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    復合材料真空導流工藝常見問題及解決方法
    
                    
    時間：2022-12-03 09:14:58  瀏覽量：
    
                    
           采用真空導流工藝的復合材料層合板通常存在的缺陷類型分為兩大類，即內部質量問題與外觀質量問題。
    
內部質量缺陷
    
       內部質量缺陷主要包含有氣孔、分層、夾雜和富樹脂等，從細觀形態分析，氣孔與分層缺陷主要由外部氣體引入造成的，可能產生的原因有纖維吸濕、樹脂脫泡不凈、真空系統滲漏、滲透或固化溫度參數設置不合理等，夾雜缺陷主要由干態纖維鋪疊過程掉入異物引起，富樹脂現象可能產生的原因主要有工藝參數設置不合理、鋪貼中纖維出現錯層、堆疊或架橋等現象引起的，具體如下：
    
       氣孔/分層
    
       （1）纖維吸濕
    
       （2）樹脂脫泡不凈
    
       （3）真空系統泄露
    
       （4）滲透或固化溫度參數設置不合理
    
       夾雜，鋪貼過程中掉入異物，富樹脂
    
       （1）樹脂滲透過程中工藝參數設置不合理
    
       （2）鋪貼中纖維出現錯層、堆疊或架橋
    
       夾雜和富樹脂主要與鋪貼過程質量控制相關，而其它缺陷類型主要與液體成型工藝過程參數控制相關，而其他缺陷類型主要與液體成型工藝過程參數控制相關。
    

    
外部質量缺陷    

    復合材料真空導流工藝
    
       制件的外觀質量缺陷主要包含厚度均勻性超差、外表存在劃傷、纖維褶皺等。其中厚度均勻性超差原因較為復雜，主要的因素有：施加在預制體上的壓力均勻性不夠引起的，封裝中出現了真空袋架橋、樹脂滲透過程中出現樹脂淤積、纖維回彈等；外表劃傷主要由人為因素引起；而纖維褶皺與預制體狀態、施加在預制體的壓力均勻性不夠引起、工藝缺陷其他認為原因，例如，層間夾雜、貼膜面存在異物等原因引起，具體如下：
    
       厚度均勻性超差
    
       （1）滲透過程中出現樹脂淤積
    
       （2）預制體壓力均勻性不夠
    
       （3）纖維回彈
    
       （4）真空袋架橋
    
       外表劃傷
    
       （1）脫模、移動、加工過程中出現人為劃傷
    
       纖維褶皺
    
       （1）預制體層間缺乏定型劑
    
       （2）缺少壓力均勻性控制手段
    
       （3）層間夾雜、貼膜面存在異物
    

    
工藝缺陷控制
    
       1、纖維吸濕對成型質量的影響和控制
    
       干態纖維吸濕對成型的復合材料層合板的內部質量有嚴重的影響，外觀會出現可目視的缺陷。其缺陷主要由纖維中吸濕的水分在固化升溫過程中發生汽化；此外，通過測量表面，即使無損檢測正常，但復合材料層合板的玻璃化轉變溫度會出現明顯下降，說明纖維中殘留的水分子破壞了樹脂固化交聯反應。因此，在液體成型復合材料制件的過程中，纖維吸濕控制是必須要考慮的工藝環節，纖維原材料的存放、剪裁，纖維預制體的鋪貼、制備、封裝等一定要在可控制的環境中進行。
    

    
       2、樹脂脫泡對成型質量的影響及控制
    
       如果不對樹脂進行脫泡處理，采用真空導流技術成型的復合材料外觀不會出現明顯變化。但會對成型復合材料層合板的內部質量產生明顯的影響，主要會出現局部孔隙密集的缺陷 。樹脂不進行脫泡處理對零件成型質量的影響程度與成型方法、制件的尺寸和結構形式相關，成型工藝控制越簡單、制件的尺寸越大、結構形式越復雜，樹脂中殘存的氣體影響越大。因此，在液體成型復合材料過程中，樹脂的充分脫泡處理是必要的工藝步驟。為了保證樹脂充分脫泡，可采用在樹脂較低黏度狀態時抽靜態真空，真空度一般不低于-0.095Mpa，時間不少于30min；此外，在成型較大型零件時需要使用較多的樹脂，僅采用樹脂靜態抽真空的形式較難對樹脂進行充分脫泡，可采用循環抽真空或采用攪拌脫泡抽真空的形式對樹脂進行動態脫泡處理，保證樹脂的充分脫泡。
    

    
       3、真空系統泄露對成型質量的影響及控制
    
       真空系統的泄露是真空導流工藝制作復合材料過程中最為常見的工藝缺陷，滲透類型按部位可分為樹脂進膠管路泄露、真空袋泄露、真空源（出膠管路）泄漏三種，具體如下圖    


    
       （1）進膠管路滲漏
    
       進膠管路滲漏試驗分為微小滲漏和嚴重滲漏兩種情況，其中微小滲漏和嚴重滲漏兩種情況，其中微小滲漏時系統真空度范圍為：—0.095 至—0.1Mpa，嚴重滲漏時真空管系統真空度范圍為≤—0.08Mpa。
    
       （a）在真空度基本保持不變（—0.095 至—0.1Mpa）的情況下，真空導流成型工藝過程中進膠管路出現微小泄漏對最終復合材料層壓板成型的內部質量有一定的影響，主要的缺陷類型為較分散的不超標微小氣孔，但該類型內部缺陷從外觀上無法查別，其缺陷產生的原因為樹脂在滲透過程中通過進膠管路滲漏點時混入了外部的空氣。
    
       （b）在進膠管路滲漏嚴重影響系統的真空度（≤—0.08Mpa）的情況下，將無法完成樹脂對纖維預制體的浸潤，成型后對零件目視可觀察到大面積干斑。其缺陷產生的原因是進膠管路出現嚴重滲漏時，大量進入進膠管路的氣體在樹脂源于預制體制件之間形成了空腔區，阻礙了樹脂進入預制體，故樹脂無法實現對纖維預制體的完全浸潤。
    
       （2）真空袋滲漏
    
       真空袋滲漏同樣分為微小滲漏和嚴重滲漏兩種情況，其中微小滲漏時系統真空度范圍為—0.095 至—0.1Mpa，嚴重泄露時系統真空度范圍為≤—0.08Mpa。
    
       （a）在系統真空度基本保持不變（—0.095 至—0.1Mpa）的情況下，液體成型工藝過程中真空袋出現微小滲漏對最終復合材料層壓板成型的內部質量有明顯影響，制備的復合材料層合板在無損檢測中出現了明顯的底波衰減 ，并存在分散性的密集氣孔，平均孔隙率值也超過了一般復合材料構件的指標1.5%；此外，從外觀上觀察到明顯的點狀缺陷。
    
       （b）在真空袋滲漏嚴重影響真空度（≤—0.08Mpa）的情況下，雖然可以完成樹脂對纖維預制體的浸潤，但大量涌入真空袋的氣體嚴重阻礙了樹脂對預制體的浸潤，并且過低的壓力使成型的零件出現了疏松和分層等嚴重缺陷，從無損檢測和外部觀察均能發現嚴重的缺陷。
    
       （3）、真空源滲漏
    
       真空導流工藝的系統真空度一般不能低于-0.095Mpa，當真空源滲漏降低至-0.08Mpa時，復合材料層壓板的成型質量會出現明顯下降，可在無損檢測中出現底波衰減現象 并檢測出密集型氣孔，平均孔隙率值已接近了一般復合材料的孔隙率最大指標1.5%，同時厚度均勻性出現了下降的趨勢；當真空源滲漏進一步降低至—0.06Mpa時，雖然可以完成樹脂對纖維預制體的浸潤。但制備的復合材料層合板在無損檢測中存在嚴重的底波衰減，同時存在分散性密集氣孔等缺陷，表面可觀察到明顯不充分區域，厚度均勻性進一步下降。
    
       因此，對系統進行真空滲漏檢查時真空導流工藝的關鍵環節之一。常規的檢測方法為：
    
       1、觀察系統真空讀數，不低于—0.095Mpa；
    
       2、關閉系統真空源，觀察系統真空讀數的變化值，變化值不能大于0.017Mpa/5min，一旦系統真空度低于-0.095Mpa或讀數變化值超過范圍，則需從樹脂儲液罐、樹脂管路、真空袋、樹脂出膠罐及真空源等多個方面進行分區檢查，直至真空滲漏消除為止。    


    文章來源：復材邦
    

    
                
                                   
                
                
                  
            
    
        
            
    
    
	

	
	

 



	




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