專利名稱：一種用于樹脂傳遞模塑技術(shù)的注入設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料液體成型技術(shù)，特別是一種用于樹脂傳遞模塑技術(shù)的注入設(shè)備，國(guó)際專利主分類號(hào)擬為Int.Cl7B29C 70/16。
背景技術(shù)：
樹脂傳遞模塑技術(shù)(RTM)是一種復(fù)合材料的成型技術(shù)。以該工藝生產(chǎn)的復(fù)合材料構(gòu)件具有可局部增強(qiáng)，兩面光滑，尺寸精確，環(huán)境友好等特點(diǎn)，因此越來越廣泛地用于航空航天，交通運(yùn)輸，電器等領(lǐng)域.國(guó)內(nèi)一些企業(yè)八十年代從國(guó)外引進(jìn)了近百合RTM注入機(jī)，但該設(shè)備只適于常溫樹脂的使用，設(shè)備清洗會(huì)消耗大量的溶劑，加上國(guó)內(nèi)非金屬模具制造技術(shù)的不成熟以及不合適的產(chǎn)品定位等，使大多數(shù)引進(jìn)RTM注入設(shè)備未能實(shí)際投入使用，造成了進(jìn)口設(shè)備閑置和資金的浪費(fèi)。
國(guó)外引進(jìn)的RTM注入機(jī)不適用的原因是多方面的，樹脂的適用范圍小是主要原因之一。這與其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)。該RTM注入機(jī)是活塞往復(fù)式結(jié)構(gòu)，即利用活塞泵的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來控制樹脂的注入流量。由于活塞泵的活塞是勻速運(yùn)動(dòng)的，因此樹脂注入過程也是均勻的，即恒流注入或注射。該RTM注入設(shè)備的特點(diǎn)是雙組分泵連在同一個(gè)連桿上，靠預(yù)先設(shè)定的位置調(diào)節(jié)樹脂固化劑與促進(jìn)劑的混合比例，混合比例通常在1∶1----1∶8。實(shí)際注射量一般在20----400mL/min之間。這種采用注入流量來控制工藝的控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，而且還需要有一個(gè)混合注入頭，因此設(shè)備也復(fù)雜，比較適用于大批量的工業(yè)化生產(chǎn)。對(duì)于超過混合比例的樹脂或需要加熱完成注入的樹脂，該RTM注入設(shè)備就受到了限制，無法完成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，設(shè)計(jì)一種用于樹脂傳遞模塑技術(shù)的注入設(shè)備，該注入設(shè)備采用恒壓注入方法，具有使用時(shí)不受雙組分混合比例范圍的限制，可根據(jù)設(shè)計(jì)需要配置混比后，直接注入，并且設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用方便等特點(diǎn)。
本發(fā)明解決所述注入設(shè)備技術(shù)問題的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種用于樹脂傳遞模塑技術(shù)的注入設(shè)備，它包括氣源、真空泵、樹脂罐、輸送管道和模具裝置，所述樹脂罐內(nèi)有攪拌器，罐蓋上有可外接氣源的氣嘴、注料口和可與真空泵連接的接口；樹脂罐經(jīng)輸出開關(guān)與輸送管道的一端接通，輸送管道的另一端經(jīng)輸入開關(guān)與頂面開有排氣孔的模具裝置接通；所述的樹脂罐和輸送管道外包油浴加熱系統(tǒng)；油浴加熱系統(tǒng)與油浴循環(huán)泵相連通。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明用于樹脂傳遞模塑技術(shù)的注入設(shè)備沒有采用傳統(tǒng)的恒流注入方法，改而采用恒壓注入方法，使用非常方便，可不受雙組分混合比例范圍的限制，適應(yīng)性廣，只需根據(jù)工藝設(shè)計(jì)需要配置雙組分混比后，直接注入樹脂，適宜小批量，多變化的市場(chǎng)化設(shè)計(jì)要求，并且設(shè)備不需要混合注入頭，也不需要活塞泵及其控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了設(shè)備，降低了成本，并提高了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)增加了柔性化功能。


圖1為本發(fā)明用于樹脂傳遞模塑技術(shù)的注入設(shè)備一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為采用本發(fā)明用于樹脂傳遞模塑技術(shù)的注入設(shè)備一種實(shí)施例加工的扁平型工件的照片圖；圖3為采用本發(fā)明用于樹脂傳遞模塑技術(shù)的注入設(shè)備一種實(shí)施例加工的三維結(jié)構(gòu)接頭的照片圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步敘述本發(fā)明。
本發(fā)明所述的用于樹脂傳遞模塑技術(shù)的注入設(shè)備(以下簡(jiǎn)稱注入設(shè)備，參見圖1)，是采用恒壓注入方法，即用恒定的壓力控制樹脂注入的工藝方法。它包括氣源14、真空泵15、樹脂罐7、輸送管道8和模具裝置9，所述樹脂罐7內(nèi)有攪拌器2，罐蓋上有可外接氣源14的氣嘴1、注料口3和可與真空泵15連接的接口4；樹脂罐7經(jīng)輸出開關(guān)11與輸送管道8的一端接通，輸送管道8的另一端經(jīng)輸入開關(guān)12與頂面開有排氣孔13的模具裝置9接通；所述的樹脂罐7和輸送管道8外包油浴加熱系統(tǒng)6；油浴加熱系統(tǒng)6與油浴循環(huán)泵10相連通。
本發(fā)明注入設(shè)備的優(yōu)選設(shè)計(jì)參數(shù)為最大額定壓力值為4Mpa，最高真空度為0.01Mpa，工藝溫度在0-200℃范圍內(nèi)可調(diào)。這些參數(shù)是依據(jù)各種樹脂的性能和復(fù)合材料工藝要求而設(shè)計(jì)的。本發(fā)明所述的設(shè)計(jì)使得本發(fā)明注入設(shè)備具有許多優(yōu)良性能本發(fā)明注入設(shè)備具有良好的耐壓性能。在整個(gè)注入過程不超過最大額定壓力值4Mpa的預(yù)定壓力下，注入設(shè)備可對(duì)樹脂表面施加正壓，將樹脂液體均勻注入到模腔之中，同時(shí)充分浸漬纖維材料。實(shí)施例所設(shè)計(jì)的最大壓力值完全能滿足滲透不同纖維體積含量材料所需要的壓力。但這不排除超過4Mpa額定壓力值的實(shí)施例設(shè)計(jì)。
本發(fā)明注入設(shè)備具有良好的真空脫泡功能，真空度可達(dá)到0.01Mpa。實(shí)施例的這一真空度要求，是在滿足工藝要求的前提下，考慮了經(jīng)濟(jì)性而設(shè)計(jì)的。該真空度設(shè)計(jì)可使樹脂基體在裝罐過程中混入的氣泡迅速排出，同時(shí)也可以處理樹脂基體中的殘余溶劑等，減少了孔隙的形成，保證和提高了復(fù)合材料制件的質(zhì)量。
本發(fā)明注入設(shè)備中具有良好的整體加熱功能。所述的整體加熱是指對(duì)樹脂罐7的罐壁和罐底同時(shí)加熱，并且罐蓋密封良好的加熱方式。它克服了現(xiàn)有RTM注入設(shè)備只在罐底加熱，罐內(nèi)溫度不均勻的弊端。由于各種樹脂的注入溫度要求不同，因此本發(fā)明注入設(shè)備采用了從0-200℃度較大范圍的可控溫度設(shè)計(jì)，以滿足多種樹脂的注入溫度要求，達(dá)到一機(jī)多用的柔性化目的。本發(fā)明注入設(shè)備整體加熱的采用電加熱油浴的方式，加熱具體設(shè)計(jì)為所述的樹脂罐7和輸送管道8外包油浴加熱系統(tǒng)6；油浴加熱系統(tǒng)6與油浴循環(huán)泵10相連通。這種整體設(shè)計(jì)可使樹脂罐7和輸送管道8內(nèi)的溫度均勻一致，克服了現(xiàn)有設(shè)備采用電阻絲加熱而產(chǎn)生的不均勻現(xiàn)象，保證注入質(zhì)量的穩(wěn)定可靠。本發(fā)明注入設(shè)備在樹脂罐7內(nèi)和油浴加熱系統(tǒng)6中分別設(shè)置兩個(gè)傳感器以控制工藝溫度。溫度控制可以采用控制儀表(圖中為畫出)來實(shí)現(xiàn)。工藝溫度的可調(diào)范圍為0-200℃，精度設(shè)計(jì)為±1℃，足以滿足各種復(fù)合材料樹脂注入溫度要求。這種整體設(shè)計(jì)是本發(fā)明注入設(shè)備具有了工藝全程加熱功能，可滿足特殊樹脂的注入要求。還應(yīng)當(dāng)說明的是，本發(fā)明注入設(shè)備所述的樹脂罐7和輸送管道8外包的油浴加熱系統(tǒng)6也可以分別設(shè)計(jì)，或說采用兩套油浴加熱系統(tǒng)，以滿足特定的工藝要求。當(dāng)然這種設(shè)計(jì)會(huì)使設(shè)備溫度控制系統(tǒng)復(fù)雜化，成本相應(yīng)提高。
本發(fā)明注入設(shè)備的進(jìn)一步特征在于所述的油浴加熱系統(tǒng)6內(nèi)帶有冷凝管5，冷凝管5外接冷凝系統(tǒng)；在油浴加熱控制系統(tǒng)中安裝有報(bào)警器。這種設(shè)計(jì)使本發(fā)明注入設(shè)備更具安全性。實(shí)際應(yīng)用過程中，當(dāng)加熱溫度超過設(shè)置的工藝極限溫度時(shí)，注入設(shè)備會(huì)自動(dòng)報(bào)警，并停機(jī)，同時(shí)啟動(dòng)外接的冷凝管系統(tǒng)(圖中沒畫出)，通過所述的冷凝管5迅速降低樹脂罐7和輸送管道8溫度，以避免爆聚事故發(fā)生。
本發(fā)明注入設(shè)備樹脂罐7的攪拌器2采用了磁力耦合攪拌方式。這種設(shè)計(jì)能夠保證真空度達(dá)到0.01Mpa的工藝要求，也從根本上解決了現(xiàn)有技術(shù)填料密封或機(jī)械密封無法克服的軸封泄漏，不能達(dá)到0.01Mpa真空度的工藝要求問題。所述攪拌器2的控制為變頻無級(jí)調(diào)速，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)500轉(zhuǎn)/分。
本發(fā)明注入設(shè)備未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
本發(fā)明注入設(shè)備的工藝過程如下首先，將纖維預(yù)制件裝入模具9中，該模具9與最終制件的型腔相一致；其次，按工藝設(shè)計(jì)要求將配置好的樹脂從所述的注入口3注入樹脂罐7中，在所述真空泵接口4處抽真空，使真空度達(dá)到工藝要求，排除樹脂罐7內(nèi)樹脂中的氣泡；再次，按照樹脂的粘溫特性設(shè)定所述油浴加熱系統(tǒng)6內(nèi)的溫度，并使油浴加熱系統(tǒng)6處于工作狀態(tài)；最后，當(dāng)溫度達(dá)到該設(shè)定值時(shí)，按照不同的纖維體積含量和預(yù)制件的結(jié)構(gòu)設(shè)定所需的壓力(在0.1----4Mpa選擇)，同時(shí)打開所述的樹脂罐7與輸送管道8之間的輸出開關(guān)11和輸送管道8與模具9之間的輸入開關(guān)12，并在氣嘴1處接通氣源14，使樹脂從樹脂罐7通過輸送管道8均勻注入到模具9中，滲透至已事先放入模具9中的纖維增強(qiáng)材料內(nèi)，當(dāng)樹脂從所述排氣口13流出時(shí)，即完成樹脂的穩(wěn)定注入。
下面給出本發(fā)明注入設(shè)備應(yīng)用的具體實(shí)施例。
實(shí)施例1制備長(zhǎng)方形復(fù)合材料試件。
首先將纖維預(yù)制件裝入模具9中，該模具型腔與最終制件相一致；將環(huán)氧樹脂TDE-85和2-甲基咪唑固化劑100∶1的比例混合均勻后，從所述的注入口3注入樹脂罐7中，在所述接口4處抽真空，排除樹脂中的氣泡，按照所述樹脂的粘溫特性設(shè)定油浴加熱系統(tǒng)6的溫度為40℃，并使油浴加熱處于工作狀態(tài)；當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值40℃時(shí)，按照該預(yù)制件的纖維體積含量和結(jié)構(gòu)設(shè)定所需的壓力0.2Mpa，同時(shí)打開樹脂罐7與輸送管路8之間連通的輸出開關(guān)11和輸送管道8與模具9之間連通的輸入開關(guān)12，并在氣嘴1處接通氣源14，使樹脂從樹脂罐7通過輸送管道8注入到模具9之中，滲透至已事先放入在模具9中的纖維增強(qiáng)材料內(nèi)，當(dāng)樹脂從排氣口13流出時(shí)，即完成樹脂的穩(wěn)定注入過程。利用本發(fā)明注入設(shè)備所制得的長(zhǎng)方形復(fù)合材料試件如圖2所示。與傳統(tǒng)注入設(shè)備相比，該方法能夠不受混合比例的限制，通過調(diào)節(jié)注入壓力的大小靈活地控制注入時(shí)間的長(zhǎng)短，所得制品具有孔隙率低，兩面光滑，尺寸精確等特點(diǎn)。
實(shí)施例2制造三維結(jié)構(gòu)復(fù)合材料接頭首先將接頭的纖維預(yù)制件裝入模具9中，該模具型腔與最終接頭制件相一致。將改性酚醛樹脂從所述的注入口3倒入樹脂罐7中，在接口4處抽真空，排除樹脂罐7中樹脂的氣泡，按照該樹脂的粘溫特性設(shè)定油浴加熱系統(tǒng)6的溫度為90℃，使油浴加熱系統(tǒng)6處于工作狀態(tài)。當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值90℃時(shí)，按照該預(yù)制件的纖維體積含量和結(jié)構(gòu)設(shè)定所需的壓力0.6Mpa，余同實(shí)施例1。利用本發(fā)明注入設(shè)備所制得的三維結(jié)構(gòu)復(fù)合材料接頭如圖3所示。與傳統(tǒng)注入設(shè)備相比，本發(fā)明注入設(shè)備能夠在罐體內(nèi)使所用樹脂均勻加熱，并在注入過程之中始終保持溫度恒定。這樣就克服了該樹脂的溫度依賴性強(qiáng)和溫度降低粘度迅速增加的現(xiàn)象。這意味著本發(fā)明注入設(shè)備適用于高溫充模樹脂，能夠滿足纖維體積含量較高的復(fù)合材料制件所需要較長(zhǎng)充模時(shí)間的特定工藝要求。所得制品同樣具有孔隙率低，兩面光滑，尺寸精確和整體性強(qiáng)，耐溫高等特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于樹脂傳遞模塑技術(shù)的注入設(shè)備，它包括氣源、真空泵、樹脂罐、輸送管道和模具裝置，所述樹脂罐內(nèi)有攪拌器，罐蓋上有可外接氣源的氣嘴、注料口和可與真空泵連接的接口；樹脂罐經(jīng)輸出開關(guān)與輸送管道的一端接通，輸送管道的另一端經(jīng)輸入開關(guān)與頂面開有排氣孔的模具裝置接通；所述的樹脂罐和輸送管道外包油浴加熱系統(tǒng)；油浴加熱系統(tǒng)與油浴循環(huán)泵相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于樹脂傳遞模塑技術(shù)的注入設(shè)備，其特征在于所述的油浴加熱系統(tǒng)內(nèi)帶有冷凝管，冷凝管外接冷凝系統(tǒng)；在油浴加熱控制系統(tǒng)中安裝有報(bào)警器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于樹脂傳遞模塑技術(shù)的注入設(shè)備，其特征在于所述注入設(shè)備的最大額定壓力值為4Mpa，最高真空度為0.01Mpa，工藝溫度在0-200℃范圍內(nèi)可調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于樹脂傳遞模塑技術(shù)的注入設(shè)備，它包括氣源、真空泵、樹脂罐、輸送管道和模具裝置，所述樹脂罐內(nèi)有攪拌器，罐蓋上有可外接氣源的氣嘴、注料口和可與真空泵連接的接口；樹脂罐經(jīng)輸出開關(guān)與輸送管道的一端接通，輸送管道的另一端經(jīng)輸入開關(guān)與頂面開有排氣孔的模具裝置接通；所述的樹脂罐和輸送管道外包油浴加熱系統(tǒng)；油浴加熱系統(tǒng)與油浴循環(huán)泵相連通。本發(fā)明注入設(shè)備采用恒壓注入方法，不受雙組分混合比例范圍的限制，適應(yīng)性廣，使用方便，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本降低，具有柔性化功能。
文檔編號(hào)B29C70/54GK1775514SQ200510016459
公開日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2005年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月29日
發(fā)明者李嘉祿, 吳曉青 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)