是在树脂传递模塑成型(RTM)等液体模塑成型技术的基础上发展起来的一种树脂熔渗和纤维预成型相结合的成型技术。
树脂膜熔渗成型
将基体树脂膜和增强材料预成型体预先装入模具中,通过加热加压、抽真空使树脂膜熔融浸渗增强材料并固化成型的复合材料成型方法。简称RFI。
- 英文名称
- resin film infusion
- 简称
- RFI
- 所属学科
- 材料科学与工程
采用RFI工艺的前提条件是树脂体系成膜温度、熔渗温度和固化温度依次阶梯式升高,且前后两个温度平台间存在一定过渡温区。通常对于树脂工艺性的要求为:①树脂在室温环境中具有很好的成膜性,所成薄膜能任意弯曲而不破碎,并且不粘手。②树脂膜在工作温度(即熔融温度)下能够持续一段时间的低黏度(≤0.5帕·秒)。③树脂膜熔融时,对纤维预制件具有良好的浸润性、匹配性和黏附性。④树脂膜的固化温度要高于熔融温度。固化条件下,黏度升高较快,固化中和固化后不易发生裂纹。
树脂膜熔渗成型的工艺过程包括:①树脂膜及预制件制备,将树脂制备成树脂膜或稠状树脂块,安放于模具的底部,其上层覆以缝合或三维编织等方法制成的纤维预制体。②真空封装,预制件上方依次放置孔隔板、吸胶材料及透气材料等辅助材料,真空封装排除预制件中残留气体,同时保证真空袋内外具有接近一个大气压的压力差。③加热熔渗,在升温加热及真空压力的持续作用下,树脂膜熔化并由下而上流动完成对纤维预制件的充分浸润与空间填充。④固化成型,温度继续升高到达固化温度平台,实现整个制件的固化成型。⑤脱模修边,制件坯经冷却后脱模并修正得到成品。
与RTM工艺相比,RFI工艺解决了纤维预制件浸润时间过长与树脂黏度小、加工窗口宽、适用期长的问题。RFI具有以下优点:①所用树脂体系为树脂膜或稠状树脂块,便于存贮和运输,操作简便。②采用真空袋压制成型方法,免去了RTM工艺所需的树脂计量注射设备及刚性组合模具的加工,在制造出性能优异的制品同时大大降低了制品的制造成本。③采用与制品形状相近的增强材料预成型技术,预成型体无须固定在模具上,增强材料的选择具有高度的灵活性和组合性,赋型性高。增强体可以是短切纤维、连续纤维、纤维布、三维针织物及三维编织物。④充模过程将复杂的三维树脂流动转化为一维厚度方向的流动,浸润距离短;可使用较高黏度的树脂基体,选材空间更为广泛。⑤将RTM工艺中树脂的横向流动转换为纵向流动,缩短了树脂浸渍纤维的路径,所成型的复合材料制件孔隙率低(<2%),纤维含量高(接近70%),且树脂含量分布更加均匀,制品整体性能优异。
但是RFI工艺也存在一些不足,例如,不适合成型形状复杂的小型制件;树脂用量不能精确;成型过程需要吸胶布等辅助材料除去多余的树脂,存在一定的浪费现象。此外,其制品的精度与表面光洁度较RTM制品低,只适宜制造飞机机翼、嵌板、支架、垂尾及船壳等超大尺寸板型复合材料构件。