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真空导入工艺的介绍

2012-07-12 16:24
雷本祖
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  在目前的材料中,复合材料因其质轻高强而被广泛应用。针对复合材料的制造工艺也在不断的提高和创新。由起初的手糊,发展到机械化的喷射,拉挤,模压等工艺,都现在兴起的真空导入工艺,与真空导入相关的工艺还有树脂传递模塑(RTM),真空辅助RTM (VARTM),真空袋压,SCRIMP,SRIM(Structural Reaction Molding),RTI(resin film infusion)。但都有一些差别,很多文章中都介绍过,这里就不赘述了。

  1.真空导入工艺(Vacuum infusion process,VIP)

  真空导入工艺(Vacuum infusion process),简称VIP,在模具上铺“干”增强材料(玻璃纤维,碳纤维,夹心材料等,有别于真空袋工艺),然后铺真空袋,并抽出体系中的真空,在模具型腔中形成一个负压,利用真空产生的压力吧不饱和树脂通过预铺的管路压入纤维层中,让树脂浸润增强材料最后充满整个模具,制品固化后,揭去真空袋材料,从模具上得到所需的制品。VIP采用单面模具(就象通常的手糊和喷射模具)建立一个闭合系统。真空导入工艺公诸于世很久了,这个工艺在1950年出现了专利记录。然而,直到近几年才得到了发展。由于这种工艺是从国外引入,所以在命名上有多种称呼,真空导入,真空灌注,真空注射。

  2.理论

  真空导入工艺能被广泛的应用,有其理论基础的,这就是达西定律(Darcy’s Law)

  t =ℓ 2h/(2 kDP )

  t 是导入时间,由四个参数来决定。

  h-树脂粘度,从公式上可以看出所用树脂的粘度低,则所需导入时间就短,因此真空导入所用的树脂粘度一般不能太高。这样可以使树脂能够快速的充满整个模具。

  ℓ-注射长度,指的树脂进料口与到达出料口的之间的距离,距离长当然所需的时间亦长。

  DP-压力差, 体系内与体系外压力差值越大,对树脂的驱动力也越大,树脂流速越快,当然所需导入时间也越短。

  k= 渗透性,指玻纤,夹心材料等对树脂浸润好坏的参数。k值大说明浸润好,象连续毡,多向毡要比方格布,短切毡易被树脂浸润。因此为了使得树脂在增强材料被压实的情况下能方便的充满体系,一般会人为设置一些导流槽,比如在夹心泡沫上下打孔等。

  3. 优势

  在通常的手糊工艺(hand lay-up)中, 增强材料铺于模具中, 采用刷子,辊子或其它方式手工浸润增强材料。另外一种改进的方法是使用真空袋吸出手糊时积层中多余的树脂。这样提高的玻纤含量,得到更高强度和更轻的产 品,VIP相对于传统的工艺具有很多优势。

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