RTM(Resin Transfer Molding) 공정은 섬유 강화 수지 기반 복합 재료의 일반적인 액체 성형 공정으로 주로 다음을 포함합니다.
(1) 필요한 구성 요소의 모양 및 기계적 성능 요구 사항에 따라 섬유 프리폼을 설계합니다.
(2) 사전 설계된 섬유 프리폼을 금형에 놓고 금형을 닫은 후 압축하여 섬유 프리폼의 해당 부피 분율을 얻습니다.
(3) 특수 주입 장비에서 특정 압력과 온도에서 수지를 금형에 주입하여 공기를 제거하고 섬유 프리폼에 담그십시오.
(4) 섬유 프리폼이 수지에 완전히 침지된 후, 경화 반응이 완료될 때까지 일정 온도에서 경화 반응을 진행한 후 최종 제품을 꺼낸다.
수지 이송 압력은 RTM 공정에서 제어해야 하는 주요 매개변수입니다.이 압력은 금형 캐비티에 주입하고 강화 재료를 담그는 동안 발생하는 저항을 극복하는 데 사용됩니다.수지가 전송을 완료하는 데 걸리는 시간은 시스템 압력 및 온도와 관련이 있으며 짧은 시간은 생산 효율성을 향상시킬 수 있습니다.그러나 수지 유량이 너무 높으면 접착제가 보강재에 제때 침투하지 못하고 시스템 압력 증가로 인해 사고가 발생할 수 있습니다.따라서 일반적으로 트랜스퍼 공정 중 금형에 들어가는 수지 액위는 25mm/min보다 빠르게 상승하지 않아야 합니다.배출구를 관찰하여 수지 이송 과정을 모니터링합니다.일반적으로 금형의 모든 관찰 포트에 접착제가 넘치고 더 이상 기포가 방출되지 않을 때 전사 공정이 완료된 것으로 가정하며, 실제 추가된 수지량은 기본적으로 추가된 예상 수지량과 동일합니다.따라서 배기구 설정을 신중하게 고려해야 합니다.
수지 선택
수지 시스템의 선택은 RTM 공정의 핵심입니다.최적의 점도는 수지가 금형 캐비티로 방출되어 빠르게 섬유에 침투할 때 0.025-0.03Pa·s입니다.폴리에스터 수지는 점도가 낮아 상온에서 냉간주입으로 완성이 가능합니다.그러나 제품의 성능 요구 사항이 다르기 때문에 다양한 유형의 수지가 선택되며 점도가 동일하지 않습니다.따라서 파이프라인과 주입 헤드의 크기는 적합한 특수 구성 요소의 흐름 요구 사항을 충족하도록 설계되어야 합니다.RTM 공정에 적합한 수지로는 폴리에스터 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지 등이 있습니다.
보강재 선택
RTM 공정에서는 유리섬유, 흑연섬유, 탄소섬유, 탄화규소, 아라미드 섬유 등 보강재를 선택할 수 있다.단축 섬유, 단방향 직물, 다축 직물, 직조, 편직, 핵심 재료 또는 프리폼을 포함하여 디자인 요구에 따라 품종을 선택할 수 있습니다.
제품 성능의 관점에서 볼 때, 이 공정으로 생산된 부품은 섬유 부피 비율이 높고 부품의 특정 모양에 따라 국부적인 섬유 강화로 설계할 수 있어 제품 성능을 향상시키는 데 유리합니다.생산비 측면에서 보면 복합부품 원가의 70%가 제조원가에서 발생한다.따라서, 제조원가를 어떻게 절감할 것인가는 복합재료 개발에 있어 시급히 해결되어야 할 중요한 문제이다.수지 기반 복합 재료를 제조하기 위한 전통적인 열간 압착 탱크 기술과 비교할 때 RTM 공정은 값비싼 탱크 본체를 필요로 하지 않으므로 제조 비용이 크게 절감됩니다.또한, RTM 공정으로 제조된 부품은 탱크 크기에 제한을 받지 않으며, 부품의 크기 범위도 상대적으로 유연하여 대형 고성능 복합 부품을 제조할 수 있습니다.전반적으로 RTM 공정은 복합재료 제조 분야에서 널리 적용되고 빠르게 발전해 왔으며 복합재료 제조에서 지배적인 공정이 될 것으로 예상됩니다.
최근 몇 년 동안 항공우주 제조 산업의 복합 재료 제품은 비내력 부품 및 소형 부품에서 주 하중 베어링 부품 및 대형 통합 부품으로 점차 전환되었습니다.대형, 고성능 복합재료 제조에 대한 수요가 시급합니다.따라서 진공 보조 수지 이송 성형(VA-RTM) 및 경량 수지 이송 성형(L-RTM)과 같은 공정이 개발되었습니다.
진공 보조 수지 이송 성형 공정 VA-RTM 공정
진공 보조 수지 이송 성형 공정 VA-RTM은 기존 RTM 공정에서 파생된 공정 기술입니다.이 공정의 주요 공정은 진공 펌프 및 기타 장비를 사용하여 섬유 프리폼이 위치한 금형 내부를 진공 청소기로 청소하여 진공 음압 작용으로 수지를 금형에 주입하여 침투 공정을 달성하는 것입니다. 섬유 프리폼, 최종적으로 금형 내부에서 응고 및 성형되어 복합 재료 부품의 필요한 모양과 섬유 부피 분율을 얻습니다.
기존 RTM 기술과 비교하여 VA-RTM 기술은 금형 내부의 진공 펌핑을 사용하므로 금형 내부의 사출 압력을 낮추고 금형 및 섬유 프리폼의 변형을 크게 줄여 장비 및 금형 공정의 성능 요구 사항을 낮출 수 있습니다. .또한 RTM 기술을 통해 더 가벼운 금형을 사용할 수 있어 생산 비용 절감에 유리합니다.따라서 이 기술은 대형 복합 부품을 제조하는 데 더 적합합니다. 예를 들어 폼 샌드위치 복합 플레이트는 항공 우주 분야에서 일반적으로 사용되는 대형 부품 중 하나입니다.
전반적으로 VA-RTM 공정은 대형 고성능 항공우주 복합재 부품을 준비하는 데 매우 적합합니다.그러나 중국에서는 이 공정이 아직 반기계화돼 있어 제품 제조 효율이 낮다.더욱이, 공정 매개변수의 설계는 대부분 경험에 의존하고 있으며, 아직 지능적인 설계가 이루어지지 않아 제품 품질을 정확하게 제어하기가 어렵습니다.동시에 많은 연구에서는 이 과정에서 수지 흐름 방향으로 압력 구배가 쉽게 생성된다는 점을 지적했습니다. 특히 진공 백을 사용할 때 수지 흐름 전면에서 어느 정도 압력 완화가 발생하여 이는 더욱 그렇습니다. 수지 침투에 영향을 미치고 가공물 내부에 기포가 형성되어 제품의 기계적 특성이 저하됩니다.동시에 불균일한 압력 분포는 가공물의 두께 분포를 고르지 않게 하여 최종 가공물의 외관 품질에 영향을 미칩니다. 이는 기술이 여전히 해결해야 할 기술적 과제이기도 합니다.
경량 수지 트랜스퍼 성형 공정 L-RTM 공정
경량 레진 트랜스퍼 성형을 위한 L-RTM 공정은 전통적인 VA-RTM 공정 기술을 기반으로 개발된 새로운 유형의 기술입니다.그림에서 볼 수 있듯이, 이 공정 기술의 주요 특징은 하부 금형이 금속 또는 기타 견고한 금형을 채택하고 상부 금형이 반강성 경량 금형을 채택한다는 것입니다.금형 내부는 이중 밀봉 구조로 설계되었으며, 상부 금형은 외부적으로 진공으로 고정되고, 내부는 진공을 이용해 수지를 주입합니다.본 공정의 상부금형에 반경질 금형을 사용하고, 금형 내부를 진공상태로 함으로써 금형 내부의 압력과 금형 자체의 제조원가를 대폭 절감한다.이 기술은 대형 복합 부품을 제조할 수 있습니다.기존 VA-RTM 공정에 비해 이 공정으로 얻은 부품의 두께가 더 균일하고 상하 표면의 품질이 우수합니다.동시에 상부 금형에 반경질 재료를 재사용할 수 있습니다. 이 기술은 VA-RTM 공정에서 진공백 낭비를 방지하므로 표면 품질 요구 사항이 높은 항공우주 복합 부품 제조에 매우 적합합니다.
그러나 실제 생산 과정에서는 이 과정에 여전히 일정한 기술적 어려움이 있습니다.
(1) 상부 금형에 반강성 재료를 사용하기 때문에 재료의 강성이 부족하면 진공 고정 금형 공정 중에 쉽게 붕괴되어 공작물의 두께가 고르지 않아 표면 품질에 영향을 줄 수 있습니다.동시에, 금형의 강성은 금형 자체의 수명에도 영향을 미칩니다.L-RTM용 금형으로 적합한 반강성 재료를 선택하는 방법은 이 공정을 적용하는 데 있어 기술적 어려움 중 하나입니다.
(2) L-RTM 공정 기술 금형 내부에 진공 펌핑을 사용하기 때문에 금형의 밀봉이 원활한 공정 진행에 중요한 역할을 합니다.씰링이 불충분하면 작업물 내부에 수지 침투가 불충분해져 성능에 영향을 줄 수 있습니다.따라서 금형 밀봉 기술은 이 공정을 적용하는데 있어 기술적인 어려움 중 하나입니다.
(3) L-RTM 공정에 사용되는 수지는 충진 공정에서 낮은 점도를 유지해야 사출압력을 낮추고 금형의 수명을 향상시킬 수 있다.적합한 수지 매트릭스를 개발하는 것은 이 공정을 적용하는 데 있어 기술적 어려움 중 하나입니다.
(4) L-RTM 공정에서는 일반적으로 수지의 균일한 흐름을 촉진하기 위해 금형에 흐름 채널을 설계해야 합니다.흐름 채널 설계가 합리적이지 않으면 부품에 마른 반점, 그리스가 많이 묻어나는 등의 결함이 발생하여 부품의 최종 품질에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.특히 복잡한 3차원 부품의 경우 금형 흐름 채널을 합리적으로 설계하는 방법도 이 공정을 적용할 때 기술적 어려움 중 하나입니다.
게시 시간: 2024년 1월 18일
