Δύο διαδικασίες RTM κατάλληλες για σύνθετα υλικά μεγάλης κλίμακας υψηλής απόδοσης

Η χύτευση μεταφοράς ρητίνης (RTM) είναι μια τυπική διαδικασία χύτευσης υγρού για σύνθετα υλικά με βάση την ρητίνη. Η κύρια διαδικασία αυτής της τεχνικής έχει ως εξής:

(1) Σχεδιάστε την προ -μορφοποίηση των ινών ανάλογα με τις απαιτήσεις σχήματος και μηχανικής απόδοσης του απαιτούμενου τμήματος.

(2) Τοποθετήστε την προ-σχεδιασμένη προμγραφική ίνας μέσα στο καλούπι, κλείστε το καλούπι και εφαρμόστε πίεση για να επιτύχετε το επιθυμητό κλάσμα όγκου για την προμήθεια ινών.

(3) Κάτω από τον ειδικό εξοπλισμό έγχυσης, η ρητίνη εγχέεται στο καλούπι σε μια συγκεκριμένη πίεση και θερμοκρασία για να εκδιώξει τον αέρα και να υγραίνει το σώμα των προσομοιωμένων ινών.

(4) Αφού η προ -μορφοποίηση των ινών είναι εντελώς εμποτισμένη στη ρητίνη, εφαρμόζεται μια ορισμένη θερμοκρασία για την αντίδραση σκλήρυνσης. Η διαδικασία συνεχίζεται μέχρι να ολοκληρωθεί η αντίδραση σκλήρυνσης και στη συνέχεια αφαιρείται το τελικό μέρος.

Η πίεση μεταφοράς ρητίνης είναι η κύρια παράμετρος που πρέπει να ελεγχθεί στη διαδικασία RTM. Αυτή η πίεση χρησιμοποιείται για να ξεπεραστεί η αντίσταση που συναντάται κατά την έγχυση της κοιλότητας του καλουπιού και την εμβάπτιση του ενισχυτικού υλικού. Ο χρόνος που χρειάζεται για τη ρητίνη να ολοκληρωθεί η μεταφορά σχετίζεται με την πίεση και τη θερμοκρασία του συστήματος. Ένας μικρότερος χρόνος μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της παραγωγής. Ωστόσο, εάν η ροή ρητίνης είναι πολύ μεγάλη, η κόλλα δεν μπορεί να διεισδύσει στο ενισχυτικό υλικό εγκαίρως και μπορεί να συμβεί ατύχημα λόγω της αύξησης της πίεσης του συστήματος. Επομένως, γενικά απαιτείται ότι ο ρυθμός της επιφάνειας υγρού ρητίνης αυξάνεται στο καλούπι κατά τη διάρκεια της διαδικασίας μεταφοράς δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 25mm/min. Η διαδικασία μεταφοράς ρητίνης μπορεί να παρακολουθείται παρατηρώντας την έξοδο. Γενικά, πιστεύεται ότι όταν όλες οι θύρες παρατήρησης στο καλούπι έχουν συγκολλητική υπερχείλιση και δεν απορρίπτονται άλλες φυσαλίδες και η πραγματική ποσότητα προστιθέμενης ρητίνης είναι βασικά συνεπής με την αναμενόμενη ποσότητα, η διαδικασία μεταφοράς ολοκληρώνεται. Ως εκ τούτου, πρέπει να εξεταστεί προσεκτικά η ρύθμιση της εξόδου.

Στη διαδικασία RTM, τα ενισχυτικά υλικά μπορούν να επιλεγούν από γυάλινες ίνες, ίνες γραφίτη, ίνες άνθρακα, καρβίδιο πυριτίου και ίνες αραμιδίου κλπ.

Από την άποψη της απόδοσης του προϊόντος, τα συστατικά που παράγονται από αυτή τη διαδικασία έχουν ένα κλάσμα όγκου υψηλής ίνας και μπορούν να ενισχυθούν τοπικά με ίνες ανάλογα με το συγκεκριμένο σχήμα των συστατικών, γεγονός που ευνοεί τη βελτίωση της απόδοσης των προϊόντων. Από την άποψη του κόστους παραγωγής, το 70% του κόστους των σύνθετων υλικών εξαρτημάτων προέρχεται από το κόστος κατασκευής. Ως εκ τούτου, ο τρόπος μείωσης του κόστους κατασκευής είναι ένα σημαντικό ζήτημα που πρέπει να αντιμετωπιστεί επειγόντως στην ανάπτυξη σύνθετων υλικών. Σε σύγκριση με την παραδοσιακή τεχνολογία δεξαμενών τύπου για την κατασκευή σύνθετων υλικών με βάση τη ρητίνη, η διαδικασία RTM δεν απαιτεί ακριβές δεξαμενές, γεγονός που μειώνει σημαντικά το κόστος κατασκευής. Επιπλέον, τα μέρη που παράγονται από τη διαδικασία RTM δεν περιορίζονται από το μέγεθος της δεξαμενής και το εύρος μεγέθους των εξαρτημάτων είναι σχετικά ευέλικτη, επιτρέποντας την κατασκευή μεγάλων και υψηλών επιδόσεων σύνθετων υλικών. Συνολικά, η διαδικασία RTM έχει εφαρμοστεί ευρέως και αναπτύχθηκε γρήγορα στον τομέα της κατασκευής σύνθετων υλικών και είναι υποχρεωμένη να γίνει η κυρίαρχη διαδικασία για την παραγωγή σύνθετων υλικών.

Τα τελευταία χρόνια, στη βιομηχανία παραγωγής αεροδιαστημικής, τα σύνθετα υλικά προϊόντα μετατοπίζονται σταδιακά από εξαρτήματα που δεν φέρουν φορτίο και μικρά τμήματα σε κύρια εξαρτήματα που φέρουν φορτίο και μεγάλα ολοκληρωμένα μέρη. Υπάρχει επείγουσα ζήτηση για την κατασκευή μεγάλων και υψηλών επιδόσεων σύνθετων υλικών. Ως εκ τούτου, έχουν αναπτυχθεί τεχνολογίες όπως η χύτευση μεταφοράς ρητίνης με κενό (VA-RTM) και η χύτευση μεταφοράς φωτός-ρητίνης (L-RTM).

Το καλούπι είναι η μεγαλύτερη διαφορά μεταξύ αυτών των δύο διαδικασιών. Στην επένδυση RTM, λόγω της υψηλής πίεσης έγχυσης, ένα σημαντικό μέρος του κόστους δαπανάται για το καλούπι και τη συσκευή σύσφιξης. Αυτό δεν είναι κατάλληλο για προϊόντα με μικρό όγκο παραγωγής όσον αφορά την τιμή. Η διάρκεια ζωής του καλουπιού RTM μπορεί να φτάσει πάνω από 5, 000 κομμάτια, και η απόδοση παραγωγής είναι υψηλή, καθιστώντας την κατάλληλη για προϊόντα με ετήσια παραγωγή πάνω από 2, 000 κομμάτια.

Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα του LRTM έγκειται στο χαμηλό κόστος παραγωγής μούχλας. Το κόστος είναι περίπου το ήμισυ αυτού του συμβατικού καλουπιού RTM, αλλά η διάρκεια ζωής του καλουπιού LRTM είναι χαμηλότερη από αυτή του καλουπιού RTM, καθιστώντας το κατάλληλο για προϊόντα με ετήσια παραγωγή περίπου 1, 000. Τα προϊόντα που παράγονται από τη διαδικασία LRTM μπορούν να είναι μεγαλύτερα από αυτά της παραδοσιακής RTM, συνήθως από ένα προϊόν μεγέθους καλαθοσφαίρισης σε ένα 8- μετρητή κεφαλαίου πλοίου (περίπου 25 τετραγωνικά μέτρα). Ωστόσο, αυτό δεν είναι το τελικό όριο του μεγέθους του προϊόντος. Η δυσκολία στην κατασκευή προϊόντων μικρότερα από ένα καπάκι μπάσκετ είναι η τοποθέτηση ινών, ενώ τα προϊόντα μεγαλύτερα από 8 μέτρα δυσκολεύονται να χειριστούν το ανώτερο καλούπι.

Το μειονέκτημα του καλουπιού από υαλοβάμβακα είναι η σύντομη διάρκεια ζωής της επιφάνειας του καλουπιού. Για να αποκτήσετε εξαιρετική διάρκεια ζωής μούχλας και επαναληψιμότητας των προϊόντων και ακρίβεια διαστάσεων, τα καλούπια τόσο για τις διαδικασίες LRTM όσο και για RTM πρέπει να έχουν υψηλής ποιότητας και ακριβή τμήματα. Στη διαδικασία χύτευσης σύνθετων υλικών, το κόστος της απαίτησης της τελικής επιφάνειας του προϊόντος μπορεί να φτάσει το 60% της τελικής τιμής του προϊόντος. Το σύνθετο καλούπι υλικού μπορεί να φτάσει στους 500 χρόνους χρήσης για την επιφανειακή ποιότητα της επιφάνειας της αυτοκινητοβιομηχανίας και στη συνέχεια απαιτείται η επεξεργασία επιφάνειας μούχλας. Μία μέθοδος για την αύξηση της ζωής είναι η χρήση αντικειμενικών επιφανειών καλουπιών (πρώην αλλαγμένα δέρματα καλουπιών), όπως η πατενταρισμένη τεχνολογία ZIP RTM της JHM Technologies, οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο για τις διαδικασίες RTM όσο και για τις διαδικασίες LRTM. Χρησιμοποιώντας τις επιφάνειες που μπορούν να αντικατασταθούν για να αντικαταστήσουν τις ευάλωτες επιφάνειες μούχλας, η διάρκεια ζωής και η ποιότητα του καλουπιού μπορούν να επεκταθούν και η διάρκεια ζωής του καλουπιού μπορεί να φτάσει τα 8, 000-10, 000 φορές. Όταν χρησιμοποιείτε αρκετές επιφάνειες που μπορούν να αντικατασταθούν ταυτόχρονα, καθώς η κόλλα μπορεί να εφαρμοστεί άμεσα και να θερμαίνεται στην επιφάνεια του καλουπιού που μπορεί να αντικατασταθεί έξω από το καλούπι, η απόδοση παραγωγής βελτιώνεται σημαντικά.