Вакуумное трансферное формование смолы

Вакуумное трансферное формование смолы (VARTM) или вакуумное литье под давлением (VIM) представляет собой закрытую форму из автоклава (OOA). ^{[ 1 ]} Процесс производства композита. VARTM — это вариант трансферного формования смолы (RTM), отличительной особенностью которого является замена верхней части пресс-формы вакуумным мешком и использование вакуума для облегчения потока смолы. ^{[ 2 ]} Этот процесс включает использование вакуума для облегчения потока смолы в слой волокон, находящийся внутри формовочного инструмента, покрытого вакуумным мешком. После пропитки композитную деталь оставляют отверждаться при комнатной температуре, иногда дополнительно проводят постотверждение.

Процесс

Обычно в этом процессе используется полиэфирная или винилэфирная смола низкой вязкости (от 100 до 1000 сП) вместе со стекловолоконными волокнами. для создания композита ^{[ 3 ]} Обычно этот процесс позволяет производить композиты с объемной долей волокон от 40 до 50%. ^{[ 3 ]} Соотношение смолы и волокна важно для определения общей прочности и эксплуатационных характеристик конечной детали, при этом на механическую прочность больше всего влияет тип армирования волокна. Тип используемой смолы в первую очередь определяет коррозионную стойкость, температуру теплового искажения и качество поверхности. ^{[ 4 ]} Смолы, используемые в этом процессе, должны иметь низкую вязкость из-за ограниченного перепада давления, создаваемого вакуумным насосом. Также можно использовать волокна с высокими эксплуатационными характеристиками, такие как углеродное волокно. Однако их использование менее распространено и в основном предназначено для изготовления деталей высокого класса.

Утечки воздуха

Для того чтобы VARTM мог создавать высококачественные композитные детали, крайне важно избегать утечек воздуха. Утечки воздуха могут привести к неправильному прохождению смолы через форму, а также к образованию пузырьков воздуха. Дефекты в виде пустот возникают при отверждении композита с пузырьками воздуха внутри него. Утечка воздуха может быть вызвана дефектом вакуумного мешка, неправильным наложением герметизирующей ленты или неправильным уплотнением в местах соединения шланга с вакуумным мешком.

Утечку воздуха можно обнаружить различными методами. В некоторых ситуациях пузырьки воздуха и, как следствие, утечку воздуха можно обнаружить просто путем визуального осмотра композита. Самый простой метод «изоляции утечек» предполагает мониторинг уровня вакуумного давления, чтобы определить наличие утечек воздуха. Если уровень вакуумного давления не снижается после удаления всего воздуха из формы, то можно определить отсутствие утечек воздуха. ^{[ 5 ]} Однако если бы произошло падение уровня вакуумного давления, это было бы признаком утечки воздуха. К сожалению, этот метод определения наличия утечки воздуха не позволяет определить место утечки воздуха.

Звуковое усиление также используется для обнаружения утечек. Поскольку утечки воздуха создают шум, в этом методе используется микрофон для усиления звука в динамиках или наушниках, что помогает выявить утечки. ^{[ 5 ]} Это позволяет пользователю обнаружить утечку воздуха и использовать микрофон, чтобы помочь ему найти место утечки. К сожалению, этот метод неэффективен в шумной обстановке.

Нагретый воздух также можно использовать для обнаружения утечек. В этом методе нагретый воздух пропускается через форму перед использованием вакуумного насоса. Если в технологической установке имеются утечки воздуха, горячий воздух будет выходить через утечку. Затем с помощью инфракрасного детектора можно определить, есть ли какие-либо выделения тепла на поверхности вакуумного мешка, что может указывать на наличие утечки воздуха. ^{[ 5 ]}

ВАРТМ против РТМ

И VARTM, и RTM представляют собой процессы с закрытыми формами, при которых для впрыскивания смолы в форму используется давление. Между материалами, используемыми в VARTM и RTM, мало различий: смола и волокно в основном одинаковы для обоих процессов. Следовательно, если бы такие факторы, как соотношение волокна к смоле и распределение волокон в поперечном сечении, оставались постоянными для каждого процесса, характеристики формованных деталей были бы одинаковыми. ^{[ 4 ]}

RTM использует волокнистую заготовку, помещаемую между половинками формы, тогда как VARTM использует нижнюю часть пресс-формы и вакуумный мешок с потоком смолы, вызванным использованием вакуума. RTM позволяет создавать детали малого и среднего размера, которые также могут иметь сложную форму, тогда как VARTM также может создавать очень большие детали. VARTM также имеет преимущества более низких затрат на оборудование, чем RTM. Односторонняя форма формы VARTM имеет тот недостаток, что только одна сторона композита может иметь отделку класса А. Тем не менее, детали могут быть изготовлены с отделкой класса А с обеих сторон с помощью RTM, поскольку у него есть как верхняя, так и нижняя форма.

Преимущества и приложения

Преимущество этого процесса заключается в том, что он не требует дорогостоящего автоклава, а также позволяет производить большие и сложные детали аэрокосмического класса. ^{[ 1 ]} Продукты, произведенные с использованием этого метода, широко различаются по своему применению: детали используются в транспорте, ветроэнергетике, морском транспорте, инфраструктуре и аэрокосмической отрасли. Способность этого процесса создавать большие и сложные детали позволила ему эффективно снизить производственные затраты при использовании для производства деталей, которые традиционно состоят из множества мелких компонентов. Например, компания LOCKHEED Martin Space Systems (LMSS) добилась экономии производственных затрат до 75%, когда начала производить четверть секции аппаратного отсека для ракеты Trident II D5 с использованием VARTM. ^{[ 6 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Качество автоклава за пределами автоклава? [Онлайн]. Доступно: http://www.compositesworld.com/articles/autoclave-quality-outside-the-autoclave .
^ X. Сонг, «Вакуумное трансферное формование смолы (VARTM): разработка и проверка модели», Блэксбург, Вирджиния, 2003.
^ Jump up to: ^а ^б Дж. С. Тейт, А. Т. Акинола и Д. Кабаков. Нанокомпозиты на биологической основе: альтернатива традиционным композитам. Журнал технологических исследований. 35(1). 2009. DOI: http://scholar.lib.vt.edu/ejournals/JOTS/v35/v35n1/tate.html#tate2004 .
^ Jump up to: ^а ^б Вакуумное трансферное формование смолы (VARTM) - что это такое, чем оно не является, что оно может и чего оно не может [Онлайн]. Доступно: https://www.rtmcomposites.com/process/vacuum-assisted-resin-transfer-molding-vartm .
^ Jump up to: ^а ^б ^с С.Г. Адвани, Ф.Чжоу, Дж.Б. Алмс и К.С. Корлей, «Система и метод обнаружения утечки воздуха в процессе востановления», патент США № 11 742 243, 5 ноября 2009 г.
^ Т. Стив. VARTM сокращает расходы. Армированные пластмассы. 45(5), стр. 22. 2001.

[quality-1] Jump up to: ^а ^б Качество автоклава за пределами автоклава? [Онлайн]. Доступно: http://www.compositesworld.com/articles/autoclave-quality-outside-the-autoclave .

[2] X. Сонг, «Вакуумное трансферное формование смолы (VARTM): разработка и проверка модели», Блэксбург, Вирджиния, 2003.

[Alt-3] Jump up to: ^а ^б Дж. С. Тейт, А. Т. Акинола и Д. Кабаков. Нанокомпозиты на биологической основе: альтернатива традиционным композитам. Журнал технологических исследований. 35(1). 2009. DOI: http://scholar.lib.vt.edu/ejournals/JOTS/v35/v35n1/tate.html#tate2004 .

[what-4] Jump up to: ^а ^б Вакуумное трансферное формование смолы (VARTM) - что это такое, чем оно не является, что оно может и чего оно не может [Онлайн]. Доступно: https://www.rtmcomposites.com/process/vacuum-assisted-resin-transfer-molding-vartm .

[airleakage-5] Jump up to: ^а ^б ^с С.Г. Адвани, Ф.Чжоу, Дж.Б. Алмс и К.С. Корлей, «Система и метод обнаружения утечки воздуха в процессе востановления», патент США № 11 742 243, 5 ноября 2009 г.

[6] Т. Стив. VARTM сокращает расходы. Армированные пластмассы. 45(5), стр. 22. 2001.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]