[發明專利]一種大尺寸復合材料制件整體步進RTM工藝方法

在審

• 申請號: 201410406135.8
• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN104175575A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 劉振國;歐家駿;胡龍;王一博;亞紀軒;林強
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B29C70/48
• 分類號: B29C70/48
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發明涉及一種大尺寸復合材料制件整體步進RTM工藝方法，屬于材料技術領域

背景技術

復合材料樹脂傳遞模塑工藝，即Resin?Transfer?Moulding(簡稱RTM)工藝，是采用將增強纖維預制件放入封閉模具內，再通過設備加壓或者真空輔助將樹脂體系(后簡稱樹脂)注入模具，浸潤纖維然后固化成型的工藝方法。該工藝方法加工效率高，制件精度高，相對其他成型工藝方法消耗能源少。因此，RTM工藝在汽車、航空和航天等領域應用越來越廣泛。

RTM模具設計時，會根據制品形狀在模具上布置一些注膠口和出膠口。傳統的出膠口和注膠口位置和功能固定，樹脂流動距離主要由制件尺寸決定。大尺寸復合材料制件，通常只是在一個或兩個維度方向上尺寸較大。而利用RTM工藝生產加工尺寸較大的制品時，若樹脂在模具型腔內部沿大尺寸方向流動，則流動路徑長，樹脂流動受纖維織物的阻礙大，對加壓和真空輔助設備功率要求高，這導致樹脂流動困難，難以浸透整個纖維織物。若樹脂在模具內部垂直于大尺寸方向流動，則樹脂流動前鋒尺寸大，樹脂流動難以做到均勻充分，影響制品的性能。

要運用RTM工藝方法獲得品質合格的大尺寸復合材料制件，應當構思一種方法，將上述問題予以考慮并解決。

發明內容

本發明的目的是提供一種大尺寸復合材料制件整體步進RTM工藝方法，解決大尺寸復合材料制件難以通過RTM工藝整體成型的難題。

本發明的一種大尺寸復合材料制件整體步進RTM工藝方法，適用于大尺寸樹脂基纖維增強復合材料制件的固化成型，其制件增強相為玻璃纖維或碳纖維或其他高性能纖維，基體為環氧樹脂或酚醛樹脂或其他改性高性能熱固性樹脂。其內容包括模具設計制造、設備配置安裝、樹脂制備、預制件鋪設、合模封閉、樹脂分步注射、加溫固化和脫模。其特征在于：模具設計時，設計在樹脂注射時樹脂在模具型腔內主要沿制件尺寸大的維度方向流動，并沿樹脂在模具內的流動路徑，布置多組模具開口，相鄰的不同組別的開口間距不宜過大；設備配置安裝時，設計閥門與樹脂流通管路，使模具上每組開口的功能都在注膠口和出膠口之間自由切換，并可根據需要隨時開啟和封閉；樹脂分布注射時，只開啟模具上部分開口，使得模具在樹脂流動路徑上存在3個相鄰開口組，沿樹脂流動的上游向下游方向，這3個組的功能分別為注膠口、封閉、出膠口，關閉其他開口，對模具內的部分區域進行樹脂注射，完成后，切換開口工作類型，使注膠口和出膠口向下游移動一個順位，并使其他開口組處于封閉狀態，對下一區域進行樹脂注射，以此類推直至樹脂填充滿整個模具型腔內部。

本發明一種大尺寸復合材料制件整體步進RTM工藝方法，其步驟具體包括：

(1)模具設計制造：針對需要進行RTM工藝的復合材料制件預制件的特征，確定模具型腔內進行RTM工藝時的樹脂填充動路徑，沿樹脂在模具型腔內的流動路徑，布置多組模具開口，相鄰的不同組別的開口距離不超過300mm，再考慮氣密性設計，按設計制造模具；

(2)設備配置安裝：購買RTM專用樹脂注射和真空輔助設備，并設計閥門與樹脂流通管路并安裝，使模具上每組開口的功能都在注膠口和出膠口之間自由切換，并可根據需要隨時開啟和封閉；

(3)樹脂制備：按照產品對基體性能的具體要求，準備RTM工藝中所需要使用的樹脂體系；

(4)預制件鋪設：在模具內表面涂敷脫模劑，將預制件放入模具內；

(5)合模封閉：合模并對模具型腔進行密封，并檢查氣密性，保證合模后氣密性好；

(6)樹脂分步注射：每次只開啟部分組別開口，從樹脂在模具內流動的上游開始，對模具內的部分區域進行樹脂注射，完成后，切換開口類型，對下游下一區域進行樹脂注射，以此類推直至樹脂填充滿整個模具內部；

(7)加溫固化：樹脂注射完成后封閉模具，保持模具內壓力，根據選用的樹脂的固化溫度，加熱至樹脂固化適宜的溫度并保溫所需的時間，直至固化完成；

(8)脫模：模具和制品冷卻至室溫后，將固化好的制品從模具中取出，適當修整外形。

其中，在步驟(1)中，所述的“沿樹脂在模具型腔內的流動路徑，布置多組模具開口”，每組開口應至少與兩條管路相連，一條作為樹脂注入的通道，一條作為樹脂排出的通道，并且可以分別或同時開關各條通道。

其中，在步驟(1)中，所述的“沿樹脂在模具型腔內的流動路徑，布置多組模具開口”，根據所需要進行RTM工藝的復合材料制件預制件的特征，沿樹脂注射時樹脂在模具內的流動路徑上布置的多組模具開口，不同組別之間開口數量可以不同。