復合材料成型工藝(五)輕型樹脂傳遞模塑工藝(L-RTM)

  只要是從事樹脂基復合材料這個行當的人們,對輕型樹脂傳遞模塑工藝肯定不會陌生。輕型樹脂傳遞模塑工藝(RTM一Light)又稱為LRTM,ECO,Vacuum Molding或VARTM。是近年來發展迅速的低成本制造工藝。
  為什么LRTM會受到這么制品廠家的歡迎呢?、可以做出雙面光的制品;第二、設備的投入方面比較小,傳統RTM相比較,簡單地說只需要真空泵和模具,不需要投入大型壓機和注射系統;第三、閉模工藝可以控制樹脂含量,提高產品質量。
  LRTM玻璃鋼模具
  LRTM成型制作的碳纖座椅
  1、LRTM的特點
  L-RTM工藝保留了RTM工藝的對模工藝,從而幾乎保留了RTM工藝的所有的優點。但其上模為半剛性的玻璃鋼模,厚度一般為6一8mm,通常不需要用鋼管加固,模具有一個寬約100mm的剛性周邊,由雙道密封帶構成一個獨立的密封區,只要一抽真空模具即閉合,非常方便、快捷。然后對模腔內抽真空,利用模內的負壓和較低的注射壓力將樹脂注入模具,使樹脂滲入預先鋪設的增強纖維或預制件中。RTM—Light的模具費用低,而且由于模內的受壓降低,其模具已和開模相近,很容易從開模工藝的模具改造過來。
  L-RTM成型工藝過程中,除了真空泵是必須的以外,注射設備是可選的,設備要求同RTM所用設備基本一樣。如果不采用樹脂注射設備也可以達到相同的目的,只是效率上稍有差異。L-RTM模具模腔內是0.2-0.8公斤正壓 ,因此對于產品內表面模具的剛度要求不高,主要是為了體現一個“輕”字。
  L-RTM工藝是一個低成本生產技術。相比傳統RTM技術,模具成本低、不需要復雜的籍緊裝置或壓力系統、投資小、操作簡單,節約人力資本等。和開模工藝相比,它具有產品尺寸精度高,空隙率低、生產時苯乙烯的揮發量少,環境友善、材料浪費量少(樹脂利用率可達95%),廢品率低,生產效率高等優點。
  2、LRTM對樹脂的要求
  L-RTM工藝用的樹脂可以是不飽和聚酯樹脂,也可以是乙烯基或者環氧樹脂,主要要求:(1)低粘度,僅借助真空即可在增強劑堆積的高密度預成型體中流動、浸潤、浸透。(粘  度指標180—300厘泊 );(2)適用周期長,較長的凝膠時間,較快的固化速度,這樣有利于浸透、排氣;(3)可在室溫下固化,樹脂工作壽命滿足結構要求;(4)固化時無需額外壓力,只需真空負壓;(5)具有良好的韌性與高于一般樹脂的彈性模量,以及抗腐蝕性。
  3、L-RTM成型技術的應用
  國外很多公司都采用該技術制造大型結構制件,在船舶制造工業中應用尤為突出。另外,航天飛機艙壁、導彈的鼻錐、導彈自動瞄準頭的整流罩、雷達罩、掃雷艇、推進器、火箭發射簡等均在采用L-RTM技術成型。由于L-RTM工藝采用閉模成型工藝,也特別適宜一次成型整體的風力發電機葉片 (纖維、夾芯和接頭等可一次在模腔成型),而無需二次粘接。與手糊工藝生產葉片相比,不但節約了粘接工藝的各種工裝設備,而且節約了工作時間,提向了生產效率。降低了生產成本。同時由于采用了低粘度樹脂浸潤纖維以及采用加溫固化工藝,大大提高了復合材料質量和生產效率。L-RTM工藝生產較少的依賴工人的技術水平,工藝質量僅僅依賴確定好的工藝參數,產品質量易于保證,產品的廢品率低于手糊工藝。因此,目前國外的高質量復合材料風機葉片往往采用模壓、L-RTM、纏繞及預浸料/真空導流工藝制造。其中模壓工藝投資較大,適宜小尺寸風機葉片的大批量生產(>5000片/年);L-RTM工藝適宜中小尺寸風機葉片的中等批量生產(1000--3000片/年);纏繞及預浸料/真空導流工藝適宜大型風機葉片批量生產。
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