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RTM成型工艺解析与生产注意事项RTM成型工艺与分类1.RTM所谓闭模成型工艺就是在阴、阳模闭合的情况下成型复合材料构件的工艺方法。
SMC、BMC模压、注射成型、RTM、VEC技术都属闭模成型工艺。
由于环境法的制定和对产品要求的提高使敞模成型复合材料日益受到限制，促使了闭模成型技术的应用，近年来尤其促进了RTM技术的革新和发展。
2.RTM的类型RTM工艺,即树脂传递模塑工艺,是一种新型的模压成型方法。
它具有模具造价低、生产周期短、劳动力成本低、环境污染少、制造尺寸精确、外形光滑、可制造复杂产品等优点。
40年代来，该工艺是为适应飞机雷达罩成型而发展起来的。
目前，RTM成型工艺己广泛应用于建筑、交通、电讯、卫生、航天航空等领域。
下面介绍几种RTM技术。
1）RTM，树脂传递模塑。
该技术源自聚氨酯技术，成型时关闭模具，向预制件中注入树脂，玻纤含量低，约20-45%。
2）VARIT，真空辅助树脂传递注塑。
该技术利用真空把树脂吸入预制件中，同时也可压入树脂，真空度约10-28英寸汞柱。
3）VARTM，真空辅助树脂传递注塑。
制品孔隙一般较少，玻纤含量可增高。
4）VRTM，真空树脂传递模塑。
5）VIP，真空浸渍法。
6）VIMP，可变浸渍塑法。
树脂借助真空或自重移动，压实浸渍。
7）TERTM，热膨胀RTM。
在预制件中插入世材，让树脂浸渍并对模具与成形品加热。
芯材受热膨胀，压实铺层。
利用这种压实作用，结合表面加压成型。
8）RARTM，橡胶辅助RTM。
在TERTM方法中不用芯材而用橡胶代之。
橡胶模具压紧成型品，使孔隙大大减少，玻纤含量可高达60-70%。
9）RIRM，树脂注射循环模塑。
真空与加压结合，向多个模具交替注入树脂，使树脂循环，直至预制件被充分浸透。
10）CIRTM，Co-Injection RTM。
共注射RTM，可注入几种不同的树脂，也可使用几种预制件，可利用真空袋和柔性表面的模具。
11）RLI，树脂液体浸（渗）渍。
树脂传递成型RTM制品常见缺陷及解决办法与几种常用工艺相比，RTM工艺可以生产高性能、尺寸较大、高综合度、批量中等的产品。
产品数量在1500－40000件，适于RTM工艺。
因此，RTM是一种很有前途的成型工艺。
目前，RIM工艺已广泛应用于建筑、交通、电讯、卫生、航空航天等领域。
国内引进RTM 工艺设备始于80年代，尽管引进的设备不少，但由于该工艺较年青，技术上有一定难度，产品经常出现一些缺陷，本文就RTM制品常见缺陷进行分析，以供参考。
1、产品表面局部粗糙无光泽。
RTM产品产生这种现象的主要原因是产品轻度粘模。
用手在模具上触摸，当触摸到这些部位时，手感极其粗糙。
通常产品生产一段时间后，就会出现这样的问题，这时需要及时清洗模具。
首先用水砂纸打磨模具上粗糙的部位，然后用棉丝蘸丙酮擦净整个模具，最后给模具涂覆脱模剂。
2、胶衣起皱。
胶衣起皱的主要原因是在浇注树脂之前，胶衣树脂固化不完全，浇注树脂中的苯乙烯单体溶胀脏衣树脂，产生皱纹。
因此喷涂胶衣时要注意以下几个方面：1)胶衣层厚度，通常为0.3－0.5mm或400－500g/m2，需要时可增加其厚度；2)检查促进剂的加入量和混合效率，促进剂用量一定要加足；3)待胶衣树脂完全固化后再浇注树脂。
3、漏胶。
漏胶的主要原因是模具合楼后不严密或密封垫不严密。
合模前应检查密封整是否完好，有无裂缝等，发现问题要及时更换。
合模时，模具要压紧密封垫，浇注时一旦发现漏胶应立即紧固漏胶部位周围的螺栓。
4、气泡。
从理论上分析，产生气泡的原因有四种：1)模腔内树脂固化反应放热过高，固化时间过短，因而模腔中的气体没有完全排出；2)树脂注入楼腔时带入空气过多，灌注时间内无法全部排出，甚至气泡一直居于模腔顶部，从上而下的树脂不能将其携带出去；3)树脂粘度过大，气泡在灌注时间内不能全部从产品中溢出。
而且由于树脂粘度大，流动缓慢，甚至可能刚将气泡携至产品侧面中部区(产品较高时)，从而脱模后的产品含气泡(或坑状缺胶)较多；4)树脂注入模腔的压力过大，致使气泡包容在树脂中，难以排出。
树脂传递模塑成型工艺RTM工艺的主要原理是在模腔中铺放按性能和结构要求设计的增强材料预成形体，采用注射设备将专用树脂体系注入闭合模腔，模具具有周边密封和紧固以及注射及排气系统，以保证树脂流动流畅并排出模腔中的全部气体和彻底浸润纤维，还具有加热系统，可加热固化成形复合材料构件。
它是一种不采用预浸料，也不采用热压罐的成形方法。
因此，具有效率高、投资、绿色等优点，是未来新一代飞机机体有发展潜力的制造技术。
该方法的优点是环保、形成的层合板性能好且双面质量好，在航空中应用不仅能够减少本身劳动量，而且由于能够成形大型整体件，使装配工作量减少。
但是树脂通过压力注射进入模腔形成的零件存在着孔隙含量较大、纤维含量较低、树脂在纤维中分布不匀、树脂对纤维浸渍不充分等缺陷，因此该技术还有改进潜力。
该工艺还能帮助生产尺寸精确，表面工艺精湛的复杂零件。
树脂传递模塑工艺还有一个特点是，能够允许闭模前在预成型体中放入芯模填充材料，避免预成型体在合模过程中被挤压。
芯模在整个预成型体中所占的比重较低，大约在0-2%之间。
下表是一些常见RTM成型产品的缺陷问题和解决办法。
粗纱、硬度大再选牌号邹折玻璃纤维流动错位用对预成型坯粘结剂有效的粘结剂，减慢注入速度玻璃纤维类型质量不好选择质量好的玻纤挠曲变形脱模时固化不完全促进树脂固化，用补强材料提高刚度使用矫正夹具树脂固化收缩使用低收缩剂，使用填料RTM工艺成功事例：图：ASC – II桨叶通过美国联邦航空局的认证，成功运用于派珀飞机上（Piper Matrixaircraft），ASC – II桨叶同样适用于Cirrus的SR - 22和其他通用航空飞机。
来源：派珀飞机公司Hartzell公司使用自有设计软件--PROP Code和ANSYS公司开发的有限元分析（FEA）软件对桨叶上应力的分配进行分析和设计，然后用另一个内部开发程序来生成ASC - II复合层压结构。
汉克将这种泡沫夹芯三明治结构设计描述为单体横造结构。
RTM成型工艺原理及其特点诎拐,RTM成型工艺原理及其特点FRP的用途和成果,向材料工程师和制品设计工程师们介绍了许多有关制品设计,降低制品成本,提高生产效率的新概念.然而,环境保护法规的要求日益严格,这迫使复合材料制品制造者们努力寻求有害物质散发量最小的生产工艺.七十年代初期就发明了树脂注射模塑(Resininjectionmoulding)简称RIM的闭模成型工艺,但由于当时许多技术问题没有解决,如生产效率低,纤维织物浸润性差,气泡排不尽,树脂流动有死角,影响制品质量,故该工艺诞生不久即无人问津,材料专家们的注意力又转向SMC和BMC的模塑成型工艺.现在这二种成型工艺(sMC,BMC)发展已相当成熟,应用也非常广泛,但此二种成型工艺,其最大的缺点是设备投赍大,少则数百五多则数千万元一条生产线,增强材料多为短切乱纤维,不能按设计要求进行铺设.在此期间,由于热塑性塑料加工中的反应注射成型方法和工艺技术的发展,其英文缩写亦称为RIM.八十年代中期,由于FRP材料在汽车制造业中得到进一步的发展,用SMC或BMC成型FRP汽车配件虽然可得到二面光的美观的制品.生产效率也很高, 但材料强度低不适宜制造车身等大型构件, 而手糊成型生产效率低,环境污染严重,劳动强度太,急需发展一种无污染的'高效的闭模模塑成型技术,所以树脂注射模塑成型工艺又重新被人们提了出来.为了区别于热塑性塑料的反应注射成型.故改名为树脂传递模塑成型(ResintransfermoMing)简称RTM.它是所有闭模模辍工艺中功能最多盒,汽车保险杠引擎盖,到直径6米的天线反射罩,10米长的FRP游艇壳体;从简单的手推车车身,到复杂的小汽车,面包车整体车身及高性能复合材料绪构构件(如飞机辅翼托架,垂直尾翼.汽车主车架.底盘等)均可用RTM工艺制造.RTM工艺经过近五年的研究和发展.在工业发达国家如英,美,德.法,瑞典已发展到相当成熟的程度,应用也非常普遍.有取代手糊成型和SMC成型的趋势,该工艺系统目前正日趋完善.生产效率在不断提高的过程中,目前已达到每30分钟制造一个制品的程度,将来有可能实现FRP制品形状不受限制,铺层随意设计的机械化,自动化生产工艺线. 在我国该工艺的研究仅处于开始阶段,有些单位引进了RTM注射机,但预成型技术,原材料,FRP模具制造技术还不配套,亦未能发挥作用.二.RTM工艺原理树脂传递模塑(RTM)T艺是闭模模塑工艺之一,其工艺原理较为简单.如图所示:图1RTM工艺原理气口下模9在RTM工艺中.树脂(加引发剂和促进剂)注入已闭合.已铺放增强纤维织物的模具里,不需要加压.不需要外部加热,仅给模具内表面通电数分钟.待几十分钟固化后脱模,便成型双面光洁,尺寸稳定性好的FRP制品.制品脱模后稍加修整即可. RTM工艺最后成功的因素有:(1)RTM设备的有效性和简易性.(2)树脂配方的多样性,所有低粘度高韧性,快速固化树脂均可用于RTM工艺.(3)对模具要求的理解,可用FRP模具.(4)更多的可供选择的增强材料及预成型技术.(5)辅助设备的发展.RTM工艺不是简单的一种工艺方法或设备,它是一种新的成型工艺系统,根据发展,分为如下几个发展阶段:普通RTM工艺:它由注射机和对模组成,增强材料采用纤维毡纤维织物或预成型纤维型坯铺放在下模里,上模与下模闭合夹紧.模具一般采用FRP制造,可通电加热,树脂催化剂,促进剂在混合器中均匀混合后由泵输送注入模具内.注射压力一般为O.5～10?1.5kg/cm,注孔按制品形状和尺寸可由1个至多个.上下模具需用密封圈密封.关键部位开排气孔.要求模腔内的空气比树脂先从排气孔排出.这种普通RTM工艺目前有以下问题:用手工铺层,劳动强度大.生产效率低,模塑周期较长.用于汽车工业的高速R1M工艺要使RTM工艺用于高效的汽车工业中,其目标是生产效率达到每分钟1件,重量大于100kg的汽车构件,要达到此目标.(1)采用高性能低粘度快速固化树脂.(2)自动化铺层的预成型技术.(3)高效率的快速注射机.(4)fl动化机械式的闹模脱模装置.用于航天航空工业的RTM工艺用予航天航空领域的FRP制品有以下的特点:高强度高刚度,耐高温,重量轻等特点,RTM工艺要适用该工业,工艺系统作以下改变:①特种树脂开发;②特种模具设计,使它容易嵌入金属预埋件;③真空辅助装置,强制排气:④提高注射压力和模温,树脂加热注射.工艺流程如下:RTM工艺流程图三,RTM工艺系统组成部份及技术关键RTM成型工艺系统包括以下四大部份:1.增强材料预成型系统:当前世界上高效生产汽车.飞机,船体等大型高性能复合材料(FRP)构件最有前途的成型工艺是树脂传递模塑(RTM)T艺和结构反应注射模塑(SRIM)T艺.这两种工艺都要求需要高效率的成型增强材料型坯的铺层技术.这是RTM走上工业化,自动化生产的关键.增强材料预成型工艺大致有以下五种:(1)手工铺层(2)编织法(3)针织法(4)热成型连续原丝毡法(5)预成型定向纤维毡.从低成本高效率的角度分析,后二种方法适合RTM和SRIM,尤其是预成型定向纤维毡技术具有较好的渗透性和耐冲刷性.充模较容易.也是最经济的方}.普通定向纤维成型技术是通过具有水平轴的4站圆盘传送机组成.第一站短切纤维和粘结剂按一点方向一起喷射到预成型筛上.第二站烘干粘结剂.第三站型坯脱模.第四站型坯装人RTM模内.目前国外已实现用机器人操作的自动化增强材料预成型坯生产系统.2.树脂注射系统树脂注射系统通称为RTM机,它包括加热恒温系统.混合搅拌器.三种组份计量泵以及各种自动化仪表(如注射压力自控器.模塑周期计算器,树脂腔凝计时器等).整个注射系统装在有轮的平板上,非常小巧.移动方便.3.RTM的模具系统RTM所用的模具一般均采用自热式玻璃钢模,其内表面用高性能特种导热胶农树脂翻造,使用寿命可达1万次.模内有通电加热元件.接着绝热层.强度层.整体刚度结构组成.模具内预埋有多个注射孔,树脂流道和排气孔,密封圈等组成.对RTM模具的要求:(1)保证制品尺寸,形状的精度要求,以及上下模的匹配精度.表面达到A级光洁度.(2)具有夹紧和顶开上下模的装置及制品脱模装置.(3)具有足够的强度和刚度在0.5--1.5kg/cn1的注射压力下不损坯,不变形.(4)可通电加热,能经受85℃～I20℃,一万次的热冲击.不开裂,不变形.(5)具有较长使用寿命,至少安全生产三千只制品.(6)具有合理的注射孔,流道,排气孔,密封设计.保证树脂流满模腔.制品无气泡.无疵点,不溢出树脂.(7)上下模密封性能好,除制品边缘外.模内树脂漏损率<1‰能排尽模内空气.(8)成本要低廉.4.测量控制系统模具内预埋有各种探头和传感器,用以测量控制模具内温度分布.树脂流速及充满情况,树脂固化程度……等.四,RTM工艺特点1.树脂,引发剂,促进剂从储存罐经精确计量后密封输送到闭模中,对环境无污染,对工作者身体无伤害.2.对模成型,制品尺寸稳定.双面光洁.3.不需要庞大复杂的成型设备,就可以翻造复杂的大型构件,设备投资少.即使引进大流量(每分钟注射量达50kg)快速RTM机.仅5万美元左右,同样用SMC工艺.设备投资在100万美元以上.4.成型压力低.可用0.5--1.5kg/cm的注射压力,故可用玻璃钢模具.模具费低.仅为金属模的1/10～1/30.且容易预埋金属嵌件.5.在FRP模具内表层可夹人加热原件,通电加热,生产效率达到手糊的10 (下转第21页)】1?使用维纳斯一加斯默的RTM注射阀还可进行多口注射,与单口注射相比,它以更低的模压更快地充人模腔.维纳斯一加斯默的RTM注射阀是固定在模具上的,而泵送管又直接连在注射阀上.RTM注射阀可以进行遥控操作并正在取代以往用手动方式处理混合头和静态混合管的旧方法.使用这种注入阀不再需要操作人员攀爬模具或在操作时施加模压,它也允许操作人员在启动注人阀的时候监督泵送系统的工作情况.维纳斯一加斯默还研制了一种精密的微调控制系统,它可以显示树脂和催化剂的流量以及混合比例,同时还有模压和温度,而所有参数都可以输人到工艺统计控制软件中.一个设计良好的工艺统计控制程序可以在设备出故ll/~"及时发现,从而可以极大地避免由于产品返工造成的损失.装备上RTM的泵送系统.并配上正确的计算机控制程序,就基本上消除了影响产品质量的主要因素,从而达到零缺陷这一生产标准.由于树脂处理和增强材料的预成型都实现了完全自动化,因此在年产20,000件至30,000件这一生产规模上,从规模成本角度看,RTM完全可以和sMc竞争.预计不远的将来,这一规模经济产量可以上升到5O.00o件/年.在以往的四十多年,维纳斯一加斯默倾尽全力追求工艺的完美,并欣然为众多成功的大型RTM模制厂家,如波音公司,洛克维克公司和DodgeViper汽车外壳的生产厂家等提供其优良设备和服务.九四年七月(上接第8页)7.J.S.Hayward.B RubberProcessing11(1989)191Harris,PlasticsandandApplications8.J.S.Hayward.B.Ha州s,SAMPEJour—hal,26(3)(1990)39--469.FrankC.Robertson,BritishPolymer Journal20r1988)4l7—42910.M.J.OWel1.V.Middleton,etal,Plastics andRubberProcessingandApplications 12(1989)22卜_225l1.Anon.,PlasticsTechno1.,(May1979)34 12.沈开猷编不饱和聚酯及其应用化学工业出版社】982(上接第l1贾)一15倍,为SMC的1/4倍,目前正在进一步改进工艺技术,以达到SMC的生产效率.模具不需要整个加热.节省成型能源. 根据目前生产汽车外壳和电视卫星天线,RTM成型工艺参数:成型温度:8O～12d℃注射压力:O.5～1.5kg/cm注射量:15kg/min～50kg/rain生产效率:20～50件/天.是当今制造结构复合材料大型异型构件,最好性能最有发展前途的成型工艺. 参考文献略21?。
复合材料真空灌注-RTM成型⼯艺及应⽤概述真空辅助树脂灌注成型⼯艺(VacuumAssisted Resin Infusion Molding)简称VARIM⼯艺，是在RTM(Resin Transfer Molding)⼯艺基础上发展起来的⼀种⾼性能、低成本的复合材料成型⼯艺。
⾃80年代末开发出来，VARIM⼯艺作为⼀种新型的液体模塑成型技术(Liquid Composite Molding，简称LCM)，得到了航空航天、国防⼯程、船舶⼯业、能源⼯业、基础结构⼯程等应⽤领域的⼴泛重视，并被美国实施的低成本复合材料计划(Composite AffordabilityInitiative，简称CAI)作为⼀项关键低成本制造技术进⾏研究和应⽤。
如图1所⽰，VARIM⼯艺的基本原理是在真空负压条件下，利⽤树脂的流动和渗透实现对密闭模腔内的纤维织物增强材料的浸渍，然后固化成型。
VARIM⼯艺的基本流程包括：(a) 准备阶段。
包括单⾯刚性模具的设计和加⼯、模具表⾯的清理和涂覆脱模剂、增强材料(纤维织物、预成型件、芯材等)和真空辅助介质(脱模介质、⾼渗透导流介质、导⽓介质等)的准备等。
(b) 铺层阶段。
在单⾯刚性模具上依次铺设增强材料、脱模布、剥离层介质、⾼渗透导流介质、树脂灌注管道、真空导⽓管道等。
(c) 密封阶段。
⽤密封胶带将增强材料及真空辅助介质密封在弹性真空袋膜内，并抽真空，保证密闭模腔达到预定的真空度。
(d) 灌注阶段。
在真空负压下，将树脂胶液通过树脂灌注管道导⼊到密闭模腔内，并充分浸渍增强材料。
(e) 固化阶段。
继续维持较⾼的真空度，在室温或加热条件下液体树脂发⽣固化交联反应，得到产品预成型坯。
(f) 后处理阶段。
包括清理真空袋膜、导流介质、剥离层介质、脱模布等真空辅助介质和脱模修整等，最终得到制品。
图1 真空辅助模塑成型(VARIM)⼯艺⽰意图和传统的开模成型⼯艺以及RTM⼯艺相⽐，VARIM⼯艺具有以下优点：(1) 模具成本低。
RTM制品常见缺陷及其对策
李彩球;刘晓惠
【期刊名称】《玻璃钢/复合材料》
【年(卷),期】2002(000)003
【摘要】本文主要阐述了RTM制品缺陷产生的原因及其解决方法.
【总页数】3页(P41-43)
【作者】李彩球;刘晓惠
【作者单位】北京玻璃钢研究设计院,102101;北京玻璃钢研究设计院,102101【正文语种】中文
【中图分类】TQ32
【相关文献】
1.注塑制品的常见缺陷及消除 [J], 李鹏
2.RTM零件常见缺陷及处理方法 [J], 杨文举;闫宝强;车剑昭
3.浅析注射成型塑料制品常见缺陷及解决方法 [J], 吴燕华; 王宏霞; 朱芬芳; 蒋金金
4.浅析注射成型塑料制品常见缺陷及解决方法 [J], 吴燕华; 王宏霞; 朱芬芳; 蒋金金
5.塑料成型加工实用技术讲座(第二讲) 注塑制品常见的缺陷及对策 [J], 李海梅;高峰;申长雨
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高国强 薛忠民(北京玻璃钢研究设计院 102101)摘要: 本文全面分析了R T M工艺过程中缺陷产生的原因,并讨论了如何根据缺陷的特征找出问题的根源。
关键词: RT M 缺陷1 概述RTM工艺是一种采用对模制造聚合物基复合材料的工艺。
将反应性的热固性液态树脂注入含有干纤维预成型体的模腔中,浸润纤维,同时将模腔中的空气排出。
树脂充满模腔,开始固化。
RT M工艺可用于生产轻质、高强和具有复杂几何形状的聚合物基复合材料制品,具有很大的发展潜力。
限制RTM工艺广泛应用的障碍之一是由于树脂注入过程中空气的陷入,导致难以连续一致地生产高强度和高表面质量的复合材料制品。
缺胶、微孔和浸润不良使复合材料制品质量、性能下降。
有资料表明,当微孔含量增加1%,机械性能如层间剪切强度、弯曲强度和弯曲模量下降将超过5%[1、2]。
微孔还使复合材料的耐候性和疲劳性能下降,同时增加了材料对气候和潮湿的敏感性。
因此控制微孔含量(孔隙率)是非常重要的。
其它问题还包括制品尺寸不精确,芯材在模腔中的移动,富树脂区,以及表面质量不佳等等。
影响缺陷产生的因素是多方面的,如原材料的性质、界面、温度、注射压力、真空条件等,有时候多种因素综合作用,使得很难查找产生缺陷的主要原因。
2 RT M工艺过程中缺陷产生原因的调查在问题调查之前,第一步是定义这个问题,在这个过程中要保证问题的真实性。
问题通常用产品质量的变化来定义,虽然绝对质量水平没有变化,检查原则的改变可能会导致不同的结果。
其它类型的问题也可能存在,如注射机的故障或模具的损坏。
例如,如果具有连续流动速率的注射机器在使用,设备没有压力保护,树脂的粘度由于某种原因上升(或增强材料渗透率下降),机器仍以同样的速度注入树脂,可能会导致工艺时间不明显的改变或产品质量的变化。
另一方面注入压力会升得很高,影响密封件的寿命,也许还会影响到树脂混合比例(如果密封开始泄露),或者导致纤维冲刷,在极端的情况下,使模具型面发生严重变形,模具被损坏。
这时,检查工艺记录,几乎不可能发现问题的根源。
但如果使用前检查了粘度(或测试了渗透率),并作了记录,这个问题就很容易判断。
缺乏这些记录,诊断将非常困难。
2 1 缺陷产生原因调查的原则首先检查所有的工艺记录,确认原材料性质、工艺条件是否发生了变化。
从表象寻找根本原因需要许多证据,我们采取的解决办法是,保持足够的相关记录,包括使用的材料特性,工艺参数和要求的产品质量。
这通常被认为是过于繁杂的作法,但非常简单的检查经常会得出有用的结论,例如落球式粘度计并不是高精密度的仪器,费用低,易操作,耗时少;杯式粘度计,使用也很简便,这些手段虽然简易,但非常能说明问题。
再如,纤维的渗透率可以用靶环法来表征,所需设备简单,却可以直观的反映树脂在纤维中的渗透情况。
假设检查所有可用记录并未发现任何改变,可以考虑是工艺的改变导致产品质量变化。
第二步将是严格监控操作工艺过程,使用作业指导书和过程控制文件为向导,提高其稳定性。
在此之前,除非这些记录都可得到并且足够详细,否则问题的解决将十分困难。
这种监测包括生产阶段的所有过程:增强材料的购进、贮存和准备,铺层,注射,固化,脱模和切除飞边。
虽然,作业指导书的确反映了生产过程中的所有步骤,但值得注意的是,树脂注射过程中出现的问题不一定就是问题的根源。
最后,如果所有的工艺条件都符合要求,要考虑检查相关的生产设备,尤其是质量敏感部分。
例如,在某一生产过程中,产品质量下降到一个不可接受的水平,在线研究表明,材料没问题,过程也同样正确。
通过工艺研究,发现在较宽的范围内改变注射工艺参数,可以提高产品质量,但仍不能达到所要求的质量水平。
问题最终追溯到模具的闭合,模腔内真空度的变化导致了质量问题。
这个问题很容易改正,通过模具维护,更换真空检查设备和新的程序,FRP/CM 2001 No.2可以更准确地检查真空状态,使问题不再发生。
我们需要做的是建立一套工艺程序,通过这种工艺程序尽可能减小日常的、微小的可变因素。
2 2 常见缺陷产生原因分析(1)制品尺寸不精确制品尺寸不精确主要是由模腔尺寸不精确造成的。
模具刚度、增强材料和注射压力都会增大这种影响。
将一小块橡皮泥或胶泥置于模具型面之间,闭合模具,开模后测量其厚度,可以用来检测零压力下模腔尺寸。
将模腔尺寸、设计尺寸以及制品尺寸相比较,很容易发现原因所在。
在模具制作结束后,试模前,应检查模腔尺寸是否符合设计要求;首件制作完成后,要检查制品与设计之间的差异,以确认模具是否符合要求。
如果通过降低注入压力(或提高真空度),可以使尺寸在公差范围内,说明模具刚度不够。
最理想的解决办法是强化模具刚度。
(2)制品表面质量差模具表面质量不高和脱模剂涂刷不良都会使制品表面质量下降。
除此之外,对于收缩率高的不饱和聚酯树脂,如果固化没有控制,制品表面将会产生气泡。
当树脂固化收缩时,产品在某一点可能会从模具表面脱离,这部分的表面会变得凸凹不平,比较部件两面;如果表面一面很好,另一面较差,这种原因可能性最大。
使模具一面温度略高于另一面,强制一面先固化,通常可以解决这个问题。
(3)过早凝胶过早凝胶可能是由下列原因产生:注射机计量不准、树脂混合不均或注射时间过长,厚度方向上的放热,或者模具温度控制不准。
(4)固化不均固化不均或不固化与2 2 3的原因类似,除此以外,固化剂对潮湿很敏感,如果保存条件不良可能会导致使用时树脂固化不完全。
在某些情况下,也可能是树脂混合和计量设备出现了问题,如树脂泵或固化剂泵密封不好、单向阀不能完全打开。
(5)浸润不良浸润不良可能是由于树脂与增强材料相容性差。
在这种情况下,一些区域随机毡的粘接剂,会在树脂完全浸润纱束前被润解.如果固化太快,在工艺过程结束前发生凝胶,以及由于铺层不良或增强材料铺层设计不好,使局部纤维含量过高,都可能产生不完全浸润现象。
(6)芯材移动注射时芯材的移动是由于流动的不稳定性引起的,可通过在芯材上开孔来解决,或确保加在芯材上的闭合压力远大于该处树脂的压力。
增强材料的移动如纤维的冲刷也是由于合模压力相对于注射压力不足。
典型的纤维冲刷通常发生在随机毡中。
相似的结果,在织物厚度方向上常会看到,在这时,树脂在纱束之间形成通道。
(7)富树脂区富树脂区可能是由于模具和增强材料件几何尺寸不匹配造成的。
当使用刚性模具时,增强材料在合模时受到力的作用,发生变形,与模腔壁间形成间隙,就会形成富树脂区,如图1箭头所示。
而且,这种情况会破坏流动前锋,造成其它地方空气的陷入。
注口处由于高的注射压力也容易产生富树脂区。
图1 增强材料变形产生富树脂区图2 注入口处的富树脂区图3 模具变形(8)脱模困难脱模剂的选择或使用不当可能引起脱模困难。
应当注意的是使用过量的脱模剂会导致不良的脱模性能。
其它潜在的原因如模具刚度不足导致过度的形变,制品几何形状发生了改变,如图3所示。
(9)制品分层制品的分层一般发生在厚的制品中,减缓固化速度对防止制品分层有所帮助,如改变树脂的使用条件。
分层也可能是由于固化时产生的挥发物和不FRP /CM 2001 No.2良的排出物引起,尤其是制件放热时或在一个特定固化阶段。
通常假设当交联结构没有完全形成时半固化的树脂相对弱而韧,事实上这种假设并不完全正确,固化不完全的树脂既很弱而且缺乏韧性,很容易被撕裂发生分层。
(10)孔隙最常见的缺陷类型是空气陷入或孔隙。
大部分的气泡和微孔是由于注入过程中的空气陷入造成的。
在注入阶段,一部分气泡被排出,另一部分陷入形成孔隙。
在浸润结束后,由树脂固化放热引起的压力和温度变化,可能会影响气泡和微孔的尺寸和形状。
孔隙可能会由以下一些原因引起:流动前锋不均衡,这时流动前锋可能会完全避开某一区域注入过程中树脂的流动不均衡主要原因在于机械性的阻滞、注口位置的选择不当、或存在择优的流动通道。
注入阶段,机械性的阻滞会形成孔隙,可能会在下述区域发生变化。
微孔可能在纤维束中形成,这是因为树脂宏观流动前锋速度比横向渗入纤维束的速度快,在纤维束前方形成包围,使空气陷入纤维束中。
气泡在纤维束和缝合处之间明显可见,这可能是由于纤维束和树脂界面间不规则的流动引起的。
预成型体中如果存在热塑性粘接剂,空气可能会在热塑性粘接剂和纤维界面间陷入,小球状的热塑性粘接剂改变了树脂流动前锋的方向。
这种情况下通过一些简单的办法可能会发现问题所在,例如注入一种树脂使之在注射结束前凝胶或调整工艺参数使之达到相同的效果,也可以注入少量的树脂,然后等待树脂固化,也许不十分有效。
因为当树脂被注入后,在固化开始前,将倾向于通过毛细作用扩散。
注口位置不当和择优的流动路径有时不易区分。
流动模拟技术有助于寻找更好的注入点,但一些模型在处理容易的流动路径时有些局限性。
如果注口严重错误,只能调整模具,这可能花费很高。
模具中采用高的真空度会有所帮助,但消除容易的流道是很困难的,一个在调整注口基础上的解决方案比排除所有择优流道的方案更好,如通过准确的预成型体制备和模具铺设。
树脂注入后,不充分的浸润树脂流动到某一区域后,首先对纤维束形成包绕,然后从外边缘逐步浸润纱束,取代纱束中的空气,如果在树脂流动前锋不规则,则在汇合时很容易发生包绕现象,裹入空气。
通常注入压力过高、树脂粘度较大或纤维与树脂缺乏相容性,很容易发生浸润不充分。
这些气泡倾向于在纱束中产生并沿树脂流动方向运动,可以通过过量注入树脂,使气泡排出模腔。
如果树脂在所有出口一出现就立即停止注射,气口附近的区域可能孔隙率较高。
如果流动速度很低,浸润流动占优势,有可能在纱束间形成气泡。
这种现象很难与树脂收缩引起的现象区分,它们发生在相近的区域。
提高注入速度使压力控制而不是浸润控制流动前锋可以消除这种影响,这可作为一种判断方法。
图4 不同机理产生的气泡的形状和分布纤维和树脂缺乏相容性并不是一个普遍问题。
缺乏相容性表现为不完全浸润纤维束,很容易与其它类型的气泡区分。
改变注射参数会有所帮助(如降低流动速率以允许更多的时间浸润),但唯一真正的解决办法是改变树脂或对纤维进行表面处理。
!计量或混合机器中夹带空气,包括循环过程机器中排气不充分如果在注射时由于某种原因注射设备管路中夹带空气,制品通常会存在气泡。
这种情况并不是注入大气泡,而且注入一系列小的气泡。
夹带空气可以从机理上与(2)区分。
这种情形,空气主要存在与纤维束间而且分布均匀,增加注入时间也不会发生大的改变。
高的放热温度将扩大气泡使情况更坏。
如果孔隙率随固化速度改变(或随放热峰温度),这种情况可能是最主要的原因。
∀在注射过程中,模具出现空气泄漏FRP/CM 2001 No.2模具泄漏可能会带入空气,尤其在低压或真空系统中,这种情况产生的气泡集中于纤维束间,并不在气口,不受注入时间和量的影响。
在半透明的玻璃钢制品中,通常会看到有规律的排成线的气泡,这有助于判断问题。
