真空輔助樹脂傳遞模塑工藝

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1、真空輔助樹脂傳遞模塑工藝真空輔助樹脂傳遞模塑工藝（VARTM/SCRIMP）適用于質量要求高、小批量和尺寸較大的制品。它和傳統(tǒng)的熱壓罐成型工藝相比，具有模具低成本，樹脂室溫固化以及幾乎不受限制的制品尺寸等突出的特點。在國外VARTM已成功地用于艦船、軍事設施、國防工程、航空和民用工業(yè)等領域。目前，真空輔助樹脂傳遞注塑中應用最廣泛的工藝之一，SCRIMPTM成型工藝，是在19世紀80年代后期在RTM工藝基礎上發(fā)展起來的以低成本、適合制作大型復合材料制品的成型工藝。該加工工藝的成品有較好的品質，如：孔隙率低、纖維含量高，和良

2、好的機械性能，并且可以將揮發(fā)性有毒氣體的排放量控制在最小的程度?！　CRIMP真空輔助樹脂傳遞注塑是利用薄膜將增強材料密封于單邊模具上，完全借助于真空將低黏度樹脂吸入，利用高滲透率介質沿增強材料的表面快速浸漬，并同時向增強材料厚度方向進行浸潤的加工工藝。用這種方法加工的復合材料，纖維含量高，制品力學性能優(yōu)良，而且產(chǎn)品尺寸不受限制，尤其適合制作大型制品。最近，由于樹脂體系和紡織增強材料成型技術的不斷發(fā)展，航空制造者們也對VARTM表現(xiàn)出了濃厚的興趣，主要表現(xiàn)為采用碳纖維-環(huán)氧樹脂、碳纖維-雙馬來酰亞胺樹脂的復合材料。幾種

3、常用的紡織復合材料增強體　　和傳統(tǒng)的開模成型工藝相比，SCRIMP成型工藝具有許多的優(yōu)點。SCRIMP工藝比手工鋪放節(jié)約成本約50%，樹脂浪費率低于5%，特別是加工過程的環(huán)保性，是SCRIMP工藝最突出的優(yōu)點。在同樣原材料的情況下，與手糊構件相比，復合材料的強度、剛度或硬度及其它的物理特性可提高30%-50%以上。產(chǎn)品質量不受操作人員影響，產(chǎn)品性能的均勻性和重復性比開模產(chǎn)品好得多，缺陷也少得多。SCRIMP由于是采用閉模成型工藝，揮發(fā)性有機物和有毒空氣污染物均受到很大程度的控制，VOC排放不超過5PPm的標準，而開模成型

4、的苯乙烯的揮發(fā)量超過500PPm。SCRIMP工藝特別適合制造較大的制品，并且可以進行芯材、加筋結構件的一次成型以及厚的、大型復雜幾何形狀的制造，提高了產(chǎn)品的整體性，而且材料和人工的節(jié)省實為可觀。采用SCRIMP制作的構件，不論是同一構件還是構件與構件間，制品都有保持著良好的重復性。SCRIMP成型時樹脂的消耗量可以進行嚴格控制，纖維體積比可高達60%，制品孔隙率小于1%?！　鴥?nèi)外復合材料生產(chǎn)廠家，特別是一些造船廠、游艇工廠和風力發(fā)電葉片廠，目前已經(jīng)有不少已經(jīng)采用SCRIMP方法，但多數(shù)的制造技術在使用上都是以“試誤（

5、TrialandError）”的方式來積累加工經(jīng)驗的，這樣就使得制品的品質受到很大的影響。而要充分發(fā)揮采用SCRIMP工藝制品的特點，達到高水平的品質，生產(chǎn)企業(yè)應該注意諸如：浸漬時的真空度的選擇、增強材料的特性、樹脂黏度、樹脂種類、浸漬程度、樹脂的凝膠及固化情況等?！　CM工藝用紡織增強材料目前，常用的增強材料主要是玻璃纖維、碳纖維、芳綸和高密度聚乙烯纖維等等。而增強材料的結構可以有許多種類可供選擇，圖1為常用的增強材料的結構形式，如機織的方格布、三維正交機織物、經(jīng)編多軸向織物、2D和3D的編織織物以及縫編織物。在復合

6、材料加工過程中，增強材料的結構、材質和鋪放形式都直接影響到樹脂浸潤和加工工藝。　　LCM工藝技術的應用SCRIMP工藝的高纖維含量、優(yōu)異的制品性能、良好的生產(chǎn)重復性、特別是低成本的快速成型，使其制品性能可以與航空、宇航等領域廣泛采用的熱壓釜工藝相媲美。隨著SCRIMP技術從早期的海軍軍事和國防軍工領域應用向民用工業(yè)的拓展，SCRIMP工藝已經(jīng)大量地應用于制造船體、船舶甲板、巡邏艇、風機葉片、橋梁、運輸殼體以及其它民用和海洋基礎工程。目前SCRIMP工藝可成型面積達185m2、厚度達700mm、纖維重量含量達70～80%、

7、孔隙率低于1%的制品，其樹脂浪費率低于5%，與手工鋪放相比，節(jié)約勞動成本50%以上?！CRIMP制品的主要應用領域是是船體結構，瑞典海軍的隱型護衛(wèi)艦Visby，艇長72m，是目前建造的最大的FRP夾芯結構，艦上的部件如船體、甲板和上層建筑都也都是用SCRIMP法制造的。圖2為作者在美國特拉華大學復合材料中心主持的《低成本制造大型流體動力表面》項目所完成的復合材料船舵的計算機模型和實際的增強體鋪放。圖中模型，高38”，寬42”，為真實船舵大小的1/4?！　CRIMP工藝的另一個主要應用領域是風機葉片的制造。國內(nèi)目前的我

8、國風機葉片制造廠家由于受市場、技術、材料及資金等方面的影響，大多采用濕法手糊工藝，常溫固化。能夠實現(xiàn)600KW和750KW機組葉片的批量生產(chǎn)。濕法手糊工藝工藝相對簡單，不需要加溫加壓裝置，不需要昂貴的工裝設備。成型工藝具有生產(chǎn)效率低、勞動強度大、勞動衛(wèi)生條件差、產(chǎn)品質量不易控制、性能穩(wěn)定性不高、產(chǎn)品力學性能較低等的缺