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1、复 合 材 料成 型 与 加 工 技 术,曾竟成 教授杜 刚 讲师,第8章 RTM制备工艺,8.1 RTM制备技术简介,RTM是在模腔中铺放设计好的增强材料预成型体，在压力或真空或两者共同的作用下将低粘度的树脂注入模腔，树脂在流动充模的过程中完成对增强材料预成型体的浸润，并固化成型而得到复合材料构件的工艺方法，是一种先进复合材料低成本制备技术，广受瞩目。,日本强化塑料协会将RTM工艺和拉挤工艺一起，推荐为两大最有发展前途的工艺，欧美很多公司投入巨资用于研究开发RTM工艺，其中仅欧共体投资的“开发RTM工艺技术和应用”项目就耗资290万欧元，美国设置了专科学校，用于培训RTM专业人才。,8.2
2、RTM工艺特点：RTM分增强材料的预铺层和树脂注射两个步骤；闭模成型工艺；增强材料与树脂的浸润由带压树脂在密闭模腔中快速流动来完成，而非手糊和喷射工艺中的手工浸润，又非预浸料工艺和SMC工艺中的昂贵机械化浸润，是一种低成本、高质量的半机械化纤维/树脂浸润方法。低压注射技术（注射压力小于0.4MPa）；可制备大尺寸、复杂外形、两面光滑的整体结构,RTM、SMC、手糊成型的经济及技术特点的比较,传统RTM,8.3 RTM制备技术之衍化,无飞边RTM,多嵌入面模RTM(MIT RTM),真空辅助RTM(VARTM),(真空模)轻RTM(VM RTM Light),VMPC传感器,零注射压力RTM(Z
3、IP RTM),热膨胀RTM,软模辅助RTM,8.4 RTM用原材料,（1）树脂基体（低粘度，满足注射要求）UP、乙烯基酯树脂、EP、BMI,（2）增强材料（长纤维或织物）玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维、Kevlar纤维,8.5 RTM用设备（1）树脂注射机（购买）（2）成型模具（制备，组合对模，注射口，排气孔、密封）,8.6 RTM工艺过程,8.7 RTM充模流动模拟 RTM工艺过程包括树脂充模流动、热传递和固化反应。后二者是其它成型工艺所共有，重点是充模过程。树脂的流动与压力、树脂的粘度、表面张力、纤维的表面处理、排列方向、注胶口的位置、环境温度等诸多因素有关。树脂在模具内的流动性决定制品质
4、量的优劣，工艺周期的长短。RTM充模流动模拟采用Darcy渗透模型，有一维、二维、三维三种类型。,实例 RTM一维流动试验模拟,1、任务目的 通过RTM注射成型的一维流动模拟试验，研究分析流体类型、粘度、注射压力以及增强材料种类、织物形态、叠层孔隙率等对注射时流体浸润增强材料的速度（用渗透率K表征）的影响。,2、主要内容当其它影响参数相同或相近时，研究分析：1、流体注射压力对增强材料的K的影响；2、流体注射粘度对增强材料的K的影响；3、注射流体种类对增强材料的K的影响；4、增强材料形态对增强材料的K的影响；5、增强材料孔隙率对增强材料的K的影响；6、增强材料种类对增强材料的K的影响。,3、一维
5、流动基本理论,符号含义：体积流量；：流体粘度；P：流体压力；K：渗透率系数。,各向异性多孔介质中流体渗流的数学表达式（Darcy定律）为：,（1）注射压力P=P0恒定时，树脂流动前峰在模腔内一点与所需时间表达式可表示为：,（2）注射流量Q=Q0恒定时，树脂流动前峰在模腔内一点与所需时间表达式可表示为：,符号含义：xf：树脂流动前峰距起始点x0间距离（m）；tf：树脂流动前峰到xf点时所需要的时间（s）；：增强材料的孔隙率（%）；：树脂粘度（Pas）；K：增强材料的渗透率（m2）；P：注射压力（Pa）；A：模腔的横截面积（m2）；Q：注射流量（m3/s）。,4、试验方案,5、RTM一维充模试验模
6、具设计与制备,横截面,RTM一维充模模具设计结构尺寸图,纵截面,6、试验装置,7、试验结果,（1）注射压力对增强材料的K的影响,结论：在其它影响因素相近的情况下，增大注射压力对增强材料的渗透率K基本上无影响。,注射压力对流体充模时间的影响,（2）相同注射流体时，增强材料的孔隙率对增强材料的K影响,结论：在其它影响因素相近的情况下，随着增强材料的孔隙率增大，K值是增大的，表明增强材料的孔隙率对增强材料的渗透率有很大的影响。,增强材料的渗透率与增强材料的孔隙率的关系,增强材料孔隙率对流体充模时间的影响,（3）同一流体，注射粘度对增强材料的K影响,结论：流体的粘度对增强材料的渗透率有一定影响。,注射流体粘度对流体充模时间的影响,（4）注射流体种类对增强材料的K影响,结论：流体的种类或流体的混合方式对增强材料的K值影响不大，可以忽略。,注射流体种类对流体充模时间的影响,（5）增强材料形态对增强材料的K影响,结论：增强材料的形态不同对于增强材料的渗透率有非常大的影响。,增强材料的形态对流体充模时间的影响,（6）增强材料的种类对增强材料的K的影响,结论：表明增强材料的种类对于增强材料的渗透率K是有影响。,增强材料的种类与树脂充模时间的关系,RTM一维充模流动,RTM一维充模流动试验过程,
