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RTM工艺在线监控的研究

宋修宫  
【摘要】:树脂传递模塑成型工艺(简称RTM)适宜整体构件的批量化生产,已成为先进复合材料低成本的发展方向,预计RTM技术将成为二十一世纪复合材料的主导成型工艺之一。由于RTM技术是一种具有复杂纤维/树脂流动浸润机理的闭模成型工艺,观察不到内部的信息,有必要对树脂在模腔内的流动及固化过程进行实时在线检测,以获得模腔内部的各种信息,达到优化工艺的目的。 本文对RTM的发展现状做了简要的综述,并根据国内外的研究发展现状,对RTM工艺中树脂的流动和固化过程进行了实时在线监控。主要研究了不饱和聚酯的粘度随温度的变化特性,以及工艺参数和材料参数的改变对RTM成型工艺过程的影响,并对树脂在模腔内的流动进行了模拟;树脂固化部分主要研究了不同温度、纤维含量及纤维织物形式等情况下,固化反应过程中温度变化、不同温度下的离子导电率、不同的纤维含量对介电性能的影响以及不同织物形式的玻璃纤维对离子导电率的影响等。 实验发现,RTM各工艺参数对树脂在模腔内的流动具有很大影响,并且各工艺参数之间是相互影响的;低压注射时,纤维束内的流动明显超前,这是纤维束内毛细作用力比较大的结果;通过软件可以实现充模过程的模拟、实现工艺的优化,与实际过程具有很好的吻合性。温度对树脂固化反应的影响较大,较高的温度加快了固化反应,离子导电率变化也较快;纤维含量较高的固化反应过程较快,离子导电率变化大,复合材料的介电常数较高;随着纤维含量的增加,温度升幅较小,但达到极值后温度开始明显下降:不同纤维具有不同的介电常数,与方格布相比,复合毡对离子导电率的影响较大。 本文对RTM成型过程进行系统研究与在线监控,其研究成果为提高RTM工艺的可靠性、突破RTM工艺的技术难点和关键、实现RTM工艺的优化具有重要意义,同时为高性能、低成本、智能结构一体化先进复合材料的成型加工提供了实践指导。


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