以发生更加紧密的结合,经过改性的PES树脂材料形成的断口具有明显的韧性断裂特点。在0.25 MPa下得到的改性PES树脂材料形成了明显断口结构,此时的试样获得了最优的拉伸强度与模量。

真空成型压力参数对汽车用DF增强PES树脂材料力学性能的影响

在碳纤维(DF)内加入聚醚砜(PES)树脂法,利用真空辅助成型(VARI)工艺制备得到改性复合材料,研究真空成型压力参数对汽车用DF增强PES树脂材料力学性能和拉伸断面的影响。研究结果表明:相对于改性前的PES树脂材料拉伸强度,经过0.1、0.25与0.5MPa处理得到的改性复合材料在拉伸强度方面依次提升了17.36%、41.39%与29.54%;拉伸模量依次提升1.61%、19.35%与10.48%。相对于原始纤维,经过改性形成了更加粗糙的表面结构,使纤维与树脂可以发生更加紧密的结合,经过改性的PES树脂材料形成的断口具有明显的韧性断裂特点。在0.25MPa下得到的改性PES树脂材料形成了明显断口结构,此时的试样获得了最优的拉伸强度与模量。

复合材料柔性电热膜固化方法与温度分布

为解决大型整体化复合材料构件制备的低成本固化问题,采用真空灌注(VARI)成型工艺制备碳纤维/环氧复合材料层合板,发展了一种柔性电热膜(FEHF)固化方法.考察了电热膜的铺放方式、温度制度对复合材料固化温度分布规律和固化程度的影响.结果表明:电热膜拼接铺覆方法温度均匀性最佳,恒温阶段最大温差为11℃,分别比搭接铺覆和间隔铺覆降低了26.7%和38.9%.增加恒温平台有利于减小升温过程中的复合材料不同位置处的温度差异,但最终的温差和温度分布规律与未增加恒温平台相同.采用电热膜拼接铺覆方法制备了大尺寸整体化碳纤维/环氧复合材料天线反射器蒙皮,玻璃化转变温度达到80℃以上,反射器精度达到0.7 mm(r.m.s.),说明电热膜固化方法可用于大型复合材料构件的制备.

高性能玻璃纤维的进展与开发

风电叶片用增强材料的高强、高耐疲劳性为高性能玻璃纤维的发展带了市场机遇,本文结合国内外高性能玻纤的进展,介绍了高性能玻纤多轴向经编织物、基体树脂、真空灌注(导入)工艺等相关技术的进步。通过与传统玻璃纤维进行对比,总结了高性能玻纤的优势和主要应用领域。

常温定型剂对乙烯基酯树脂复合材料性能影响

开发了一种乙烯基酯树脂用常温液态定型剂,并用于预成型体制备,进一步采用VARI成型工艺制备了复合材料。研究了定型剂含量对纤维织物定型效果、VARI成型工艺性、复合材料力学性能的影响。采用厚度回弹、U形回弹的实验方法对定型剂的定型效果进行评价;通过预成型体的渗透率实验对定型织物的VARI成型工艺性进行评价;并采用弯曲性能、层间剪切性能测试对复合材料的力学性能进行表征。结果表明:当定型剂含量为纤维织物质量的6wt%时,织物的预定型效果最好,且能够保持较好的渗透性;定型剂用量对复合材料弯曲性能和层间剪切性能影响较小,能够在改善其工艺性的同时实现复合材料力学性能无明显降低。

定型剂对单轴向经编织物复合材料力学性能影响的试验研究

研究了真空辅助树脂注射(VARI)工艺中定型剂对环氧树脂的影响及其在织物表面的分布形式,以及定型剂用量对单轴向经编织物复合材料力学性能的影响,以确定最优的定型参数。采用示差扫描量热法(DSC)和扫描电镜(SEM)分别对加入不同用量定型剂的环氧树脂的玻璃化转变温度和相形貌进行分析,并测试了加入不同用量定型剂后复合材料的力学性能。结果表明:随着定型剂用量的增加,环氧树脂的玻璃化转变温度逐渐降低,且其相形貌逐渐由海岛结构经过双连续相结构到最后的相反转结构;室温下,随着定型剂用量的增加,织物表面定型剂的厚度及不均匀性增加,经过高温处理后,定型剂均匀分布在织物表面。定型剂用量对单轴向经编织物复合材料力学性能有较大影响,用量为20g/m2时,复合材料体系的综合力学性能最优。

格构增强夹芯复合材料的力学性能

为了解决传统夹芯结构Z向刚度和强度较低的缺点,以近年来出现的Z向增强技术之一格构增强技术为研究对象试制了几种不同结构参数的格构增强夹芯复合材料板,取得了良好的增强效果。同时研究了格构增强结构的压缩和弯曲性能,揭示了格构增强结构不同于传统夹芯结构的破坏模式。

缝纫泡沫夹芯复合材料细观纤维柱破坏行为

缝纫泡沫夹芯复合材料中的纤维柱在拔出过程中的破坏行为复杂导致结构承载性能难以预测。采用真空辅助树脂注射(VARI)工艺制备了缝纫泡沫夹芯复合材料,并使用层间拉伸试验(ITT)研究了缝纫泡沫夹芯复合材料中含有单根缝线纤维柱细观试件的破坏过程。讨论了不同破坏现象对缝线纤维柱拔出摩擦过程的影响,并分析了缝纫泡沫夹芯复合材料的破坏模式。分析了缝线粗细的变化对试件破坏过程中关键的力、位移等参数及能量吸收性能的影响。研究了由于成型工艺所导致的缺胶现象对缝纫泡沫夹芯复合材料性能的影响。结果表明:缝纫泡沫夹芯复合材料的能量吸收性能、关键位移参数及最大载荷都随着缝线变粗而增大。但是缝纫泡沫夹芯复合材料的破坏模式对其也有一定的影响,导致了变化趋势的波动;缺胶缝纫泡沫夹芯复合材料由于缺陷的存在,最大破坏载荷和能量吸收性能均有所下降。