Le processus de moulage par transfert de résine (RTM) est un processus de moulage liquide typique pour les matériaux composites à base de résine renforcée par des fibres, qui comprend principalement :
(1) Concevoir des préformes fibreuses selon les exigences de forme et de performances mécaniques des composants requis ;
(2) Posez la préforme fibreuse préconçue dans le moule, fermez le moule et comprimez-le pour obtenir la fraction volumique correspondante de la préforme fibreuse ;
(3) Sous un équipement d'injection spécialisé, injectez de la résine dans le moule à une certaine pression et température pour éliminer l'air et plongez-la dans la préforme fibreuse ;
(4) Une fois la préforme fibreuse complètement immergée dans la résine, la réaction de durcissement est effectuée à une certaine température jusqu'à ce que la réaction de durcissement soit terminée et le produit final est retiré.
La pression de transfert de résine est le principal paramètre à contrôler dans le procédé RTM.Cette pression est utilisée pour vaincre la résistance rencontrée lors de l'injection dans la cavité du moule et de l'immersion du matériau de renfort.Le temps nécessaire à la résine pour terminer la transmission est lié à la pression et à la température du système, et un temps court peut améliorer l'efficacité de la production.Mais si le débit de résine est trop élevé, l’adhésif ne peut pas pénétrer à temps dans le matériau de renfort et des accidents peuvent survenir en raison d’une augmentation de la pression du système.Par conséquent, il est généralement requis que le niveau de liquide de résine entrant dans le moule pendant le processus de transfert n’augmente pas plus rapidement que 25 mm/min.Surveillez le processus de transfert de résine en observant l’orifice de décharge.On suppose généralement que le processus de transfert est terminé lorsque tous les ports d'observation du moule débordent de colle et ne libèrent plus de bulles, et que la quantité réelle de résine ajoutée est fondamentalement la même que la quantité attendue de résine ajoutée.Par conséquent, le réglage des sorties d’échappement doit être soigneusement étudié.
Sélection de résine
La sélection du système de résine est la clé du processus RTM.La viscosité optimale est de 0,025 à 0,03 Pa • s lorsque la résine est libérée dans la cavité du moule et rapidement infiltrée dans les fibres.La résine polyester a une faible viscosité et peut être complétée par injection à froid à température ambiante.Cependant, en raison des différentes exigences de performance du produit, différents types de résines seront sélectionnés et leur viscosité ne sera pas la même.Par conséquent, la taille du pipeline et de la tête d’injection doit être conçue pour répondre aux exigences de débit des composants spéciaux appropriés.Les résines adaptées au procédé RTM comprennent la résine polyester, la résine époxy, la résine phénolique, la résine polyimide, etc.
Sélection de matériaux de renforcement
Dans le processus RTM, des matériaux de renforcement peuvent être sélectionnés tels que la fibre de verre, la fibre de graphite, la fibre de carbone, le carbure de silicium et la fibre d'aramide.Les variétés peuvent être sélectionnées en fonction des besoins de conception, notamment les fibres courtes, les tissus unidirectionnels, les tissus multi-axes, le tissage, le tricot, les matériaux d'âme ou les préformes.
Du point de vue des performances du produit, les pièces produites par ce procédé ont une fraction volumique de fibres élevée et peuvent être conçues avec un renforcement local en fibres en fonction de la forme spécifique des pièces, ce qui est bénéfique pour améliorer les performances du produit.Du point de vue des coûts de production, 70 % du coût des composants composites provient des coûts de fabrication.Par conséquent, la manière de réduire les coûts de fabrication est une question importante qui doit être résolue de toute urgence lors du développement de matériaux composites.Comparé à la technologie traditionnelle de cuve de pressage à chaud pour la fabrication de matériaux composites à base de résine, le procédé RTM ne nécessite pas de corps de cuve coûteux, ce qui réduit considérablement les coûts de fabrication.De plus, les pièces fabriquées par le procédé RTM ne sont pas limitées par la taille du réservoir et la gamme de tailles des pièces est relativement flexible, ce qui permet de fabriquer des composants composites de grande taille et hautes performances.Dans l'ensemble, le procédé RTM a été largement appliqué et développé rapidement dans le domaine de la fabrication de matériaux composites, et est appelé à devenir le procédé dominant dans la fabrication de matériaux composites.
Ces dernières années, les produits en matériaux composites dans l'industrie aérospatiale sont progressivement passés des composants non porteurs et des petits composants aux principaux composants porteurs et aux grands composants intégrés.Il existe une demande urgente pour la fabrication de matériaux composites de grande taille et performants.Par conséquent, des procédés tels que le moulage par transfert de résine assisté sous vide (VA-RTM) et le moulage par transfert de résine légère (L-RTM) ont été développés.
Processus de moulage par transfert de résine assisté sous vide Processus VA-RTM
Le procédé de moulage par transfert de résine assisté sous vide VA-RTM est une technologie de procédé dérivée du procédé RTM traditionnel.Le processus principal de ce processus consiste à utiliser des pompes à vide et d'autres équipements pour aspirer l'intérieur du moule où se trouve la préforme fibreuse, de sorte que la résine soit injectée dans le moule sous l'action d'une pression négative sous vide, réalisant ainsi le processus d'infiltration de la préforme fibreuse, et enfin solidifier et former à l'intérieur du moule pour obtenir la forme et la fraction volumique de fibres requises pour les pièces en matériau composite.
Par rapport à la technologie RTM traditionnelle, la technologie VA-RTM utilise un pompage sous vide à l'intérieur du moule, ce qui peut réduire la pression d'injection à l'intérieur du moule et réduire considérablement la déformation du moule et de la préforme fibreuse, réduisant ainsi les exigences de performance du processus pour l'équipement et les moules. .Cela permet également à la technologie RTM d’utiliser des moules plus légers, ce qui permet de réduire les coûts de production.Par conséquent, cette technologie est plus adaptée à la fabrication de grandes pièces composites. Par exemple, la plaque composite sandwich en mousse est l'un des grands composants couramment utilisés dans le domaine aérospatial.
Dans l’ensemble, le procédé VA-RTM est parfaitement adapté à la préparation de composants composites aérospatiaux de grande taille et hautes performances.Cependant, ce processus est encore semi-mécanisé en Chine, ce qui entraîne une faible efficacité de fabrication des produits.De plus, la conception des paramètres de processus repose principalement sur l’expérience et une conception intelligente n’a pas encore été réalisée, ce qui rend difficile le contrôle précis de la qualité des produits.Dans le même temps, de nombreuses études ont souligné que des gradients de pression sont facilement générés dans la direction d'écoulement de la résine au cours de ce processus, en particulier lors de l'utilisation de sacs sous vide. Il y aura un certain degré de relaxation de pression à l'avant de l'écoulement de la résine, ce qui affecter l'infiltration de résine, provoquer la formation de bulles à l'intérieur de la pièce et réduire les propriétés mécaniques du produit.Dans le même temps, une répartition inégale de la pression entraînera une répartition inégale de l'épaisseur de la pièce, affectant la qualité de l'apparence de la pièce finale. Il s'agit également d'un défi technique que la technologie doit encore résoudre.
Procédé de moulage par transfert de résine légère Procédé L-RTM
Le procédé L-RTM pour le moulage par transfert de résine légère est un nouveau type de technologie développé sur la base de la technologie de procédé VA-RTM traditionnelle.Comme le montre la figure, la principale caractéristique de cette technologie de processus est que le moule inférieur adopte un moule en métal ou autre moule rigide, et que le moule supérieur adopte un moule léger semi-rigide.L'intérieur du moule est conçu avec une structure à double étanchéité, et le moule supérieur est fixé extérieurement par vide, tandis que l'intérieur utilise le vide pour introduire la résine.En raison de l'utilisation d'un moule semi-rigide dans le moule supérieur de ce procédé et de l'état de vide à l'intérieur du moule, la pression à l'intérieur du moule et le coût de fabrication du moule lui-même sont considérablement réduits.Cette technologie permet de fabriquer de grandes pièces composites.Par rapport au procédé VA-RTM traditionnel, l'épaisseur des pièces obtenues par ce procédé est plus uniforme et la qualité des surfaces supérieure et inférieure est supérieure.Dans le même temps, l'utilisation de matériaux semi-rigides dans le moule supérieur peut être réutilisée. Cette technologie évite le gaspillage de sacs sous vide dans le processus VA-RTM, ce qui la rend parfaitement adaptée à la fabrication de pièces composites aérospatiales avec des exigences élevées en matière de qualité de surface.
Cependant, dans le processus de production actuel, ce processus présente encore certaines difficultés techniques :
(1) En raison de l'utilisation de matériaux semi-rigides dans le moule supérieur, une rigidité insuffisante du matériau peut facilement conduire à un effondrement pendant le processus de moulage sous vide, entraînant une épaisseur inégale de la pièce et affectant sa qualité de surface.Dans le même temps, la rigidité du moule affecte également la durée de vie du moule lui-même.Comment choisir un matériau semi-rigide approprié comme moule pour le L-RTM est l'une des difficultés techniques liées à l'application de ce procédé.
(2) Grâce à l'utilisation du pompage sous vide à l'intérieur du moule de technologie de procédé L-RTM, l'étanchéité du moule joue un rôle crucial dans le bon déroulement du processus.Une étanchéité insuffisante peut entraîner une infiltration insuffisante de résine à l’intérieur de la pièce, affectant ainsi ses performances.Par conséquent, la technologie de scellement des moules constitue l’une des difficultés techniques liées à l’application de ce procédé.
(3) La résine utilisée dans le procédé L-RTM doit maintenir une faible viscosité pendant le processus de remplissage afin de réduire la pression d'injection et d'améliorer la durée de vie du moule.Le développement d'une matrice de résine adaptée constitue l'une des difficultés techniques liées à l'application de ce procédé.
(4) Dans le procédé L-RTM, il est généralement nécessaire de concevoir des canaux d'écoulement sur le moule pour favoriser un écoulement uniforme de la résine.Si la conception du canal d'écoulement n'est pas raisonnable, cela peut provoquer des défauts tels que des points secs et une graisse riche dans les pièces, affectant sérieusement la qualité finale des pièces.En particulier pour les pièces tridimensionnelles complexes, la manière de concevoir raisonnablement le canal d'écoulement du moule constitue également l'une des difficultés techniques liées à l'application de ce procédé.
Heure de publication : 18 janvier 2024
