CN102173058A - 一种复合材料真空灌注成型工艺的导流方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合材料成型工艺技术领域，主要提出一种复合材料真空灌注成型工艺的导流方法。在干纤维铺层上表面铺设导流介质(5)，所述位于干纤维铺层上表面的导流介质之间具有的间隔构成导流介质隔断区域(8)；在具有间隔的相邻的导流介质(5)之间，搭接导流桥(9)，所述的导流桥将具有间隔的相邻的导流介质(5)之间连通；具有间隔的相邻的导流介质(5)之间搭接的导流桥(9)，与导流介质之间的间隔构成的导流介质隔断区域(8)配合，控制液态树脂在铺层上层分散速度、保证液态树脂在垂直铺层方向即底层渗透分散的速度；所述的具有间隔的相邻的导流介质之间搭接的导流桥，由导流介质(5)构成。

Description

一种复合材料真空灌注成型工艺的导流方法
技术领域
本发明属于复合材料成型工艺技术领域，主要提出一种复合材料真空灌注成型工艺的导流方法。
背景技术
真空灌注成型工艺原理是：在复合材料模具中进行干纤维铺层，在干纤维铺层上表面铺设导流介质，然后将这些干铺层和导流介质连同模具一起建立真空密封***，最后在真空压力下使得液态树脂通过导流介质的分散完全浸润铺层。
导流介质是具有一定厚度的空间网状织物，液态树脂在真空压力下，迅速分散到这些空间网状结构中，实现对干纤维铺层的表面和底层渗透，并同时通过导流介质的空间网状结构排除液态树脂和铺层结构中的残留气体。在真空成型工艺中，导流介质起着至关重要的作用，液态树脂通过导流介质在表面和底层渗透分散到干纤维铺层结构中，最终实现整个干纤维铺层结构和液态树脂完全融合而固化形成制品。而且导流介质的空间网状结构能有效排除液态树脂和铺层结构中的残留气体，这些残留气体若留在铺层结构中将导致制品的抗拉伸、抗弯曲、抗剪切、抗压缩能力降低，降低制品力学性能的同时影响制品使用寿命和耐化学腐蚀性、耐候性。
某些大型复合材料产品，例如：大型游艇、兆瓦级风力发电机叶片、大型客车顶棚、飞机机翼等，因体型较大，形状单一，特别适合采用真空灌注成型工艺生产制造。这些大型部件的工艺流程原理相同，但成型不同型号和规格的产品时需要根据产品性能要求不同而铺设不同轴向的玻璃纤维，一般为单轴向和多轴向玻璃纤维，根据所铺设纤维方向的差异，在这些干铺层的上表面铺设导流介质时，需要根据所铺设的不同干纤维、不同厚度而设计不同的导流介质隔断区，目的是使得液态树脂在导流介质中分散的程度得到控制，以实现液态树脂在表层和底层铺层结构中的渗透达到合适的程度。即根据不同厚度、不同方向的干纤维铺设，表面导流介质某些区域需要铺设，而某些区域无需铺设，以此来控制液态树脂在铺层表面速度和垂直方向分散渗透速度，这些不铺设导流介质的区域即为导流介质隔断区域。目前大型复合材料产品通常采用的真空灌注成型导流介质铺设方式见图1。
但是，在真空灌注过程中，液态树脂在通过导流介质隔断区域时，因为没有导流介质分散作用，会导致：
1、液态树脂在垂直于铺层方向即向底层渗透的速度略有加快。有利于厚度较大的铺层结构的渗透。
2、液态树脂在铺层结构表面速度几乎完全丧失，导致表面分散速度极慢，液态树脂流动速度大大降低。产生的影响是：成型时间长、生产效率低、灌注过程中液态树脂不能完全浸透干铺层的风险增大。
3、液态树脂和干铺层结构中残留的气体无法通过导流介质排除，同时，向下渗透的液态树脂和底层铺层结构中气体向铺层上层浮动，使得这些气体全部汇集在导流介质隔断区域的铺层上层，导致制品抗拉伸、抗弯曲、抗剪切、抗压缩能力降低，降低制品的力学性能的同时影响制品使用寿命和耐化学腐蚀性、耐候性。
因此，真空灌注成型工艺中设计导流介质的隔断区域是有必要的，但同时会带来更多负面问题。
发明内容
为解决这些负面问题，本发明提出一种复合材料真空灌注成型工艺的导流方法，使液态树脂在铺层上层分散速度和液态树脂在垂直铺层方向即底层渗透分散的速度得到协调，同时满足液态树脂在铺层上层的分散流动和液态树脂在垂直铺层方向渗透分散的需要，同时液态树脂和铺层结构中多余气体能有效排除，保证制品整体质量。
本发明完成其发明任务采取的技术方案是：
一种复合材料真空灌注成型工艺的导流方法，在复合材料模具中铺设的干纤维铺层上表面铺设导流介质，所述位于干纤维铺层上表面的导流介质之间具有间隔，所述导流介质之间的间隔构成导流介质隔断区域；在具有间隔的相邻的导流介质之间，搭接导流桥，所述的导流桥将具有间隔的相邻的导流介质之间连通，液态树脂由导流桥通过导流介质隔断区域，分散到相邻的导流介质区；具有间隔的相邻的导流介质之间搭接的导流桥，与导流介质之间的间隔构成的导流介质隔断区域配合，控制液态树脂在铺层上层分散速度、保证液态树脂在垂直铺层方向即底层渗透分散的速度；所述的具有间隔的相邻的导流介质之间搭接的导流桥，由导流介质构成。
本发明提出的复合材料真空灌注成型工艺的导流方法，具有间隔的相邻的导流介质之间搭接的导流桥，与导流介质之间的间隔构成的导流介质隔断区域配合，控制液态树脂在铺层上层分散速度、保证液态树脂在垂直铺层方向即底层渗透分散的速度；同时液态树脂和铺层结构中多余气体能通过导流桥排除，使得铺层结构的抗拉伸、抗弯曲、抗剪切、抗压缩能力提高；制品使用寿命和耐化学腐蚀性、耐候性提高，保证大型真空灌注制品整体质量；而且操作简单，实施方便，与传统导流方法相比，液态树脂在铺层结构表层的渗透的底层的渗透均更有效率，缩短了制品的成型时间、提高了产品的生产效率。
附图说明
图1为大型复合材料产品真空灌注成型工艺导流介质铺设示意图。
图2为本发明大型复合材料产品真空灌注成型工艺导流介质铺设示意图。
图中，1、真空抽气口，2、透气介质，3、抽气管路，4、复合材料铺层结构，5、导流介质，6、真空灌注管路，7、液体液态树脂注入口，8导流介质隔断区，9、导流桥。
具体实施方式
结合附图，对本发明的实施例加以说明：
如图2所示，本发明改进了传统真空灌注成型工艺中导流介质铺设方式，在传统的真空灌注成型工艺铺设导流介质的隔断区域再铺设一定尺寸的导流介质构成导流桥。
实施例1：
长50m宽5m的大型复合材料风电叶片真空灌注成型应用实例。
50m风电叶片分为上下壳体，在成型时上下壳体分别采用真空灌注成型，经固化后，再将上下壳体用胶粘剂粘接成为一体。上下壳体的铺层方式和铺层结构完全一致，其中任一可称之为半壳体。
半壳体在成型时，在半壳体的成型模具沿长度方向从10m至50m全表面铺设3层干纤维层，在10m～50m沿长度方向铺设由单向玻璃纤维预制而成的复合材料主梁，所述主梁位于成型模具宽度方向的中心，主梁的两侧铺设与主梁相同高度的蜂窝夹心材料，然后在主梁和蜂窝夹心材料的表面再铺设3层玻璃纤维。
最后在上述干铺层上表面沿长度方向在主梁两侧铺设两条导流介质。此导流介质由具有一定厚度的空间网状织物构成，其作用是在进行真空灌注成型时，液态树脂在真空压力下，能迅速分散到这些空间网状结构中，实现对干纤维铺层的表面和底层渗透，并同时通过导流介质的空间网状结构排除液态树脂和铺层结构中的残留气体。所述两条导流介质之间具有间隔，所述间隔构成导流介质的隔断区域，设置隔断区域的作用是使得树脂在隔断区域降低表面速度，加快底层的流动速度，使得液态树脂能够渗透和分散到大梁底部。所述隔断区域的宽度为50～80mm(以室温为基准，环境温度越高间隔区域的宽度越大，环境温度越低间隔区域的宽度越小)。在所述隔断区域设置多个导流桥将两个隔断区域连通，相邻导流桥之间的间距为500～1000mm(以室温为基准，环境温度越高相邻导流桥之间的间距越大，环境温度越低导流桥之间的间距越小)。设置导流桥的目的是：导流桥与流介质隔断区域相互配合，控制液态树脂在铺层上层分散速度、保证液态树脂在垂直铺层方向即底层渗透分散的速度；同时液态树脂和铺层结构中多余气体能通过导流桥排除。
实施例2：
长度50m宽5m的大型复合材料风电叶片真空灌注成型应用实例。
50m风电叶片分为上下壳体，在成型时上下壳体分别采用真空灌注成型，经固化后，再将上下壳体用胶粘剂粘接成为一体。上下壳体的铺层方式和铺层结构完全一致，其中任一可称之为半壳体。
半壳体在成型时，在下壳体的成型模具沿长度方向从0m至10m范围内全表面铺设100层干纤维层。
然后在上述干铺层上表面沿宽度方向铺设两条导流介质。此导流介质由具有一定厚度的空间网状织物构成，其作用是在进行真空灌注成型时，液态树脂在真空压力下，能迅速分散到这些空间网状结构中，实现对干纤维铺层的表面和底层渗透，并同时通过导流介质的空间网状结构排除液态树脂和铺层结构中的残留气体。所述两条导流介质之间具有间隔，所述间隔构成导流介质的隔断区域，设置隔断区域的作用是使得树脂在隔断区域降低表面速度，加快液态树脂在干铺层底层流动速度。所述隔断区域的宽度为30～50mm(以室温为基准，环境温度越高间隔区域的宽度越大，环境温度越低间隔区域的宽度越小)。在所述隔断区域设置多个导流桥将两个隔断区域连通，相邻导流桥之间的间距为300～500mm(以室温为基准，环境温度越高相邻导流桥之间的间距越大，环境温度越低导流桥之间的间距越小)。目的是：导流桥与流介质隔断区域相互配合，控制液态树脂在铺层上层分散速度、保证液态树脂在垂直铺层方向即底层渗透分散的速度；同时液态树脂和铺层结构中多余气体能通过导流桥排除。

Claims (1)

1.一种复合材料真空灌注成型工艺的导流方法，在复合材料模具中进行干纤维铺层，在干纤维铺层上表面铺设导流介质(5)，所述位于干纤维铺层上表面的导流介质之间具有间隔，所述导流介质之间的间隔构成导流介质隔断区域(8)；其特征在于：在具有间隔的相邻的导流介质(5)之间，搭接导流桥(9)，所述的导流桥将具有间隔的相邻的导流介质(5)之间连通，液态树脂由导流桥(9)通过导流介质隔断区域(8)，分散到相邻的导流介质区；具有间隔的相邻的导流介质(5)之间搭接的导流桥(9)，与导流介质之间的间隔构成的导流介质隔断区域(8)配合，控制液态树脂在铺层上层分散速度、保证液态树脂在垂直铺层方向即底层渗透分散的速度；所述的具有间隔的相邻的导流介质之间搭接的导流桥，由导流介质(5)构成。
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