RTM工藝成型的制品主要缺陷及對策 復(fù)材云集|復(fù)合材料
質(zhì)量與工藝控制是復(fù)合材料RTM工藝成功應(yīng)用的一個關(guān)鍵。
復(fù)合材料的質(zhì)量主要取決于以下特性孔隙率:復(fù)合材料中氣泡或空隙的含量必須低于結(jié)構(gòu)設(shè)計所容許的值。壓實水平:樹脂含量、纖維體積含量以及相關(guān)的分布梯度。固化度:聚合物樹脂及其結(jié)構(gòu)的形成。纖維方向:滿足設(shè)計要求。界面粘接:樹脂和纖維之間的粘接程度。
模具設(shè)計不當(dāng)、預(yù)成形體制造質(zhì)量偏低以及工藝參數(shù)的選擇不合理等會導(dǎo)致RTM工藝成型制件出現(xiàn)各種缺陷。
缺陷的存在降低了復(fù)合材料的質(zhì)量,體現(xiàn)在材料力學(xué)性能、表觀質(zhì)量、以及耐環(huán)境濕熱性能的下降。氣泡和干斑以及富樹脂區(qū)是RTM制品的主要缺陷,有必要弄清楚這些典型缺陷的形成機理,以便在RM工藝實施過程中采取適當(dāng)?shù)拇胧?,抑制或者消除這些缺陷以提高RTM制件質(zhì)量。
RTM工藝制件干斑
干斑一般在進(jìn)出膠口設(shè)置不合理、快速流道效應(yīng)、預(yù)制體中滲透率異常變化或者樹脂預(yù)先凝膠等情況下產(chǎn)生。在有快速流道效應(yīng)的情況下,樹脂優(yōu)先流向預(yù)制體中自由空間較大的邊界區(qū)域,并在充滿整個模腔前到達(dá)出膠口,然后該部分樹脂回流導(dǎo)致袋裝氣泡裹在預(yù)制體中,此后袋裝氣泡隨著與樹脂壓力的平衡而收縮,在固化后最終形成氣泡。
通過憋膠和放膠工藝如何形成干斑和消除干斑的方法
憋膠工藝時在注射的過程中利用反向壓力封堵出膠口管路,這種工藝增加了作用于干斑周圍的壓力,這將使得干斑收縮,且使得干斑內(nèi)部壓力增大。放膠是在憋膠后打開出膠口、管路,導(dǎo)致干斑和出膠機構(gòu)間瞬時的壓力變化將驅(qū)使被困空氣向出膠口方向移動。
RTM工藝制件熔接痕
還有一種情況是在樹脂的流動前沿交匯處形成空隙。由于增強材料一般是各項異性的,樹脂流動前沿不是光滑的曲線,而是呈現(xiàn)鋸齒狀,左右兩股樹脂前沿上鋸齒的齒峰與齒峰先接觸,從而包裹出空氣,形成空隙。把這種樹脂流動前沿交匯處包裹有氣泡的結(jié)構(gòu)稱為熔接痕。
熔接痕的氣泡含量比其他地方大的多,使得制件在熔接痕處的性能降低很多,應(yīng)當(dāng)盡量合理安排注膠口的位置,使熔接痕痕的長度最短。熔接痕的長度將作為工藝性能指數(shù)中權(quán)重最大的一項用以評價澆口設(shè)置優(yōu)劣。
從理論上分析,產(chǎn)生空隙或干斑的原因有5種:1、樹脂注入模腔時帶入空氣過多,注射過程中又沒有有效排出。2、樹脂粘度過大,氣泡流動緩慢,在注射時間內(nèi)很難從制件終滋出從而形成空隙。3、樹脂注射壓力過大,以致氣泡被包裹在樹脂中無法排出。4、模具的進(jìn)出澆口設(shè)置不合理,工藝實施過程進(jìn)出澆口開關(guān)歷程設(shè)置不當(dāng),導(dǎo)致樹脂流動前鋒形成熔接痕痕。5、樹脂固化時反應(yīng)放熱過高,使固化時間太短,使模腔中的氣體難以排出。
空隙可以通過下列方法預(yù)防或消除:1、確保模具密封良好。2、真空輔助。3、提高注射壓力抑制氣泡尺寸。4、若樹脂中有揮發(fā)分,減小真空度。
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