樹脂傳遞模塑法簡稱RTM法,是首先在模具型腔中鋪放好按性能和結(jié)構(gòu)要求設(shè)計的增強(qiáng)材料預(yù)成型體,采用注射設(shè)備通過較低的成型壓力將專用低粘度樹脂體系注入閉合式型腔, 由排氣系統(tǒng)保證樹脂流動順暢, 排出型腔內(nèi)的全部氣體和徹底浸潤纖維, 由模具的加熱系統(tǒng)使樹脂等加熱固化而成型為 FRP構(gòu)件。RTM 工藝屬于半機(jī)械化的 FRP成型工藝, 特別適宜于一次整體成型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片,無需二次粘接。與手糊工藝相比,這種工藝具有節(jié)約各種工裝設(shè)備、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。同時由于采用低粘度樹脂浸潤纖維以及加溫固化工藝,復(fù)合材料質(zhì)量高, 且 RTM工藝生產(chǎn)較少依賴工人的技術(shù)水平,工藝質(zhì)量僅僅依賴于預(yù)先確定好的工藝參數(shù), 產(chǎn)品質(zhì)量易于保證,廢品率低,工藝流程如圖4所示。

圖4、RTM工藝流程圖
注膠壓力的選擇一直是 RTM 成型工藝中一個有爭議的問題。低壓注膠可促進(jìn)樹脂對纖維表面的浸潤;高壓注膠可排出殘余空氣,縮短成型周期,降低成本。加大注膠壓力可提高充模速度和纖維滲透率。所以有人贊成在樹脂傳遞初期使用低壓以使樹脂較好地浸潤纖維, 而當(dāng)模具型腔中已基本充滿樹脂時使用較大壓力以逐出殘余空氣。但壓力不能太大, 否則會引起預(yù)成型坯發(fā)生移動或變形。
注膠溫度取決于樹脂體系的活性期和達(dá)到最低粘度的溫度。在不至于過大縮短樹脂凝膠時間的前提下, 為了使樹脂能夠?qū)w維進(jìn)行充分的浸潤,注膠溫度應(yīng)盡量接近樹脂達(dá)到最低粘度的溫度。溫度過高會縮短樹脂的活性期,影響樹脂的化學(xué)性質(zhì),進(jìn)而可能影響到制品的力學(xué)性能; 溫度過低會使樹脂粘度增大,壓力升高,也阻礙了樹脂正常滲入纖維的能力。注射溫度和模具預(yù)熱溫度的選擇要結(jié)合增強(qiáng)體的特性及模具中的纖維量等綜合考慮。
RTM 工藝的技術(shù)含量高, 無論是模具設(shè)計和制造、 增強(qiáng)材料的設(shè)計和鋪放、 樹脂類型的選擇與改性、 工藝參數(shù) (如注塑壓力、 溫度、 樹脂粘度等 )的確定與實施,都需要在產(chǎn)品生產(chǎn)之前通過計算機(jī)模擬分析和實驗驗證來確定。
2.1.4 VARTM工藝
隨著技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)已開發(fā)出多種較先進(jìn)的工藝,如預(yù)浸料工藝、機(jī)械浸漬工藝及真空輔助灌注工藝。真空輔助灌注成型工藝是近幾年發(fā)展起來的一種改進(jìn)的 RTM工藝。它多用于成型形狀復(fù)雜的大型厚壁制品。真空輔助是在注射樹脂的同時, 在排氣口接真空泵,一邊注射一邊抽真空, 借助于鋪放在結(jié)構(gòu)層表面的高滲透率的介質(zhì)引導(dǎo)將樹脂注入到結(jié)構(gòu)層中。這樣不僅增加了樹脂傳遞壓力,排除了模具及樹脂中的氣泡和水分,更重要的是為樹脂在模具型腔中打開了通道, 形成了完整通路。 另外, 無論增強(qiáng)材料是編織的還是非編織的,無論樹脂類型及粘度如何, 真空輔助都能大大改善模塑過程中纖維的浸潤效果。所以, 真空輔助RTM(VARTM)工藝能顯著減少最終制品中夾雜物和氣泡的含量, 就算增大注入速度也不會導(dǎo)致孔隙含量增加,從而提高制品的成品率和力學(xué)性能。
用真空灌注工藝生產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料存在困難。碳纖維比玻纖更細(xì),表面更大,更難有效浸漬,適用的樹脂粘度更低。SP公司的SPRINT工藝技術(shù)就采用樹脂膜交替夾在碳纖維中,經(jīng)加熱和真空使樹脂向外滲透。樹脂沿鋪層的厚度方向浸漬,浸漬快且充分,同時采用真空加速樹脂的流動。
2.2 葉片復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計流程
2.2.1 常規(guī)制備流程
1) 制造外殼和主梁外殼由玻璃鋼在模具內(nèi)進(jìn)行制造,主梁在真空袋中高溫澆注而成;
2) 安置模具,在模具內(nèi)噴涂膠衣樹脂,形成葉片的保護(hù)表面;
3) 把外殼放入模具中,并鋪覆玻璃纖維;
4) 安裝主梁,起到支撐作用;
5) 安裝泡沫材料;
6) 在泡沫材料上鋪覆玻璃纖維;
7) 在玻璃纖維和泡沫材料上鋪放真空膜;