1引 言
真空辅助树脂灌注工艺f真空灌注工艺,VAR I),也称真空导入工艺,是一种新型的复合材料低成本,高性能成型技术。它是在真空条件下。利用树脂的流动、渗透实现对纤维及其织物的浸渍,并在真空下固化的成型方法。这种工艺适用于质量要求高,批量小和尺寸较大的制品。在国内外,真空辅助树脂灌注工艺己成功用于舰船、军事设施、国防工程、航空和风电等民用工业领域。
随着真空灌注技术逐渐获得认可以及开模工艺限制问题的增多。真空灌注工艺正快速成为主流工艺。
2真空灌注工艺
2 1工艺原理
真空灌注成型工艺是目前使用的几种闭模成型工艺之一。这种工艺是将干态纤维及芯材在模具内铺叠后闭合模具,在真空的作用下通过进料管路将树脂注入增强材料,树脂固化后完成制品模塑,见图1。这种工艺与RTM(树脂传递模塑1工艺的差别在于后者是通过机械注射压力注入树脂。而前者则是利用真空形成的大气压力推动树脂完成灌注过程。
2 2工艺优势
和传统开模成型工艺相比,真空灌注工艺具有许多优点:
①比手工铺放节约成本约50%,树脂浪费率降低5%:
②加工过程环保,挥发性有害物质排放低;
③同等原材料下,与手糊件相比,强度、刚度、硬度及其它物理性能提高30%-50%以上:
④产品质量不受操作人员影响,产品性能的均匀性和重复性好:
⑤制品孔隙率低。
3真空灌注工艺的应用
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功应用于航天,国防工程。造船和民用工业等领域。
在航天和国防领域,VARI广泛应用在飞机、无人机上。如大飞机的蒙皮,飞机翼梁等。洛一马公司在制造三叉戟IID5弹道导弹仪器舱段的复合材料构件时,为降低成本,最终选用VARI成型技术制造弹道导弹仪器舱段,实现了一次整体成型。成本降低了75%。
在船舶制造业中,VARI已应用在潜艇壁板上。英国公司High Modulus和加拿大公司Chris tensen Shipyaids之间的合作研究项目旨在开发一种全球最大的全复合材料游艇(图2)。此创新游艇将会有57米长,重约500吨,并将采用真空灌注工艺制造。第一艘游艇将会于2011年推向市场。
另外,真空灌注工艺一直是国际上风电叶片生产商主流生产工艺,不仅可以缩短生产周期而且又能保证产品质量的稳定性。
4创新性的改进
尽管国内外复合材料生产厂家,特别是一些造船厂。游艇工厂和叶片厂。已经有不少采用真空灌注工艺。但多数厂家在工艺运用上以“试误”的方式来积累经验,这使得制品受到很大影响。制品质量受很多因素影响,如浸渍时的真空度选择,树脂凝胶及固化情况等因素。本文从树脂计量混合技术及制品表面质量控制两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。