Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен из литья под давлением )
Перейти к навигации Перейти к поиску


Производство композитных материалов вне автоклавов является альтернативой традиционному процессу отверждения в автоклаве под высоким давлением (промышленному), который обычно используется производителями аэрокосмической отрасли для производства композитных материалов . Вне автоклава (OOA) - это процесс, который достигает того же качества, что и автоклав, но с помощью другого процесса. [1]Отверждение OOA позволяет достичь желаемого содержания волокна и устранения пустот за счет помещения укладки в закрытую форму и приложения вакуума, давления и тепла с помощью иных средств, кроме автоклава. Пресс RTM - это типичный метод приложения тепла и давления к закрытой форме. В настоящее время используется несколько технологий вне автоклавов, в том числе литье смолы с переносом (RTM), литье с переносом смолы (SQRTM), вакуумное литье с переносом смолы (VARTM) и литье под давлением со сбалансированным давлением. Самый продвинутый из этих процессов позволяет производить высокотехнологичные компоненты самолетов в форме сетки.

Процессы [ править ]

Трансферное формование смолы - RTM [ править ]

Литье с переносом смолы (RTM) - это метод изготовления высокотехнологичных композитных конструкций. Процесс RTM позволяет стабильно производить композитные детали с высокой прочностью, сложной геометрией, жесткими допусками по размерам и качеством деталей, которые обычно требуются в аэрокосмической отрасли. В RTM используется закрытая форма, обычно изготавливаемая из алюминия. В пресс-форму помещается «наложение» волокна, такое как графит. Форма закрывается, герметизируется, нагревается и помещается под вакуум. Нагретая смола вводится в форму для пропитывания укладки волокон. Наличие подогрева формы и вакуума, как при вакуумном формовании смолы (VARTM).способствует потоку смолы. Затем форму выдерживают при температуре, достаточной для отверждения смолы. Современная технология RTM позволяет производить легкие детали с превосходными механическими свойствами. Обладая этими качествами, композитные материалы находят широкое применение в различных конструкционных и неструктурных приложениях, распространенных в аэрокосмической и авиационной сферах. RTM - один из методов изготовления этих композитных структур. [1] [2]

Трансферное формование с той же квалификацией (SQRTM) [ править ]

SQRTM - это метод производства композитных материалов в закрытых формах, аналогичный RTM (литье с переносом смолы). «Такой же квалифицированный» относится к этому методу впрыскивания той же смолы, которая использовалась при укладке препрега. Атрибуты «одинаковой квалификации» важны для производителя, потому что тем, кто применяет этот процесс, не нужно переквалифицировать полимерные материалы для своего производственного процесса. Процесс SQRTM: жидкое формование + препрег Что отличает SQRTM от стандартного литьевого формования смолы (RTM), так это то, что вместо преформы из сухого волокна он заменяет укладку препрега. [3]

SQRTM - это процесс RTM, адаптированный к технологии препрега. Препрег помещается в закрытую форму, и во время цикла отверждения небольшое количество смолы вводится в полость через отверстия, расположенные вокруг детали. Эта смола не проникает в ламинат, а только прижимается к краю ламината, чтобы создать гидростатическое давление на препрег, аналогично отверждению в автоклаве. Это давление аналогично автоклаву, порядка 6-7 бар (90-100 фунтов на квадратный дюйм). Гидростатическое давление сводит к минимуму образование пустот, удерживая растворенный воздух, воду и мономеры смолы в растворе в смоле. Инструмент может быть самозажимным и самонагревающимся, либо нагреваться и зажиматься прессом. Оборудование состоит из инструмента, пресса, инжектора и вакуумного насоса. [4]

Ключевые факторы в процессе SQRTM включают прецизионную механическую обработку закрытых форм, прессы высокого давления, высокий вакуум, приложенный к внутренней части инструмента, и точное управление нагревательными плитами, объемом впрыскиваемой смолы, нагревом и давлением. [ необходима цитата ]

Преимущества процесса SQRTM включают высокий уровень интеграции, жесткие допуски и использование квалифицированных препрегов. К его недостаткам можно отнести более высокую стоимость инструмента и меньшую гибкость при внесении изменений в конструкцию. [5]

RTM с вакуумной системой (VARTM) [ править ]

VARTMэто одна из трех альтернатив обработки, которые, по утверждению сторонников, могут достичь результатов аэрокосмического качества, не прибегая к отверждению в автоклаве. VARTM обозначает множество связанных процессов инфузии смол, которые в настоящее время широко используются на рынках морского транспорта, транспорта и инфраструктуры. Процессы радикально отличаются от обработки препрега тем, что армирующие волокна и материалы сердцевины укладываются в одностороннем виде и упаковываются в вакуумные мешки. Затем жидкая смола вводится через одно или несколько отверстий, стратегически расположенных в форме, и всасывается под действием вакуума через арматуру с помощью ряда встроенных каналов и / или тщательно размещенных инфузионных сред, которые способствуют смачиванию волокон. В отличие от автоклава, отверждение VARTM не требует ни высокой температуры, ни высокого давления. Сравнительно недорогая оснастка VARTM позволяет недорого изготавливать большие,сложные детали в одном кадре,[1] например, хвост на Mitsubishi Regional Jet . [6]

Формование жидкости со сбалансированным давлением [ править ]

Формование под сбалансированным давлением с использованием жидкости в качестве теплопередачи на коммерческой практике называется «быстрым шагом». Этот процесс позволяет отверждать, частичное отверждение и соединение композитных материалов . В этом процессе используется технология плавучей пресс-формы с подогревом и заполнением жидкостью, уравновешенным давлением. Технология нагреваемых плавающих форм, используемая в этом процессе, работает за счет быстрого приложения тепла к ламинату, который зажат между свободно плавающей жесткой или полужесткой формой, которая плавает в теплообменнике и окружается им.жидкость (HTF). Быстрый нагрев может привести к значительно более низкой вязкости смолы, а это, в свою очередь, позволяет достичь полного уплотнения ламината при более низких давлениях, чем те, которые используются в автоклаве. Форма и ламинат отделяются от циркулирующей HTF гибкой мембраной. Деталь, обычно находящаяся в полном вакууме, подвергается давлению жидкости до 250 кПа и может быть быстро нагрета до желаемой температуры отверждения без риска катастрофической экзотермической реакции, поскольку HTF может потреблять избыточное тепло по желанию. Затем воздух удаляется под вакуумом, ламинат уплотняется и нагревается, пока деталь не затвердеет.

Гибкая мембрана под формой прикреплена к камере давления, образуя нижнюю половину «раскладушки» или «камеры», подобной комплекту форм. Вторая гибкая мембрана соединена с второй камерой давления, создавая верхнюю половину раскладушки. Эти напорные камеры зажимаются вместе во время обработки, что позволяет сжимать ламинат, снижая при этом нагрузку на форму, поскольку она плавает в среде с уравновешенным давлением внутри HTF.

В процессе могут использоваться термореактивные термопластические препреги.(предварительно пропитанные композитные волокна) и влажная смола с сухим волокном для производства композитных деталей превосходного качества. Этот процесс вне автоклава позволяет достичь содержания пустот для аэрокосмической промышленности менее 2%, с чрезвычайно коротким временем цикла, значительно более низким давлением и меньшими затратами на рабочую силу, чем многие альтернативные системы производства автоклавов, использующие многие типичные подготовленные в автоклаве препреги. Система быстрого выхода из автоклава уникальна тем, что в ней используется полностью погруженная жидкость со сбалансированным давлением для отверждения, что позволяет пользователю остановить реакцию отверждения композита в любой момент цикла отверждения и, таким образом, остановить обработку всего или части ламината и либо вернуться к нему позже, чтобы завершить отверждение, либо для совместного отверждения, соединения и связывания с ним других композитов для создания более крупных деталей.

Использование жидкости для контроля температуры, в отличие от газа, обычно используемого в таких методах, как отверждение в автоклаве и печи, означает более низкое потребление энергии , более короткое время цикла и чрезвычайно точный контроль температуры детали.

Компрессионное формование препрега [ править ]

Другой способ достижения внешнего сжатия композитных деталей на основе препрега вне автоклава заключается в использовании термоусадочной ленты. Однако этот метод не обеспечивает высокое качество процессов RTM или автоклавирования, поскольку без автоклава или закрытой формы деталь должна быть отверждена в печи без давления. Эти компрессионные ленты обычно изготавливаются из полиэфирной (ПЭТ) пленки. Термоусадочная лента накладывается на композитную деталь перед циклом нагрева или отверждения. При нагревании лента дает линейную усадку (машинное направление). Термоусадочная лента лучше всего работает с деталями, имеющими цилиндрическое или полукруглое поперечное сечение, поскольку это позволяет ленте оказывать равномерное усилие уплотнения на поверхность детали. Примерами могут служить композитные трубы для авиакосмической промышленности, ветроэнергетики, потребительских товаров для спорта и т. Д.Термоусадочная лента позволяет обрабатывать эти детали без необходимости отверждения под действием тепла и давления автоклава.

Библиография [ править ]

  • Роберт М. Джонс (1999). Механика композиционных материалов (2-е изд.). Тейлор и Фрэнсис. ISBN 9781560327127.
  • Аутар К. Кав (2005). Механика композиционных материалов (2-е изд.). CRC. ISBN 0-8493-1343-0.
  • Справочник по полимерным композитам для инженеров Леонарда Холлауэя, опубликованный издательством Woodhead Publishing в 1994 г.
  • Мэтьюз, Флорида, и Роулингс, Р. Д. (1999). Композиционные материалы: техника и наука . Бока-Ратон: CRC Press. ISBN 0-8493-0621-3.

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б в http://www.compositesworld.com/articles/autoclave-quality-outside-the-autoclave
  2. ^ https://www.bpf.co.uk/plastipedia/processes/Resin_Transfer_Molding.aspx
  3. ^ http://www.compositesworld.com/articles/sqrtm-enables-net-shape-parts
  4. ^ http://www.jeccomposites.com/news/features/rtm-infusion/highly-integrated-structure-manufactured-one-shot-prepreg-ud-tape Cedric De Roover и Bertrand Vaneghem, SABCA (опубликовано в январе – феврале 2011 - Журнал JEC № 62)
  5. ^ HPJ de Vries, Разработка типовых композитных коробчатых структур с преформами из препрега и RTM, NLR-TP-2002-019, Национальная аэрокосмическая лаборатория NLR, Амстердам, январь 2002 г.
  6. ^ Перретт, Брэдли. « Программа испытаний MRJ, представленная как прототип » Неделя авиации и космических технологий , 27 октября 2014 г. Дата доступа: 25 октября 2014 г. Архивировано 25 октября 2014 г.