一种液体成型VARI工艺树脂浸润控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种液体成型VARI工艺树脂浸润控制系统及其控制方法，控制系统包括：模板、预制体、固定器组、真空袋组、注胶管路、抽真空设备、半透膜，方法包括：一、将预制体铺放在模板上方；二、再将预制体上方铺放辅助材料层；三、依照垂直于树脂浸润方向的预制体厚度对排气通道划分区域，对注胶管路和排气通道进行打孔；四、在排气通道孔外包覆半透膜，将注胶管路和排气通道放置在辅助材料上方；五、密封等步骤。本发明专利技术建立了复合材料VARI工艺“零出胶”系统，可以准确控制树脂量，减少树脂浪费现象。并且对变厚度增强材料预制体树脂浸润过程流动前锋进行控制，避免因流动前锋汇集导致的空气裹挟问题，降低了零件干斑、孔隙等质量问题风险。险。险。

【技术实现步骤摘要】
一种液体成型VARI工艺树脂浸润控制系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及零出胶VARI工艺
，更具体地说，本专利技术涉及一种液体成型VARI工艺树脂浸润控制系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着复合材料制造技术的不断发展，复合材料在航空航天领域的应用日益广泛，其用量成为衡量飞行器先进性的一大指标。相对于热压罐成型方法，以VARI(真空辅助树脂渗透)为代表的液体成型技术具备低制造成本、高制造效率、高尺寸和表面精度等优势，在复合材料成型技术中具备广泛的应用前景。
[0003]VARI工艺是在单面芯块上采用碳纤维、玻璃纤维等铺贴预制体，铺放辅助材料后，进行树脂进、出流道铺放。随后封装真空袋进行检漏，在真空条件压力下将树脂压入真空袋内，使树脂充分浸润预制体。随后关闭注胶、出胶口后，经加热使树脂固化，冷却后，得到复合材料零件。
[0004]树脂浸润过程控制是决定VARI工艺成型质量的关键技术之一,常规的VARI工艺需分别设置注胶、出胶管路，且管路上的注胶、出胶口通常依照经验随意设置。树脂通过注胶管路流入真空袋，完成对预制体的浸润，再通过出胶管路排出多余树脂和预制体内部空气。在工程实践中，上述树脂流道设置方案存在以下缺陷：
[0005](1)树脂在不同厚度预制体区域的流动速率存在差异，各个出胶口出胶时间存在差异，需人工对各个出胶口树脂流动情况进行实时监控和控制，实际操作过程繁杂；
[0006](2)树脂在不同厚度预制体区域的流动速率差异，导致流动前锋在预制体内部汇集，包裹气体，形成孔隙，影响零件成型质量；
[0007](3)沿出胶口流出的树脂量无法精确预判，导致难以精确计量预制体内部树脂含量，无法实现对零件重量、厚度等的精确控制，影响零件成型质量；
[0008](4)各个出胶口出胶时间存在差异，因此需准备过量树脂，造成材料浪费，提高了生产成本。
[0009]为了规避上述缺陷，优化VARI工艺树脂浸润过程控制，本领域技术人员提出了相应的解决措施，例如，刘强等公开了一种零出胶真空辅助树脂渗透成型树脂基复合材料的方法(申请公布号CN103802331A)，该方案取消了出胶树脂流道，将半透膜材料整体覆盖至预制体上方，利用半透膜材料允许气体小分子透过而阻拦树脂大分子的特性，可实现树脂浸润体系“零出胶”的效果，从而能够简化树脂浸润过程控制，减少树脂浪费，并在一定程度上实现对浸润树脂量的控制。
[0010]虽然上述方案减少了树脂的浪费，但是无法实现对树脂流动前锋的控制。这是由于半透膜均匀的覆盖于预制体上方，上述方案在平行于注胶管路的方向压力相同，树脂浸润的驱动力相同。但是，对于变厚度结构或存在局部加强层的预制体结构，树脂在不同区域的流动阻力存在差异，这导致树脂在各个区域的流动速率不同，浸润过程中，不同区域的流动前锋易发生汇集，导致空气包裹在预制体内部，最终造成产品存在干斑、孔隙等质量缺
陷。
[0011]在树脂浸润量调控方面，现有技术中的方案通过取消出胶通道的方式，使得流入真空袋内的树脂大部分用以浸润预制体，在一定程度上实现树脂浸润量可控。但是，在实际工程化实践过程中，在肉眼观察到增强材料预制体完全被树脂浸润后，延长浸润时间，树脂浸润仍在缓慢进行。总体而言，树脂浸润流动前锋控制和树脂浸润量控制仍是目前复合材料VARI工艺亟待突破的技术难点。

技术实现思路

[0012]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种液体成型VARI工艺树脂浸润控制系统及其控制方法，包含排气通道设置方案和树脂浸润控制方法等创新技术在内的树脂浸润控制系统和方案，实现对变厚度增强材料预制体流动前锋的控制，避免因流动前锋汇集导致的空气裹挟问题，降低了零件干斑、孔隙等质量问题风险，本专利技术提供的技术方案还能实现对树脂浸润量的精确控制，从而实现对零件厚度、重量的有效控制，以获取理想的产品质量和性能。
[0013]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0014]一种液体成型VARI工艺树脂浸润控制系统，包括：
[0015]模板，包括一个产品成型区域；
[0016]预制体，包括若干预浸润基层，设置于模板的产品成型区域内；
[0017]辅助材料层，置于预制体上；
[0018]固定器，包含第一固定器和第二固定器，第一固定器和第二固定器分别位于预制体的两侧并与模板固定；
[0019]真空袋，罩于预制体和辅助材料层外，其两侧分别与第一固定器和第二固定器连接；真空袋内形成一个密闭空间，树脂浸润前和/或树脂浸润时对密闭空间抽真空；
[0020]注胶管路，伸入所述密闭空间中，注胶管路上设置注胶孔，注胶孔用于对密闭空间中注入树脂；
[0021]抽真空设备，包括抽真空机、排气通道以及抽真空管路，抽真空机通过抽真空管路与排气通道连通；排气通道上设置排气孔；
[0022]半透膜：所述排气通道上排气孔的外侧包覆半透膜；
[0023]确定注胶管路和排气通道设置位置，依照垂直于树脂浸润方向的预制体厚度对排气通道划分区域，对注胶管路和排气通道进行打孔(注胶孔和排气孔)，注胶管路的注胶孔与排气通道的排气孔数量一致、位置相对；各个区域内排气通道的打孔间距d按公式(1)计算，其中，n为局部区域增强材料层数(预制体的纤维层数)：
[0024]d＝5+200
×
e
0.305
×
(1
‑
n)
ꢀꢀ
(1)；
[0025]树脂由注胶管路流入第一真空袋中，浸润预制体，浸润过程中，第一真空袋内的空气通过排气通道上的排气孔排出第一真空袋。
[0026]作为优选方式，所述辅助材料层自下而上依次为可剥保护层、有孔隔离膜、吸胶层、导流层。
[0027]作为优选方式，所述吸胶层为无碱玻璃布或吸胶毡中的一种或两种组合。
[0028]作为优选方式，所述第一真空袋外层设置了导气层，所述导气层外侧设置第二层
真空袋，所述第二真空袋与真空源相连，所述第二真空袋通过密封腻子固定。
[0029]作为优选方式，所述半透膜材料为以下材料中的一项：单层或双层微透气聚四氟乙烯复合布、微孔A4000薄膜、微孔真空袋。
[0030]一种液体成型VARI工艺树脂浸润控制方法，包括以下步骤：
[0031]步骤一：将预制体铺放在模板上方；
[0032]步骤二：再将预制体上方铺放辅助材料层；
[0033]步骤三：确定注胶管路和排气通道设置位置，依照垂直于树脂浸润方向的预制体厚度对排气通道划分区域，对注胶管路和排气通道进行打孔，各个区域内排气通道的打孔间距d按公式(1)计算，其中，n为局部区域增强材料层数：其中1≤n≤30，d的单位为mm，取值保留小数点后一位。
[0034]d＝5+200
×
e
0.305
×
(1
‑
n)
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(1)；
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液体成型VARI工艺树脂浸润控制系统，其特征在于，包括：模板，模板上设有一个产品成型区域；预制体，包括若干预浸润基层，设置于模板的产品成型区域内；辅助材料层，置于预制体上；固定器组，包含第一固定器和第二固定器，第一固定器和第二固定器分别位于预制体的两侧并与模板固定；真空袋组，包含第一真空袋和第二真空袋，罩于预制体和辅助材料层外，其两侧分别与第一固定器和第二固定器连接；真空袋内形成一个密闭空间，树脂浸润前和/或树脂浸润时对密闭空间抽真空；注胶管路，伸入所述密闭空间中，注胶管路上设置注胶孔，注胶孔用于对密闭空间中注入树脂；抽真空设备，包括抽真空机、排气通道以及抽真空管路，抽真空机通过抽真空管路与排气通道连通；排气通道上设置排气孔；半透膜：所述排气通道上排气孔的外侧包覆半透膜。2.根据权利要求1所述的一种液体成型VARI工艺树脂浸润控制系统，其特征在于：确定注胶管路和排气通道设置位置，依照垂直于树脂浸润方向的预制体厚度对排气通道划分区域，对注胶管路和排气通道进行打孔，注胶管路的注胶孔与排气通道的排气孔数量一致、位置相对；各个区域内排气通道的打孔间距d按公式(1)计算，其中，n为局部区域增强材料层数：d＝5+200
×
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0.305
×
(1
‑
n)
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(1)；树脂由注胶管路流入第一真空袋中，浸润预制体，浸润过程中，第一真空袋内的空气通过排气通道上的排气孔排出第一真空袋。3.根据权利要求1所述的一种液体成型VARI工艺树脂浸润控制系统，其特征在于：所述辅助材料层自下而上依次为可剥保护层、有孔隔离膜、吸胶层、导流层。4.根据权利要求1所述的一种液体成型VARI工艺树脂浸润控制系统，其特征在于：所述吸胶层为无碱玻璃布或吸胶毡中的一种或两种组合。5.根据权利要求1所述的一种液体成型VARI工艺树脂浸润控制系统，其特征在于：所述第一真空袋外层设置了导气层，所述导气层外侧设置第二层真空袋，所述第二真空袋与...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫超，田亦瑶，李祎燊，苏霞，王宇宁，刘秋峰，李宗泽，
申请(专利权)人：中航西安飞机工业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：