复合材料真空辅助成型工艺特点
发布时间:2023-03-25 16:06浏览次数:
《复合材料真空辅助成型工艺特点》
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真空辅助成型工艺(Vacuum Assisted Resin Infusion,VARI),即真空灌注工艺(VIP)或真空辅助树脂转移模塑(VARTM),是一种新型、低成本制作复合材料大型制件的成型技术,它是在真空状态下排除纤维增强体中的气体,利用树脂的流动、渗透,实现对纤维及其织物的浸渍,并在一定的温度条件下固化,形成一定树脂/纤维比例的工艺方法。
VARI成型技术作为一种高性能、低成本的非热压罐成型技术在航空航天领域受到越来越广泛的重视,并被CAI计划作为一项关键低成本制造技术。VARI成型技术是在真空压力下,利用树脂的流动、渗透实现对纤维及其织物浸渍,并在真空压力下固化的成型方法。与传统的工艺相比,VARI成型技术不需要热压罐,仅需要一个单面的刚性模具(其上模为柔性的真空袋薄膜),用来铺放纤维增强体,模具只为保证结构型面要求,简化了模具制造工序,节省了费用,而且仅在真空压力下成型,无需额外压力,有助于降低成本。因此,其主要特点是成本低、产品孔隙率低、性能与热压罐工艺接近、适合制造大型制件等。VARI方法针对RTM方法的局限性,通过适当的工艺措施,仅在真空条件下完成结构的固化过程。该法摆脱了对热压罐设施的依赖,对大型结构而言,是一种明显具备低成本潜力的制造方法。但与其他的树脂转移方法相同,此法对树脂的流动性有较高的要求。同时,在实现高性能材料方面,低压成型工艺过程中遇到的困难会大于高压下的成型,因此,对材料力学性能的期望不能简单攀比预浸料工艺方法。对结构的设计理念要求相应的更新。VARI方法的工程化发展亟需材料、工艺和设计人员的协同配合。VARI工艺主要有以下几个方面的特点:
① 衍生自RTM工艺,基本特点与RTM相同;
② 与RTM不同,树脂流动由真空压力驱动;
③ 单面模具,另一面为真空袋,制品只有一面光滑;
④ 模具通常需要加热,满足树脂固化条件;
⑤ 机械化、自动化程度低,生产周期较长;
⑥ 生产成本低。
尽管VARI具有很多优点,但作为一种液体成型技术,在复合材料成型过程中,依然有许多难点需要解决,如对树脂流动的控制、干斑的防治以及树脂/纤维比例的一致等,需要从微观和宏观的机理上深入研究。
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