O processo de moldagem por transferência de resina (RTM) é um processo típico de moldagem líquida para materiais compósitos à base de resina reforçada com fibra, que inclui principalmente:
(1) Projetar pré-formas de fibra de acordo com os requisitos de formato e desempenho mecânico dos componentes necessários;
(2) Colocar a pré-forma de fibra pré-projetada no molde, fechar o molde e comprimi-lo para obter a fração volumétrica correspondente da pré-forma de fibra;
(3) Sob equipamento de injeção especializado, injetar resina no molde a uma determinada pressão e temperatura para eliminar o ar e mergulhá-lo na pré-forma de fibra;
(4) Após a pré-forma de fibra estar completamente imersa na resina, a reação de cura é realizada a uma determinada temperatura até que a reação de cura seja concluída e o produto final seja retirado.
A pressão de transferência da resina é o principal parâmetro que deve ser controlado no processo RTM.Esta pressão é usada para superar a resistência encontrada durante a injeção na cavidade do molde e a imersão do material de reforço.O tempo para a resina completar a transmissão está relacionado à pressão e temperatura do sistema, e um curto período de tempo pode melhorar a eficiência da produção.Mas se a vazão da resina for muito alta, o adesivo não consegue penetrar no material de reforço a tempo e podem ocorrer acidentes devido ao aumento da pressão do sistema.Portanto, geralmente é necessário que o nível do líquido de resina que entra no molde durante o processo de transferência não suba mais rápido que 25 mm/min.Monitore o processo de transferência de resina observando a porta de descarga.Geralmente, presume-se que o processo de transferência é concluído quando todas as portas de observação no molde transbordam de cola e não liberam mais bolhas, e a quantidade real de resina adicionada é basicamente a mesma que a quantidade esperada de resina adicionada.Portanto, a configuração das saídas de exaustão deve ser cuidadosamente considerada.
Seleção de resina
A seleção do sistema de resina é a chave para o processo RTM.A viscosidade ideal é de 0,025-0,03Pa • s quando a resina é liberada na cavidade do molde e rapidamente infiltrada nas fibras.A resina de poliéster possui baixa viscosidade e pode ser completada por injeção a frio em temperatura ambiente.Porém, devido aos diferentes requisitos de desempenho do produto, diferentes tipos de resinas serão selecionados e sua viscosidade não será a mesma.Portanto, o tamanho da tubulação e do cabeçote de injeção deve ser projetado para atender aos requisitos de fluxo de componentes especiais adequados.As resinas adequadas para o processo RTM incluem resina de poliéster, resina epóxi, resina fenólica, resina de poliimida, etc.
Seleção de materiais de reforço
No processo RTM, materiais de reforço podem ser selecionados, como fibra de vidro, fibra de grafite, fibra de carbono, carboneto de silício e fibra de aramida.As variedades podem ser selecionadas de acordo com as necessidades do projeto, incluindo fibras de corte curto, tecidos unidirecionais, tecidos multieixos, tecelagem, tricô, materiais de núcleo ou pré-formas.
Do ponto de vista do desempenho do produto, as peças produzidas por esse processo possuem alta fração volumétrica de fibra e podem ser projetadas com reforço local de fibra de acordo com o formato específico das peças, o que é benéfico para melhorar o desempenho do produto.Do ponto de vista dos custos de produção, 70% do custo dos componentes compósitos provém dos custos de fabricação.Portanto, como reduzir os custos de fabricação é uma questão importante que precisa ser resolvida com urgência no desenvolvimento de materiais compósitos.Comparado com a tecnologia tradicional de tanques de prensagem a quente para a fabricação de materiais compósitos à base de resina, o processo RTM não requer corpos de tanques caros, reduzindo bastante os custos de fabricação.Além disso, as peças fabricadas pelo processo RTM não são limitadas pelo tamanho do tanque, e a faixa de tamanho das peças é relativamente flexível, o que pode fabricar componentes compósitos grandes e de alto desempenho.No geral, o processo RTM tem sido amplamente aplicado e rapidamente desenvolvido no campo da fabricação de materiais compósitos e está fadado a se tornar o processo dominante na fabricação de materiais compósitos.
Nos últimos anos, os produtos de materiais compósitos na indústria de fabricação aeroespacial mudaram gradualmente de componentes não estruturais e pequenos componentes para componentes principais de suporte de carga e grandes componentes integrados.Há uma demanda urgente para a fabricação de materiais compósitos grandes e de alto desempenho.Portanto, processos como moldagem por transferência de resina assistida a vácuo (VA-RTM) e moldagem por transferência de resina leve (L-RTM) foram desenvolvidos.
Processo de moldagem por transferência de resina assistida a vácuo Processo VA-RTM
O processo de moldagem por transferência de resina assistida a vácuo VA-RTM é uma tecnologia de processo derivada do processo RTM tradicional.O principal processo deste processo é utilizar bombas de vácuo e outros equipamentos para aspirar o interior do molde onde está localizada a pré-forma de fibra, para que a resina seja injetada no molde sob a ação da pressão negativa do vácuo, conseguindo o processo de infiltração de a pré-forma de fibra e, finalmente, solidificar e formar dentro do molde para obter a forma necessária e a fração de volume de fibra das peças de material compósito.
Em comparação com a tecnologia RTM tradicional, a tecnologia VA-RTM utiliza bombeamento de vácuo dentro do molde, o que pode reduzir a pressão de injeção dentro do molde e reduzir significativamente a deformação do molde e da pré-forma de fibra, reduzindo assim os requisitos de desempenho do processo para equipamentos e moldes .Também permite que a tecnologia RTM utilize moldes mais leves, o que é benéfico para reduzir custos de produção.Portanto, esta tecnologia é mais adequada para a fabricação de grandes peças compostas. Por exemplo, a placa composta sanduíche de espuma é um dos grandes componentes comumente usados no campo aeroespacial.
No geral, o processo VA-RTM é altamente adequado para a preparação de componentes compósitos aeroespaciais grandes e de alto desempenho.No entanto, este processo ainda é semimecanizado na China, resultando em baixa eficiência de fabricação do produto.Além disso, o projeto dos parâmetros do processo depende principalmente da experiência, e o projeto inteligente ainda não foi alcançado, dificultando o controle preciso da qualidade do produto.Ao mesmo tempo, muitos estudos têm apontado que gradientes de pressão são facilmente gerados na direção do fluxo da resina durante este processo, principalmente quando se utiliza sacos a vácuo, haverá um certo grau de relaxamento de pressão na frente do fluxo da resina, o que irá afetam a infiltração da resina, causam a formação de bolhas no interior da peça e reduzem as propriedades mecânicas do produto.Ao mesmo tempo, a distribuição desigual da pressão causará uma distribuição desigual da espessura da peça, afetando a qualidade da aparência da peça final. Este também é um desafio técnico que a tecnologia ainda precisa resolver.
Processo de moldagem por transferência de resina leve Processo L-RTM
O processo L-RTM para moldagem por transferência de resina leve é um novo tipo de tecnologia desenvolvida com base na tecnologia de processo tradicional VA-RTM.Conforme mostrado na figura, a principal característica desta tecnologia de processo é que o molde inferior adota um molde metálico ou outro molde rígido, e o molde superior adota um molde leve semirrígido.O interior do molde é projetado com estrutura de dupla vedação, sendo que o molde superior é fixado externamente por vácuo, enquanto o interior utiliza vácuo para introduzir resina.Devido ao uso de um molde semirrígido no molde superior deste processo e ao estado de vácuo dentro do molde, a pressão dentro do molde e o custo de fabricação do próprio molde são bastante reduzidos.Esta tecnologia pode fabricar grandes peças compostas.Comparado ao processo VA-RTM tradicional, a espessura das peças obtidas por este processo é mais uniforme e a qualidade das superfícies superior e inferior é superior.Ao mesmo tempo, o uso de materiais semirrígidos no molde superior pode ser reaproveitado. Essa tecnologia evita o desperdício de sacos de vácuo no processo VA-RTM, tornando-a altamente adequada para a fabricação de peças compostas aeroespaciais com altos requisitos de qualidade superficial.
No entanto, no próprio processo de produção, ainda existem algumas dificuldades técnicas neste processo:
(1) Devido ao uso de materiais semirrígidos no molde superior, a rigidez insuficiente do material pode facilmente levar ao colapso durante o processo de molde fixo a vácuo, resultando em espessura irregular da peça de trabalho e afetando a qualidade de sua superfície.Ao mesmo tempo, a rigidez do molde também afeta a vida útil do próprio molde.A escolha de um material semirrígido adequado como molde para L-RTM é uma das dificuldades técnicas na aplicação deste processo.
(2) Devido ao uso de bombeamento a vácuo dentro do molde da tecnologia de processo L-RTM, a vedação do molde desempenha um papel crucial no bom andamento do processo.Uma vedação insuficiente pode causar infiltração insuficiente de resina no interior da peça, afetando assim seu desempenho.Portanto, a tecnologia de selagem de moldes é uma das dificuldades técnicas na aplicação deste processo.
(3) A resina utilizada no processo L-RTM deve manter baixa viscosidade durante o processo de enchimento para reduzir a pressão de injeção e melhorar a vida útil do molde.O desenvolvimento de uma matriz resinosa adequada é uma das dificuldades técnicas na aplicação deste processo.
(4) No processo L-RTM, geralmente é necessário projetar canais de fluxo no molde para promover um fluxo uniforme da resina.Se o projeto do canal de fluxo não for razoável, poderá causar defeitos como manchas secas e gordura rica nas peças, afetando seriamente a qualidade final das peças.Especialmente para peças tridimensionais complexas, projetar razoavelmente o canal de fluxo do molde também é uma das dificuldades técnicas na aplicação deste processo.
Horário da postagem: 18 de janeiro de 2024
