真空辅助树脂转移模塑(vartm)技术-综述

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1、真空辅助树脂转移模塑（VARTM）技术基础综述与展望张博明北京航空航天大学目录概述SCRIMP工艺CAPRI工艺VPA工艺ET-VARTM工艺结论与展望主要信息来自UniversityofDelaware-CenterforCompositeMaterials(UD-CCM)的报告：OverviewofVacuum-AssistedResinTransferMoldingProcessing，DOT/FAA/TC-12/35，2013年优势与问题模具，工装，大尺寸产品，低成本工艺可重复性，尺

2、寸公差，力学性能，低于预浸料热压罐制品主导风能，船舶领域，面向航空主承力结构最新进展技术进步与航空应用演示VARTM的三种专利变化形式①theSeemanCompositesResinInfusionMoldingProcess(SCRIMP®),patentheldbyTPIComposites;②theVAP,patentheldbyEADS;③ControlledAtmosphericPressureResinInfusion(CAPRI),patentheldbyTheBoeingCompany

3、.SeemanCompositesResinInfusionMoldingProcess(SCRIMP®)SCRIMP工艺在预制体表面贴附高渗透率导流介质层，注入过程中树脂快速通过预制体表面，同时在厚度方向渗透控制树脂流向，提高注入速度，满足大尺寸制件的注入时间要求SeemanCompositesResinInfusionMoldingProcess(SCRIMP®)特点预制体上表面树脂波前领先于模具表面，大厚度预制体更为显著树脂注入时间与注入长度呈指数关系，因此大尺寸制件需采用分段注射，每一段的

4、注射管线按顺序和一定时间间隔打开和关闭，保障预制体在最短时间内完全浸润由于真空负压作用，以及导流介质、预制体渗透率的各向异性，树脂流动呈复杂3D流动行为技术需求深入把握树脂流动行为，指导模具工装设计，包括注入口、真空口布置以及相应的传感器布设建模计算流动参数，可以优化工艺设计变量，如分段间隔时间和注入总时间，注射口的间距等，并且给出这些参数与导流介质和预制体渗透率、制件尺寸、树脂粘度的函数关系解析模型树脂波前稳定，速度不变Darcy’slaw归一化处理后求解方程组，给出流动波前形状，以及饱和浸

5、润区域随时间的扩展规律试验平台测试平台的主要功能是感知和控制关键的工艺参数特别针对树脂流动波前监测和流动速度监测，同时精确控制真空负压水平，研究注入浸润行为，验证工艺模型TheUD-CCMVARTMTestBed树脂流动过程测试结果SmartWeave®试验结果与模型预报的比较工艺设计的要点充模时间与充模距离成指数关系——采用多点注入防止出现未浸润区域和干斑缺陷——底部波前到达时间预报，各注入口布设及开关时间控制厚度控制，纤维体积含量，纤维取向，孔隙率，力学性能三维流动，复杂形状.......

6、CONTROLLEDATMOSPHERICPRESSURERESININFUSION（CAPRI工艺）注入前，反复压实预制体注入中，在树脂容器中施加部分真空负压，降低入出口之间的压差减小厚度梯度，增加纤维体积含量，但是会显著增加充模时间预制体的压实行为试验装置与测试结果压缩载荷控制，厚度测量面内、面外渗透率测量CAPRI工艺压实过程带来的特点提高整体的纤维体积含量减少预制体回弹，减少注入过程中预制体全压实部分与部分压实部分的厚度差异CAPRI工艺注入过程中降低树脂的压力，使已浸润预制体保持部分

7、压实，可以进一步减少制件的厚度梯度树脂注入行为对比试验①SCRIMP工艺②全真空反复压实试验：预制体反复压实+SCRIMP工艺③半真空试验：无压实预制体+树脂容器施加部分真空④CAPRI工艺树脂注入行为试验装置：四个内置真空负压传感器，四个外置非接触位移传感器压力变化树脂注入口附近的压力值在四个位置的分布注入完成后的厚度分布树脂注入行为充模时间对比thesurfacefillingtimethetool-sideflowtimemeasuredbyaCCDcamerameasuredbyfourtoo

8、l-mountedflowsensorsVACUUM-ASSISTEDPROCESS（VAP工艺）在真空袋下面使用增加的膜材料，可以透过气体但难以透过液体，可以在200°C下持续进行树脂排气只需要在隔离膜上面任意位置设置一个真空排气口，就可以在预制体表面形成均匀真空负压减少厚度梯度，减少制件孔隙率树脂注入行为比较试验观测到VAP工艺的模具表面的到达时间总是比SCRIMP工艺长一些VAP工艺预制体均匀压实