Proses pencetakan transfer resin (RTM) adalah proses pencetakan cair khas untuk material komposit berbasis resin yang diperkuat serat, yang terutama meliputi:
(1) Rancang bentuk awal serat sesuai dengan bentuk dan persyaratan kinerja mekanis dari komponen yang diperlukan;
(2) Letakkan fiber preform yang telah dirancang sebelumnya ke dalam cetakan, tutup cetakan dan kompres untuk mendapatkan fraksi volume yang sesuai dari fiber preform;
(3) Di bawah peralatan injeksi khusus, menyuntikkan resin ke dalam cetakan pada tekanan dan suhu tertentu untuk menghilangkan udara dan merendamnya dalam bentuk serat;
(4) Setelah preform serat terendam seluruhnya dalam resin, reaksi pengawetan dilakukan pada suhu tertentu hingga reaksi pengawetan selesai, dan produk akhir dikeluarkan.
Tekanan transfer resin merupakan parameter utama yang harus dikontrol dalam proses RTM.Tekanan ini digunakan untuk mengatasi hambatan yang ditemui pada saat injeksi ke dalam rongga cetakan dan perendaman bahan penguat.Waktu resin untuk menyelesaikan transmisi berkaitan dengan tekanan dan suhu sistem, dan waktu yang singkat dapat meningkatkan efisiensi produksi.Namun jika laju aliran resin terlalu tinggi, perekat tidak dapat menembus bahan penguat pada waktunya, dan kecelakaan dapat terjadi karena peningkatan tekanan sistem.Oleh karena itu, secara umum tingkat cairan resin yang memasuki cetakan selama proses transfer diharuskan tidak naik lebih cepat dari 25mm/menit.Pantau proses transfer resin dengan mengamati lubang pelepasan.Biasanya diasumsikan bahwa proses transfer selesai ketika semua lubang pengamatan pada cetakan telah meluap lem dan tidak lagi mengeluarkan gelembung, dan jumlah sebenarnya dari resin yang ditambahkan pada dasarnya sama dengan jumlah resin yang ditambahkan yang diharapkan.Oleh karena itu, pengaturan saluran keluar gas buang harus diperhatikan dengan cermat.
Pemilihan resin
Pemilihan sistem resin adalah kunci proses RTM.Viskositas optimal adalah 0,025-0,03Pa·s ketika resin dilepaskan ke dalam rongga cetakan dan dengan cepat diinfiltrasi ke dalam serat.Resin poliester memiliki viskositas rendah dan dapat diselesaikan dengan injeksi dingin pada suhu kamar.Namun, karena persyaratan kinerja produk yang berbeda, jenis resin yang berbeda akan dipilih, dan viskositasnya tidak akan sama.Oleh karena itu, ukuran pipa dan kepala injeksi harus dirancang untuk memenuhi persyaratan aliran komponen khusus yang sesuai.Resin yang cocok untuk proses RTM meliputi resin poliester, resin epoksi, resin fenolik, resin polimida, dll.
Pemilihan bahan penguat
Pada proses RTM dapat dipilih bahan penguat seperti serat kaca, serat grafit, serat karbon, silikon karbida, dan serat aramid.Varietas dapat dipilih sesuai kebutuhan desain, termasuk serat potong pendek, kain searah, kain multi sumbu, tenun, rajutan, bahan inti, atau bentuk awal.
Dari segi kinerja produk, suku cadang yang dihasilkan melalui proses ini memiliki fraksi volume serat yang tinggi dan dapat dirancang dengan penguat serat lokal sesuai dengan bentuk spesifik suku cadang, sehingga bermanfaat untuk meningkatkan kinerja produk.Dari segi biaya produksi, 70% biaya komponen komposit berasal dari biaya produksi.Oleh karena itu, bagaimana mengurangi biaya produksi merupakan permasalahan penting yang perlu segera diselesaikan dalam pengembangan material komposit.Dibandingkan dengan teknologi tangki pengepres panas tradisional untuk pembuatan material komposit berbasis resin, proses RTM tidak memerlukan badan tangki yang mahal, sehingga sangat mengurangi biaya produksi.Selain itu, suku cadang yang diproduksi melalui proses RTM tidak dibatasi oleh ukuran tangki, dan rentang ukuran suku cadang relatif fleksibel, sehingga dapat memproduksi komponen komposit yang besar dan berkinerja tinggi.Secara keseluruhan, proses RTM telah diterapkan secara luas dan berkembang pesat di bidang pembuatan material komposit, dan akan menjadi proses dominan dalam pembuatan material komposit.
Dalam beberapa tahun terakhir, produk material komposit di industri manufaktur dirgantara secara bertahap beralih dari komponen non-beban dan komponen kecil ke komponen bantalan beban utama dan komponen besar yang terintegrasi.Ada permintaan mendesak untuk pembuatan material komposit berukuran besar dan berkinerja tinggi.Oleh karena itu, proses seperti pencetakan transfer resin berbantuan vakum (VA-RTM) dan pencetakan transfer resin ringan (L-RTM) telah dikembangkan.
Proses pencetakan transfer resin berbantuan vakum Proses VA-RTM
Proses pencetakan transfer resin berbantuan vakum VA-RTM adalah teknologi proses yang berasal dari proses RTM tradisional.Proses utama dari proses ini adalah dengan menggunakan pompa vakum dan peralatan lainnya untuk menyedot bagian dalam cetakan tempat preform serat berada, sehingga resin disuntikkan ke dalam cetakan di bawah aksi tekanan vakum negatif, sehingga mencapai proses infiltrasi. serat terbentuk sebelumnya, dan akhirnya mengeras dan terbentuk di dalam cetakan untuk mendapatkan bentuk dan fraksi volume serat yang diperlukan dari bagian material komposit.
Dibandingkan dengan teknologi RTM tradisional, teknologi VA-RTM menggunakan pemompaan vakum di dalam cetakan, yang dapat mengurangi tekanan injeksi di dalam cetakan dan sangat mengurangi deformasi cetakan dan serat, sehingga mengurangi persyaratan kinerja proses untuk peralatan dan cetakan. .Hal ini juga memungkinkan teknologi RTM menggunakan cetakan yang lebih ringan, sehingga bermanfaat untuk mengurangi biaya produksi.Oleh karena itu, teknologi ini lebih cocok untuk pembuatan komponen komposit berukuran besar, misalnya pelat komposit sandwich busa merupakan salah satu komponen besar yang umum digunakan di bidang dirgantara.
Secara keseluruhan, proses VA-RTM sangat cocok untuk menyiapkan komponen komposit ruang angkasa yang besar dan berkinerja tinggi.Namun, proses ini masih bersifat semi mekanis di Tiongkok sehingga menyebabkan rendahnya efisiensi produksi produk.Selain itu, desain parameter proses sebagian besar bergantung pada pengalaman, dan desain cerdas belum tercapai, sehingga sulit untuk mengontrol kualitas produk secara akurat.Pada saat yang sama, banyak penelitian menunjukkan bahwa gradien tekanan mudah dihasilkan ke arah aliran resin selama proses ini, terutama bila menggunakan kantong vakum, akan ada tingkat relaksasi tekanan tertentu di bagian depan aliran resin, yang akan menyebabkan mempengaruhi infiltrasi resin, menyebabkan terbentuknya gelembung di dalam benda kerja, dan mengurangi sifat mekanik produk.Pada saat yang sama, distribusi tekanan yang tidak merata akan menyebabkan distribusi ketebalan benda kerja tidak merata, sehingga mempengaruhi kualitas tampilan benda kerja akhir. Hal ini juga merupakan tantangan teknis yang masih perlu dipecahkan oleh teknologi ini.
Proses pencetakan transfer resin ringan Proses L-RTM
Proses L-RTM untuk cetakan transfer resin ringan adalah jenis teknologi baru yang dikembangkan berdasarkan teknologi proses VA-RTM tradisional.Seperti yang ditunjukkan pada gambar, fitur utama dari teknologi proses ini adalah cetakan bawah menggunakan cetakan logam atau cetakan kaku lainnya, dan cetakan atas menggunakan cetakan ringan semi kaku.Bagian dalam cetakan dirancang dengan struktur penyegelan ganda, dan cetakan atas dipasang secara eksternal melalui vakum, sedangkan bagian dalam menggunakan vakum untuk memasukkan resin.Karena penggunaan cetakan semi-kaku pada cetakan atas dalam proses ini, dan keadaan vakum di dalam cetakan, tekanan di dalam cetakan dan biaya produksi cetakan itu sendiri sangat berkurang.Teknologi ini dapat memproduksi komponen komposit berukuran besar.Dibandingkan dengan proses VA-RTM tradisional, ketebalan bagian yang diperoleh melalui proses ini lebih seragam dan kualitas permukaan atas dan bawah lebih unggul.Pada saat yang sama, penggunaan bahan semi-kaku pada cetakan atas dapat digunakan kembali. Teknologi ini menghindari pemborosan kantong vakum dalam proses VA-RTM, sehingga sangat cocok untuk pembuatan komponen komposit dirgantara dengan persyaratan kualitas permukaan yang tinggi.
Namun dalam proses produksi sebenarnya, masih terdapat kesulitan teknis tertentu dalam proses ini:
(1) Karena penggunaan bahan semi-kaku pada cetakan atas, kekakuan bahan yang tidak mencukupi dapat dengan mudah menyebabkan keruntuhan selama proses cetakan tetap vakum, sehingga ketebalan benda kerja tidak merata dan mempengaruhi kualitas permukaannya.Pada saat yang sama, kekakuan cetakan juga mempengaruhi umur cetakan itu sendiri.Cara memilih bahan semi kaku yang cocok sebagai cetakan L-RTM merupakan salah satu kesulitan teknis dalam penerapan proses ini.
(2) Karena penggunaan pompa vakum di dalam cetakan teknologi proses L-RTM, penyegelan cetakan memainkan peran penting dalam kelancaran proses.Penyegelan yang tidak memadai dapat menyebabkan infiltrasi resin yang tidak mencukupi ke dalam benda kerja, sehingga mempengaruhi kinerjanya.Oleh karena itu, teknologi penyegelan cetakan merupakan salah satu kesulitan teknis dalam penerapan proses ini.
(3) Resin yang digunakan dalam proses L-RTM harus menjaga viskositas rendah selama proses pengisian untuk mengurangi tekanan injeksi dan meningkatkan masa pakai cetakan.Mengembangkan matriks resin yang sesuai merupakan salah satu kesulitan teknis dalam penerapan proses ini.
(4) Dalam proses L-RTM, biasanya perlu merancang saluran aliran pada cetakan untuk mendorong aliran resin yang seragam.Jika desain saluran aliran tidak masuk akal, hal ini dapat menyebabkan cacat seperti titik kering dan banyak lemak pada bagian-bagian tersebut, yang secara serius mempengaruhi kualitas akhir bagian-bagian tersebut.Khusus untuk bagian tiga dimensi yang kompleks, cara mendesain saluran aliran cetakan secara wajar juga menjadi salah satu kesulitan teknis dalam penerapan proses ini.
Waktu posting: 18 Januari 2024
