فناوری تولید مواد کامپوزیت بافته شده سه بعدی - جزئیات فرآیند RTM

کامپوزیت های بافته شده سه بعدی با بافتن قطعات پیش ساخته خشک با استفاده از فناوری نساجی تشکیل می شوند.قطعات پیش‌فرم شده خشک به عنوان تقویت‌کننده استفاده می‌شوند و فرآیند قالب‌گیری انتقال رزین (RTM) یا فرآیند نفوذ غشای رزین (RFI) برای اشباع و پخت استفاده می‌شود و به طور مستقیم ساختار کامپوزیت را تشکیل می‌دهد.به عنوان یک ماده کامپوزیت پیشرفته، به یک ماده ساختاری مهم در زمینه هوانوردی و هوافضا تبدیل شده است و به طور گسترده در زمینه های خودرو، کشتی، ساخت و ساز، کالاهای ورزشی و ابزار پزشکی مورد استفاده قرار گرفته است.تئوری سنتی ورقه های کامپوزیتی نمی تواند تجزیه و تحلیل خواص مکانیکی را برآورده کند، بنابراین محققان داخلی و خارجی تئوری و روش های تحلیل جدیدی را ایجاد کرده اند.

کامپوزیت بافته سه بعدی یکی از مواد کامپوزیت بافته شده تقلید شده است که توسط پارچه الیاف بافته شده (همچنین به عنوان قطعات پیش ساخته سه بعدی شناخته می شود) که توسط فناوری بافته بافته می شود تقویت می شود.دارای استحکام ویژه بالا، مدول خاص، تحمل آسیب بالا، چقرمگی شکست، مقاومت در برابر ضربه، مقاومت در برابر ترک و خستگی و سایر ویژگی های عالی است.

توسعه کامپوزیت های بافته سه بعدی به دلیل استحکام برشی بین لایه ای کم و مقاومت ضعیف در برابر ضربه مواد کامپوزیت ساخته شده از مواد تقویت کننده یک طرفه یا دو جهته است که نمی توانند به عنوان قطعات باربر اصلی استفاده شوند.LR Sanders فناوری بافته سه بعدی را در سال 977 وارد کاربرد مهندسی کرد. به اصطلاح فناوری 3D braided یک ساختار کامل بدون دوخت سه بعدی است که از طریق چیدمان الیاف بلند و کوتاه در فضا بر اساس قوانین خاص و درهم آمیختگی به دست می آید. با یکدیگر، که مشکل بین لایه ای را از بین می برد و مقاومت در برابر آسیب مواد کامپوزیت را تا حد زیادی بهبود می بخشد.می تواند انواع شکل منظم و بدنه جامد خاص را تولید کند و ساختار را چند کاره کند، یعنی یک عضو جدایی ناپذیر چند لایه را ببافد.در حال حاضر بیش از 20 روش بافت سه بعدی وجود دارد، اما چهار روش متداول وجود دارد که عبارتند از بافت قطبی.

بافندگی)، بافندگی مورب (بافندگی مورب یا بسته بندی

قیطاندن)، بافندگی نخ متعامد (بافندگی متعامد)، و قیطان بافندگی تار.قیطان سه بعدی انواع مختلفی دارد، مانند قیطان سه بعدی دو مرحله ای، قیطان سه بعدی چهار مرحله ای و قیطان سه بعدی چند مرحله ای.

ویژگی های فرآیند RTM

یک جهت توسعه مهم فرآیند RTM، قالب گیری یکپارچه اجزای بزرگ است.VARTM، LIGHT-RTM و SCRIMP فرآیندهای نماینده هستند.تحقیق و کاربرد تکنیک های RTM شامل رشته ها و فناوری های بسیاری است که یکی از فعال ترین زمینه های تحقیقاتی کامپوزیت ها در جهان است.علایق تحقیقاتی وی عبارتند از: آماده سازی، سینتیک شیمیایی و خواص رئولوژیکی سیستم های رزینی با ویسکوزیته کم و عملکرد بالا.ویژگی های آماده سازی و نفوذپذیری پریفرم الیاف.فناوری شبیه سازی کامپیوتری فرآیند قالب گیری؛فناوری نظارت بر خط فرآیند شکل‌دهی؛فناوری طراحی بهینه سازی قالب؛توسعه دستگاه جدید با عامل ویژه In vivo.تکنیک های تحلیل هزینه و غیره

RTM با عملکرد عالی در فرآیند خود به طور گسترده در کشتی ها، تأسیسات نظامی، مهندسی دفاع ملی، حمل و نقل، هوافضا و صنعت غیرنظامی استفاده می شود.مشخصات اصلی آن به شرح زیر است:

(1) انعطاف پذیری قوی در ساخت قالب و انتخاب مواد، با توجه به مقیاس های مختلف تولید،

تغییر تجهیزات نیز بسیار انعطاف پذیر است، خروجی محصولات بین 1000 ~ 20000 قطعه در سال است.

(2) می تواند قطعات پیچیده را با کیفیت سطح خوب و دقت ابعادی بالا تولید کند و مزایای آشکارتری در ساخت قطعات بزرگ دارد.

(3) آسان برای تحقق بخشیدن به تقویت محلی و ساختار ساندویچی.تنظیم انعطاف پذیر طبقات مواد تقویت کننده

نوع و ساختار طراحی شده برای پاسخگویی به الزامات عملکردی مختلف از صنایع غیرنظامی تا صنایع هوافضا.

(4) محتوای فیبر تا 60٪.

(5) فرآیند قالب گیری RTM متعلق به یک فرآیند عملیات قالب بسته، با محیط کار تمیز و انتشار کم استایرن در طول فرآیند قالب گیری است.

 (6) فرآیند قالب گیری RTM دارای الزامات سختگیرانه ای در مورد سیستم مواد خام است که به مواد تقویت شده نیاز دارد تا مقاومت خوبی در برابر آبشستگی جریان رزین و نفوذ داشته باشد.لازم است رزین دارای ویسکوزیته کم، واکنش پذیری بالا، پخت با دمای متوسط، ارزش پیک گرمازا کم، ویسکوزیته کم در فرآیند لیچینگ باشد و بتواند به سرعت پس از تزریق ژل شود.

(7) تزریق فشار کم، فشار تزریق عمومی <30psi (1PSI = 68.95Pa)، می توانید از قالب FRP (از جمله قالب اپوکسی، قالب نیکل الکتروفرمینگ سطح FRP و غیره) استفاده کنید، درجه آزادی طراحی قالب بالا، هزینه قالب کم است. .

(8) تخلخل محصولات کم است.در مقایسه با فرآیند قالب گیری پیش آغشته، فرآیند RTM نیازی به آماده سازی، حمل و نقل، ذخیره سازی و انجماد پیش آغشته، بدون لایه بندی دستی پیچیده و فرآیند پرس کیسه خلاء و زمان عملیات حرارتی ندارد، بنابراین عملیات ساده است.

با این حال، فرآیند RTM می تواند تا حد زیادی بر خواص محصول نهایی تأثیر بگذارد زیرا رزین و الیاف را می توان از طریق اشباع در مرحله قالب گیری شکل داد و جریان الیاف در حفره، فرآیند آغشته سازی و فرآیند پخت رزین می تواند تأثیر زیادی بر روی آن بگذارد. خواص محصول نهایی، در نتیجه پیچیدگی و غیرقابل کنترل بودن فرآیند را افزایش می دهد.