由Darcy定律可知，要加快樹脂流動速度，除了鋪設(shè)高滲透率導(dǎo)流網(wǎng)提高整體滲透率外，另一個有效方式是選擇合適的樹脂粘度。樹脂粘度太高，會導(dǎo)致流速變慢，充模不完全；樹脂粘度太低，流速太快，容易造成浸漬不完全，形成千斑等缺陷。實際生產(chǎn)中，樹脂粘度一般為100-300cps。
3．真空壓力
在游艇艇體的真空導(dǎo)入成型過程中，模腔內(nèi)部與外界大氣壓之間的壓力差是樹脂浸潤增強(qiáng)材料的唯一動力。同時抽真空對于排出增強(qiáng)材料中的空氣
進(jìn)而避免形成氣泡有著重要作用。還可以通過改變真空壓力控制艇體中的纖維含量。值得注意的是，真空壓力的選擇必須謹(jǐn)慎：太高的壓力會減小模具
壽命，并影響增強(qiáng)材料自身的結(jié)構(gòu)；壓力太小則存在無法充模完全的風(fēng)險。實際生產(chǎn)中，真空負(fù)壓應(yīng)不小于0.08MPa，大于0.095Mpa最佳
4．澆注系統(tǒng)加
4．澆注系統(tǒng)加
真空導(dǎo)入成型的關(guān)鍵在于通過設(shè)置樹脂分配系統(tǒng)使樹脂迅速填充模腔，其中澆注系統(tǒng)的設(shè)計至關(guān)重要。澆注系統(tǒng)的設(shè)置包括流道布置方式，注射口
和抽氣的位置選擇。它們的選擇原則是確保樹脂能夠充滿整個型腔，并在最短時間內(nèi)完全浸潤纖維，并盡可能的減少干斑、富脂、過抽等缺陷的產(chǎn)生。
2.3.2成型過程缺陷分析
通過對艇體真空導(dǎo)入成型工芝過程及工藝參數(shù)的分析，得出艇體真空導(dǎo)入成型中常見缺陷與工藝參數(shù)之間的關(guān)系，并提出了初步的解決方案，如圖2-8所示。
實際生產(chǎn)中，艇體充模完成后一般采取常溫固化。當(dāng)出現(xiàn)低度固化時，可以通過延長固化時間進(jìn)行改善，有條件的情況下，可以對固化溫度進(jìn)行調(diào)節(jié),以更好的完成固化。對于不完全填充，由于真空壓力的限制，最主要是通過改進(jìn)澆注系統(tǒng)進(jìn)行改善。干斑的形成與預(yù)成型體滲透率不均勻、澆注系統(tǒng)設(shè)計不合理等息息相關(guān)。為了避免氣泡的產(chǎn)生，除了增強(qiáng)系統(tǒng)氣密性外，還可通過改善澆注系統(tǒng)以及鋪層方案進(jìn)行調(diào)節(jié)。富脂和過抽則可以通過改善模具、調(diào)節(jié)固化真空度、優(yōu)化流道控制開關(guān)等加以解決。
2.3.3材料選擇原則
綜合考慮上述兩節(jié)分析，為保證成型質(zhì)量，對所用材料的選擇方法歸納如下：
1．樹脂
真空導(dǎo)入成型對樹脂的要求一般有以下幾點(diǎn)：
(1)樹脂體系粘度 如上節(jié)所述，樹脂最佳粘度范圍為100-300cps。
(2)凝膠時間適宜 不同的工藝乃至不同的制件，對凝膠時間的要求并不相同。因此樹脂的凝膠時間應(yīng)可變易控，具有合適的操作周期。對于艇體成型而言，要求樹脂體系的低粘度平臺時間不少于30min，以避免樹脂在灌注過程中就發(fā)生劇烈的凝膠反應(yīng)和固化交聯(lián)反應(yīng)。為控制凝膠時間，可以向樹脂添加一定配比的固化劑。其中環(huán)氧樹脂需用專用固化劑。
(3)固化放熱峰值適中 高過的放熱峰值會對模具造成損傷，降低模具的使用壽命。同時，放熱峰值過高時，若散熱不良造成局部焦化，將影響產(chǎn)品質(zhì)量。樹脂放熱峰值應(yīng)不高于80℃。
(4)其他物理化學(xué)性能 包括良好的力學(xué)性能，以滿足工程應(yīng)用的高
要求，如抗熱氧老化性、耐化學(xué)腐蝕性、阻燃性、無毒、低成本等。
適用于真空導(dǎo)入成型工藝的樹脂包括環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂、不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂等低粘度樹脂。
2．增強(qiáng)材料
艇體真空導(dǎo)入成型過程中，材料與結(jié)構(gòu)同時成型，另外艇體形狀復(fù)雜，為了保證成型質(zhì)量，對增強(qiáng)材料的要求有：
(1)滲透率相對高，能快速浸潤樹脂。
(2)隨模性好即沿模具表面鋪覆容易，以滿足形狀復(fù)雜制品成型的要求。
(3)滿足制品的主要性能要求。
3．真空袋膜
由于艇體成型過程操作復(fù)雜，很容易對真空袋造成破壞。因此，要求真空袋具有良好的延展性、柔韌性、抗穿刺性；同時要具有較高的耐熱溫度以
免樹脂固化放熱時變形而影響氣密性。真空袋的顏色最好為淺色，這樣方便觀察樹脂在模腔內(nèi)的流動。常用的真空袋膜有耐高溫尼龍膜和聚丙烯膜。
4．密封膠帶
密封膠帶應(yīng)具有高彈性、表面粘結(jié)性以及耐溫性等性能，保證在制品的成型周期內(nèi)保持優(yōu)異的密封性能。
5．導(dǎo)流布
在真空導(dǎo)入成型中，導(dǎo)流布是確保樹脂能夠充滿整個模腔的關(guān)鍵因素。利用其較高的滲透率，可以大幅度提高樹脂的滲透和流動。因此，要求其對樹脂流動阻力小，鋪覆性好。常用的導(dǎo)流布有尼龍網(wǎng)和機(jī)織纖維。
6．剝高層介質(zhì)
剝離層介質(zhì)的作用是將艇體與導(dǎo)流布隔開，方便固化脫模后清除真空輔 助介質(zhì)，避免其粘附在制品上。一般選用低孔隙率、低滲透率的薄膜材料作為剝離層介質(zhì)，如PE、PP多孔膜等。
7．導(dǎo)流管與抽氣管
導(dǎo)流管與抽氣管都是螺旋管?？赏ㄟ^改變管的直徑來調(diào)節(jié)樹脂在管中的流動速度。抽真空時，為了避免管道被壓扁，要求管壁有一定的厚度，能夠抵抗真空壓力，保證樹脂流動順暢。
2.4游艇艇體真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計系統(tǒng)總體方案
面向游艇艇體的真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計系統(tǒng)的主要功能是完成艇體成型工藝設(shè)計，并進(jìn)行工藝模擬，系統(tǒng)框架如圖2-9所示。 系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)需求，建立生產(chǎn)準(zhǔn)備計劃，通過工藝設(shè)計及工藝模擬得出最終工藝參數(shù)、物料清單，從而提高工藝設(shè)計的智能化程度，提高生產(chǎn)效率。其中工藝設(shè)計部分主要根據(jù)艇體設(shè)計信息完成初始工藝設(shè)計；工藝模擬部分根據(jù)工藝設(shè)計模塊提供的工藝參數(shù)進(jìn)行仿真，并對仿真結(jié)果進(jìn)行評價分析，然后反饋給工藝設(shè)計模塊，進(jìn)一步完善工藝參數(shù)。
本系統(tǒng)主要工作流程為：
(1)建立艇體工藝設(shè)計與分析項目，設(shè)置相應(yīng)工作目錄，并錄入艇體信息。
(2)根據(jù)以往實例知識、手冊知識，設(shè)計工藝流程及工藝參數(shù)，包括成型材料的選擇、模具設(shè)置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、鋪層參數(shù)設(shè)置、真空度設(shè)置、溫度選擇等，形成規(guī)范的工藝流程。
(3)利用數(shù)據(jù)接口，根據(jù)制造信息，依次完成Pro/E艇體建模，HyperMesh艇體網(wǎng)格劃分等數(shù)值模擬前處理工作。
(4)利用PAM-RTM進(jìn)行工藝模擬，包括充模時間，溫度分布，壓力分布，樹脂流動前鋒等。
(5)對工藝模擬結(jié)果進(jìn)行分析，針對存在的缺陷對工藝參數(shù)進(jìn)行修改，特別是澆注系統(tǒng)設(shè)置和鋪層方案設(shè)置。根據(jù)修改后的工藝參數(shù)，再次對充模過程進(jìn)行模擬。
(6)分析仿真結(jié)果，若滿足艇體質(zhì)量要求，輸出工藝結(jié)果及物料清單。
若不滿足，繼續(xù)修改參數(shù)，并進(jìn)行模擬。
(7)利用輸出的工藝結(jié)果指導(dǎo)實際生產(chǎn)，根據(jù)生產(chǎn)實踐結(jié)果進(jìn)一步修正工藝參數(shù)，為下一次工藝試驗提供更合理的數(shù)據(jù)。
2.5本章小結(jié)
本章首先對游艇艇體真空導(dǎo)入成型工藝過程進(jìn)行分析，并對其中的細(xì)節(jié)問題進(jìn)行了深入研究。為深入研究樹脂在模腔內(nèi)的流動，建立了充模過程的
數(shù)學(xué)模型。其次，針對艇體成型中常見缺陷，對各工藝參數(shù)對成型質(zhì)量的影響進(jìn)行討論，并給出初步解決方案，進(jìn)而結(jié)合實際經(jīng)驗得出所需材料的選擇
原則。最后．建立了面向游艇艇體的真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計系統(tǒng)總體框架,并對系統(tǒng)工作流程進(jìn)行設(shè)置。
魯ICP備2021047099號