【专业讲堂】一文了解复合材料RTM工艺、特点及装备

1、RTM工艺简述

树脂传递模塑(Resin Transfer Moulding ,缩写RTM)作为一种常见的复合材料制造工艺,通过将低粘度的反应性树脂泵入含有预制件或增强体的匹配模具,树脂在固化前将纤维浸湿在模具中。

欧洲空客采用碳纤维织物及RTM树脂制造的Airbus A380门铰链臂。每个A380上有16个门铰链臂,除了减轻重量外,它们还提供了更好的机舱隔热效果,减少了热量损失

RTM在许多应用中被用于制造高质量零件。其主要特点是:a、相对大容量的自动化流程;b、净形状和高尺寸公差。RTM工艺被认为是替代手工复合材料材料工艺的一种经济高效的方法,传统上被航空工业广泛用来制造初级和二级结构部件。

法国空客(Nantes)制造的空客A380副翼翼梁,使用编织碳纤维和RTM树脂加工而成

2、RTM工艺优缺点分析

2.1 优点分析

■树脂和增强材料分开:

  • 干纤维结构更易于处理和悬垂

  • 可实现厚而复杂的形状

  • 粘合剂有助于处理干增强和铺层

■将嵌件整合到预制件中;

■高性能的精密成型零件:

  • 尺寸公差小

  • 各方面的表面质量良好

  • 机械性能可与高压釜的零件媲美

■空隙率<1%;

■减少步骤并降低成本:

  • 无需装袋

  • 处理所用树脂最少

  • 修剪和精整工序

  • 较短的固化周期且可低压操作(通常小于7 bar)

■工序可以自动化:

  • 生产率高

  • 废料少

2.2 局限性分析

■大型零件加工比较昂贵;

■只有低粘度树脂适合RTM(0.1至1 Pa.s);

■生产率低、成本效益不高;

■工具密封不当会导致树脂泄漏;

■与最新一代的预浸料相比,除增韧的增强材料,一般韧性低。

3、RTM工艺流程

大多数RTM工艺流程包括以下步骤:

3.1、预成型

对干态增强材料进行加工以获得具有最终几何形状的预成型件,其目的是便于操作并防止在注射过程中织物打滑。

3.2、成型:

先对装有预成型坯的模具抽真空达到完全真空状态,然后将树脂注入模具中,注射过程中,树脂填充模具型腔并完全浸渍预成型坯。

3.3、固化:

加热模具,激活树脂的聚合/固化机制。

3.4、脱模:

固化完成,零件在冷却时具有足够的强度脱模。

RTM工艺主要流程图

4、RTM主要工艺设备

RTM工艺设备主要包括:

  • 注射、加热和冷却系统;

  • 平衡、真空泵和模具。

RTM工艺主要装置

(主要参考文献:Hexcel工艺技术手册)

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