El proceso de moldeo por transferencia de resina (RTM) es un proceso típico de moldeo líquido para materiales compuestos a base de resina reforzada con fibra, que incluye principalmente:
(1) Diseñar preformas de fibra de acuerdo con la forma y los requisitos de rendimiento mecánico de los componentes requeridos;
(2) Colocar la preforma de fibra prediseñadas en el molde, cerrar el molde y comprimirlo para obtener la fracción de volumen correspondiente de la preforma de fibra;
(3) Con equipo de inyección especializado, inyectar resina en el molde a una determinada presión y temperatura para eliminar el aire y sumergirla en la preforma de fibra;
(4) Después de sumergir completamente la preforma de fibra en resina, la reacción de curado se lleva a cabo a una temperatura determinada hasta que se completa la reacción de curado y se extrae el producto final.
La presión de transferencia de resina es el principal parámetro que debe controlarse en el proceso RTM.Esta presión se utiliza para superar la resistencia encontrada durante la inyección en la cavidad del molde y la inmersión del material de refuerzo.El tiempo que tarda la resina en completar la transmisión está relacionado con la presión y la temperatura del sistema, y un tiempo corto puede mejorar la eficiencia de la producción.Pero si el caudal de resina es demasiado alto, el adhesivo no puede penetrar el material de refuerzo a tiempo y pueden ocurrir accidentes debido a un aumento en la presión del sistema.Por lo tanto, generalmente se requiere que el nivel de líquido de resina que ingresa al molde durante el proceso de transferencia no aumente más rápido que 25 mm/min.Supervise el proceso de transferencia de resina observando el puerto de descarga.Generalmente se supone que el proceso de transferencia se completa cuando todos los puertos de observación en el molde tienen un desbordamiento de pegamento y ya no liberan burbujas, y la cantidad real de resina agregada es básicamente la misma que la cantidad esperada de resina agregada.Por lo tanto, se debe considerar cuidadosamente la configuración de las salidas de escape.
Selección de resina
La selección del sistema de resina es la clave del proceso RTM.La viscosidad óptima es 0,025-0,03 Pa • s cuando la resina se libera en la cavidad del molde y se infiltra rápidamente en las fibras.La resina de poliéster tiene una baja viscosidad y se puede completar mediante inyección en frío a temperatura ambiente.Sin embargo, debido a los diferentes requisitos de rendimiento del producto, se seleccionarán diferentes tipos de resinas y su viscosidad no será la misma.Por lo tanto, el tamaño de la tubería y el cabezal de inyección deben diseñarse para cumplir con los requisitos de flujo de componentes especiales adecuados.Las resinas adecuadas para el proceso RTM incluyen resina de poliéster, resina epoxi, resina fenólica, resina de poliimida, etc.
Selección de materiales de refuerzo.
En el proceso RTM, se pueden seleccionar materiales de refuerzo como fibra de vidrio, fibra de grafito, fibra de carbono, carburo de silicio y fibra de aramida.Se pueden seleccionar variedades según las necesidades de diseño, incluidas fibras de corte corto, tejidos unidireccionales, tejidos de múltiples ejes, tejido, tejido de punto, materiales centrales o preformas.
Desde la perspectiva del rendimiento del producto, las piezas producidas mediante este proceso tienen una alta fracción de volumen de fibra y pueden diseñarse con refuerzo de fibra local de acuerdo con la forma específica de las piezas, lo que resulta beneficioso para mejorar el rendimiento del producto.Desde la perspectiva de los costes de producción, el 70% del coste de los componentes compuestos proviene de los costes de fabricación.Por tanto, cómo reducir los costes de fabricación es una cuestión importante que debe resolverse urgentemente en el desarrollo de materiales compuestos.En comparación con la tecnología tradicional de tanque de prensado en caliente para fabricar materiales compuestos a base de resina, el proceso RTM no requiere cuerpos de tanque costosos, lo que reduce en gran medida los costos de fabricación.Además, las piezas fabricadas mediante el proceso RTM no están limitadas por el tamaño del tanque y el rango de tamaño de las piezas es relativamente flexible, lo que puede fabricar componentes compuestos grandes y de alto rendimiento.En general, el proceso RTM se ha aplicado ampliamente y se ha desarrollado rápidamente en el campo de la fabricación de materiales compuestos y está destinado a convertirse en el proceso dominante en la fabricación de materiales compuestos.
En los últimos años, los productos de materiales compuestos en la industria de fabricación aeroespacial han pasado gradualmente de componentes que no soportan carga y componentes pequeños a componentes que soportan carga principal y grandes componentes integrados.Existe una demanda urgente para la fabricación de materiales compuestos de gran tamaño y de alto rendimiento.Por lo tanto, se han desarrollado procesos como el moldeo por transferencia de resina asistido por vacío (VA-RTM) y el moldeo por transferencia de resina ligera (L-RTM).
Proceso de moldeo por transferencia de resina asistido por vacío Proceso VA-RTM
El proceso de moldeo por transferencia de resina asistido por vacío VA-RTM es una tecnología de proceso derivada del proceso RTM tradicional.El proceso principal de este proceso es utilizar bombas de vacío y otros equipos para aspirar el interior del molde donde se ubica la preforma de fibra, de modo que la resina es inyectada en el molde bajo la acción de la presión negativa del vacío, logrando el proceso de infiltración de la preforma de fibra, y finalmente solidificarse y formarse dentro del molde para obtener la forma requerida y la fracción de volumen de fibra de las piezas de material compuesto.
En comparación con la tecnología RTM tradicional, la tecnología VA-RTM utiliza bombeo de vacío dentro del molde, lo que puede reducir la presión de inyección dentro del molde y reducir en gran medida la deformación del molde y la preforma de fibra, reduciendo así los requisitos de rendimiento del proceso para equipos y moldes. .También permite que la tecnología RTM utilice moldes más livianos, lo que resulta beneficioso para reducir los costos de producción.Por lo tanto, esta tecnología es más adecuada para la fabricación de piezas compuestas de gran tamaño. Por ejemplo, la placa compuesta tipo sándwich de espuma es uno de los componentes grandes comúnmente utilizados en el campo aeroespacial.
En general, el proceso VA-RTM es muy adecuado para preparar componentes compuestos aeroespaciales grandes y de alto rendimiento.Sin embargo, este proceso todavía está semimecanizado en China, lo que resulta en una baja eficiencia de fabricación del producto.Además, el diseño de los parámetros del proceso depende principalmente de la experiencia y aún no se ha logrado un diseño inteligente, lo que dificulta el control preciso de la calidad del producto.Al mismo tiempo, muchos estudios han señalado que se generan fácilmente gradientes de presión en la dirección del flujo de resina durante este proceso, especialmente cuando se usan bolsas de vacío, habrá un cierto grado de relajación de presión en la parte frontal del flujo de resina, lo que afectan la infiltración de resina, provocan la formación de burbujas dentro de la pieza de trabajo y reducen las propiedades mecánicas del producto.Al mismo tiempo, la distribución desigual de la presión provocará una distribución desigual del espesor de la pieza de trabajo, lo que afectará la calidad de la apariencia de la pieza de trabajo final. Este también es un desafío técnico que la tecnología aún debe resolver.
Proceso de moldeo por transferencia de resina ligera Proceso L-RTM
El proceso L-RTM para moldeo por transferencia de resina liviana es un nuevo tipo de tecnología desarrollada sobre la base de la tecnología de proceso tradicional VA-RTM.Como se muestra en la figura, la característica principal de esta tecnología de proceso es que el molde inferior adopta un molde metálico u otro molde rígido, y el molde superior adopta un molde liviano semirrígido.El interior del molde está diseñado con una estructura de doble sellado, y el molde superior se fija externamente mediante vacío, mientras que el interior utiliza vacío para introducir resina.Debido al uso de un molde semirrígido en el molde superior de este proceso, y al estado de vacío dentro del molde, la presión dentro del molde y el coste de fabricación del propio molde se reducen considerablemente.Esta tecnología permite fabricar piezas compuestas de gran tamaño.En comparación con el proceso tradicional VA-RTM, el espesor de las piezas obtenidas mediante este proceso es más uniforme y la calidad de las superficies superior e inferior es superior.Al mismo tiempo, se puede reutilizar el uso de materiales semirrígidos en el molde superior. Esta tecnología evita el desperdicio de bolsas de vacío en el proceso VA-RTM, lo que la hace muy adecuada para la fabricación de piezas compuestas aeroespaciales con altos requisitos de calidad superficial.
Sin embargo, en el proceso de producción real, todavía existen ciertas dificultades técnicas en este proceso:
(1) Debido al uso de materiales semirrígidos en el molde superior, una rigidez insuficiente del material puede provocar fácilmente un colapso durante el proceso del molde fijo al vacío, lo que resulta en un espesor desigual de la pieza de trabajo y afecta la calidad de su superficie.Al mismo tiempo, la rigidez del molde también afecta a la vida útil del propio molde.Cómo elegir un material semirrígido adecuado como molde para L-RTM es una de las dificultades técnicas en la aplicación de este proceso.
(2) Debido al uso de bombeo de vacío dentro del molde de tecnología de proceso L-RTM, el sellado del molde juega un papel crucial en el buen progreso del proceso.Un sellado insuficiente puede provocar una infiltración insuficiente de resina dentro de la pieza de trabajo, afectando así su rendimiento.Por tanto, la tecnología de sellado de moldes es una de las dificultades técnicas en la aplicación de este proceso.
(3) La resina utilizada en el proceso L-RTM debe mantener una viscosidad baja durante el proceso de llenado para reducir la presión de inyección y mejorar la vida útil del molde.Desarrollar una matriz de resina adecuada es una de las dificultades técnicas en la aplicación de este proceso.
(4) En el proceso L-RTM, normalmente es necesario diseñar canales de flujo en el molde para promover un flujo uniforme de resina.Si el diseño del canal de flujo no es razonable, puede causar defectos como puntos secos y grasa rica en las piezas, afectando seriamente la calidad final de las piezas.Especialmente para piezas tridimensionales complejas, cómo diseñar razonablemente el canal de flujo del molde es también una de las dificultades técnicas en la aplicación de este proceso.
Hora de publicación: 18 de enero de 2024
