复合材料成型技术探索:HP-RTM与湿法模压成型工艺

摘要:复合材料是由两种或多种具有不同物理和化学性质的材料,通过特定的工艺方法组合而成的一种多相固体材料。这些材料在复合过程中,各组分保持相对独立性,但又通过界面产生相互作用,共同承担载荷,从而发挥出单一材料所不具备的综合性能。本文将深入探讨复合材料成型技术中的两种重

复合材料是由两种或多种具有不同物理和化学性质的材料,通过特定的工艺方法组合而成的一种多相固体材料。这些材料在复合过程中,各组分保持相对独立性,但又通过界面产生相互作用,共同承担载荷,从而发挥出单一材料所不具备的综合性能。本文将深入探讨复合材料成型技术中的两种重要工艺:高压树脂传递模塑成型工艺(HP-RTM)和湿法模压成型工艺(WCM)。

HP-RTM成型工艺

HP-RTM,全称High Pressure Resin Transfer Molding,即高压树脂传递模塑成型工艺。它利用高压压力将树脂对冲混合并注入到预先铺设有纤维增强材料和预置嵌件的真空密闭模具内,经树脂流动充模、浸渍、固化和脱模,获得复合材料制品。

特点与优势

高压注胶:HP-RTM工艺通常在1.0~6.0 MPa(10~60 bar)甚至更高的压力下注胶,相较于传统的RTM工艺的0.6~1.5 MPa(6~15 bar)注胶压力,树脂可以更快地充满模腔,完成对预成型纤维体的浸润过程,并且促进气泡排出,提高制品的表面成型质量。

高效生产:HP-RTM工艺可以实现低成本、短周期、大批量及高质量的生产,工艺过程可缩短至5分钟以内。

适用复杂形状:由于高压注胶的优势,HP-RTM工艺特别适用于制造形状复杂的零件,如汽车、飞机、风力发电等领域的复合材料制品。

应用实例

HP-RTM工艺在沃尔沃新的XC90跨界SUV、宝马i3和i8汽车车身Life模块结构中的碳纤维复合材料制件中得到了广泛应用。

湿法模压成型工艺(WCM)

湿法模压成型工艺,也称WCM工艺,是一种将裁切好的碳纤维或玻纤干布铺放成平面,然后进行涂胶、合模、抽真空、加压、加热固化,最后开模取出产品的成型工艺。

特点与优势

生产效率高:湿法模压工艺的生产效率高,自动化产线平均节拍时间约为3分钟。

成本低:该工艺不需要预制体,适合渗透率较低的织物(如碳毡),锁模力较小,压机吨位较低,从而降低了生产成本。

适用简单形状:湿法模压工艺更适合加工形状复杂程度低(2D或2.5D造型)的制品,如BMW i3和i8车型中的湿压部件。

应用实例

湿法模压工艺在NIO ES6/ES7等车型中得到了量产化应用,同时在航空航天、无人机等领域也展现出广阔的应用前景。

HP-RTM和湿法模压成型工艺作为复合材料成型技术的重要组成部分,各自具有独特的特点和优势。HP-RTM工艺以其高压注胶、高效生产和适用于复杂形状零件的特点,在汽车、飞机、风力发电等领域得到了广泛应用;而湿法模压成型工艺则以其生产效率高、成本低和适用于简单形状零件的特点,在汽车零部件、航空航天等领域展现出了巨大的潜力。随着科技的进步和市场需求的变化,这两种工艺将不断得到优化和创新,为复合材料的广泛应用提供更加高效、可靠的解决方案。

来源:科技前沿

相关推荐