一種實(shí)驗(yàn)級(jí)rtm恒壓注射系統(tǒng)及恒壓注射的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于RTM技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種實(shí)驗(yàn)級(jí)RTM恒壓注射系統(tǒng)及恒壓注射的方法，借助空氣壓縮機(jī)、真空栗和氣缸等通用產(chǎn)品和零件，實(shí)現(xiàn)RTM單組份恒壓注射。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了很多低成本制造技術(shù)，樹脂傳遞模塑(RTM)成型技術(shù)作為樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料成型技術(shù)的重要分支，越來越受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視，RTM工藝是一種閉模工藝，是在一定的壓力下將低粘度的樹脂注入預(yù)置增強(qiáng)材料的模具型腔內(nèi)，使樹脂完全浸潤(rùn)增強(qiáng)材料預(yù)制體，然后通過恒溫等方式進(jìn)行樹脂固化，從而制備材料的工藝。目前由于RTM工藝可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、成型周期短等特點(diǎn)，所以它被廣泛應(yīng)用于航空航天，船舶制造，汽車行業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。
[0003]RTM注射成型方法及注射系統(tǒng)目前已經(jīng)有較多的應(yīng)用，如雙組份注射系統(tǒng)和單組份注射系統(tǒng)，這些系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)低溫恒壓/恒流注射。但目前這些設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本昂貴，如國(guó)產(chǎn)注射裝置價(jià)位一般在20萬-40萬之間，進(jìn)口裝置價(jià)格一般都在70萬以上。就目前注射裝置而言，注射系統(tǒng)管路太長(zhǎng)，材料浪費(fèi)率高，各種管路閥門也極易損壞，導(dǎo)致現(xiàn)有設(shè)備的使用成本很高。這些注射裝置不適合科研院所和企業(yè)進(jìn)行試驗(yàn)件和小批量制件的生產(chǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]要解決的技術(shù)問題
[0005]為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種實(shí)驗(yàn)級(jí)RTM恒壓注射系統(tǒng)及恒壓注射的方法，解決注射系統(tǒng)成本高昂，不適合科研院所和企業(yè)進(jìn)行試驗(yàn)件和小批量制件的生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)樹脂傳遞模塑(RTM)成型過程的低成本，簡(jiǎn)便性、可控性，方便性等問題。
[0006]技術(shù)方案
[0007]一種實(shí)驗(yàn)級(jí)RTM恒壓注射系統(tǒng)，其特征在于包括空氣壓縮機(jī)3、真空栗8、儲(chǔ)料罐13、真空罐6、儲(chǔ)料罐三通接頭2、真空罐三通接頭15、真空罐四通接頭16、壓力表4、閥門和溢料收集裝置;儲(chǔ)料罐13底部通過注口閥門14通過快擰連接模具注口，頂部設(shè)有與罐連通的儲(chǔ)料罐三通接頭2;儲(chǔ)料罐三通接頭2的另外兩通分別連接儲(chǔ)料第一閥門11和儲(chǔ)料第二閥門12，儲(chǔ)料第一閥門11通過快擰與空氣壓縮機(jī)3連接，儲(chǔ)料第二閥門12與真空罐6上的真空第一閥門10連接;真空罐6底部與罐連通的真空三通接頭15，真空三通接頭15的另外兩通分別連接真空罐第一閥門10和真空罐第二閥門9，真空罐第二閥門9通過快擰與溢料收集罐I相連，溢料收集罐I與模具冒口連接，真空罐第一閥門10通過快擰與儲(chǔ)料第二閥門12連接;真空罐6的設(shè)有與罐連通的四通接頭，四通接頭一端連接真空壓力表，另外兩端分別連接真空第三閥門7和真空第四閥門5，真空第三閥門7通過快擰連接真空栗8，真空第四閥門5通過快擰與大氣連接;所述溢料收集罐I的連接口為密封結(jié)構(gòu)。
[0008]—種利用所述實(shí)驗(yàn)級(jí)RTM恒壓注射系統(tǒng)進(jìn)行恒壓注射的方法，其特征在于步驟如下:
[0009]步驟1、樹脂混合和脫泡:
[0010]將連通注口閥門14的管道置入配好比例的樹脂與固化劑中，開啟真空第三閥門7、真空第一閥門10、儲(chǔ)料第二閥門12、和注口閥門14，同時(shí)關(guān)閉真空第四閥門5、真空第二閥門9和儲(chǔ)料第一閥門11;然后啟動(dòng)真空栗，將真空罐6與儲(chǔ)料罐13抽真空，使得預(yù)先混合好后的樹脂與固化劑在負(fù)壓作用下通過注口閥門14被吸入儲(chǔ)料罐中；
[0011]吸入完成后關(guān)閉注口閥門14，當(dāng)儲(chǔ)料罐13內(nèi)真空度達(dá)到工藝設(shè)計(jì)要求并維持15-20min進(jìn)行真空脫泡;真空罐6在此過程中也起到緩沖作用，防止混合后的樹脂與固化劑進(jìn)入到真空栗中造成真空栗損壞。
[0012]步驟2、完成真空脫泡后進(jìn)行模具抽真空:
[0013]關(guān)閉注口閥門14，通過注口閥門14將儲(chǔ)料罐13與模具注口連接，關(guān)閉儲(chǔ)料第二閥門12和真空第一閥門10，同時(shí)開啟真空第二閥門9，真空栗持續(xù)抽真空，直到溢料收集罐I內(nèi)真空度達(dá)到工藝設(shè)計(jì)要求并維持10_15min使得模具完成抽真空；
[0014]步驟3、樹脂注射:
[0015]模具完成抽真空后，啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，調(diào)節(jié)空氣壓縮機(jī)的壓力輸出值穩(wěn)定在工藝設(shè)計(jì)要求的數(shù)值，開啟儲(chǔ)料第一閥門11和注口閥門14，樹脂就在恒定壓力作用下流入模具中，完成恒壓注射，在注射過程中繼續(xù)對(duì)模具抽真空。
[0016]在恒壓注射完成后，進(jìn)行儲(chǔ)料罐的清洗，為下一次恒壓注射提供準(zhǔn)備，清洗步驟為:
[0017]步驟(1)、注射完成之后，將與注口相連的管道拔出，將儲(chǔ)料罐內(nèi)的剩余樹脂與固化劑通過空氣壓縮機(jī)提供壓力將樹脂與固化劑排出；
[0018]步驟(2)、關(guān)閉注口閥門14，通過注口閥門14將儲(chǔ)料罐13與樹脂專用清洗劑的罐子連接，開啟真空第三閥門7，真空第一閥門10，儲(chǔ)料第二閥門12和注口閥門14，同時(shí)關(guān)閉真空第四閥門5、真空第二閥門9和儲(chǔ)料第一閥門11;然后啟動(dòng)真空栗，將清洗劑吸入儲(chǔ)料罐內(nèi)；
[0019]步驟(3)、開啟儲(chǔ)料第一閥門11并關(guān)閉儲(chǔ)料第二閥門12，啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)將樹脂專用清洗劑從儲(chǔ)料罐中排出；
[0020]重復(fù)步驟2-步驟3多次，直至儲(chǔ)料罐與閥門內(nèi)沒有樹脂為清洗完成。
[0021]所述重復(fù)步驟2-步驟3多次為2?3次。
[0022]有益效果
[0023]本發(fā)明提出的一種實(shí)驗(yàn)級(jí)RTM恒壓注射系統(tǒng)及恒壓注射的方法，系統(tǒng)通過簡(jiǎn)易的真空表、儲(chǔ)料罐、真空罐、真空栗、溢料收集罐以及管道和閥門相連，實(shí)現(xiàn)RTM單組份恒壓注射。且拆裝簡(jiǎn)便，易于清洗，同時(shí)在注射過程中可以通過空氣壓縮機(jī)調(diào)節(jié)注射壓力，能夠?qū)崿F(xiàn)恒流速注射功能。
[0024]本發(fā)明系統(tǒng)配套能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、拆卸與清理方便，適用于工廠、科研院所的試驗(yàn)件和小型制件的成型。用于實(shí)驗(yàn)室樹脂傳遞模塑的研究，小批量制造實(shí)驗(yàn)件，降低生產(chǎn)成本，研究樹脂傳遞模塑工藝，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)真空輔助注射成型。
[0025]本發(fā)明方法在操作過程中，可通過真空栗同時(shí)控制儲(chǔ)料罐、真空管、模具的真空度，儲(chǔ)料罐底部與閥門連接，實(shí)現(xiàn)樹脂吸入與排出通過同一個(gè)閥門，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。溢料收集罐負(fù)責(zé)收集模具冒口流出的多余樹脂，利于工藝參數(shù)改進(jìn)。
【附圖說明】
[0026]圖1本發(fā)明系統(tǒng)示意圖
[0027]1.溢料收集罐2.儲(chǔ)料罐三通接頭3.空氣壓縮機(jī)4.真空表5.閥門6.真空罐
7.閥門8.真空栗9.閥門10.閥門11.閥門12.閥門13.儲(chǔ)料罐14.閥門15真空罐三通接頭16真空罐四通接頭。
【具體實(shí)施方式】
[0028]現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0029]本發(fā)明實(shí)施例是一種單組份恒壓注射裝置，其主要特征是由包括空氣壓縮機(jī)、真空栗、儲(chǔ)料罐、真空罐、真空表、壓力表、閥門、溢料收集裝置、管道等組成本發(fā)明設(shè)計(jì)的RTM注射裝置。
[0030]真空罐和儲(chǔ)料罐結(jié)構(gòu)為:儲(chǔ)料罐與真空罐整體上都是圓柱形，罐頂和罐底是長(zhǎng)方體組成，并帶有螺紋口，通過螺紋孔將罐體內(nèi)外連通。儲(chǔ)料罐主要是用來在注射前存儲(chǔ)預(yù)先混合好樹脂和固化劑。真空罐的主要作用是在抽真空過程中起到連接真空栗與儲(chǔ)料罐等聯(lián)通作用。
[0031]樹脂的吸料口與注射口采用同一個(gè)閥門來實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。通過空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生恒定壓力，將樹脂注入模具中，實(shí)現(xiàn)了恒壓注射，壓力較為穩(wěn)定，可滿足生產(chǎn)要求。
[0032]所有閥門與轉(zhuǎn)接頭、孔之間的連接均用同等型號(hào)的螺紋連接，其連接過程中需要纏繞密封帶，其作用是防止裝置在工作過程中樹脂滲漏，管道是通過快擰相連接，其特點(diǎn)是方便拆裝，并且密封效果好。
[0033]連接關(guān)系為:儲(chǔ)料罐13底部通過注口閥門14通過快擰連接模具注口，頂部設(shè)有與罐連通的儲(chǔ)料罐三通接頭2;儲(chǔ)料罐三通接頭2的另外兩通分別連接儲(chǔ)料第一閥門11和儲(chǔ)料第二閥門12，儲(chǔ)料第一閥門11通過快擰與空氣壓縮機(jī)3連接，儲(chǔ)料第二閥門12與真空罐6上的真空第一閥門10連接;真空罐6底部與罐連通的真空三通接頭15，真空三通接頭15的另外兩通分別連接真空罐第一閥門10和真空罐第二閥門9，真空罐第二閥門9通過快擰與溢料收集罐I相連，溢料收集罐I與模具冒口連接，真空罐第一閥門10通過快擰與儲(chǔ)料第二閥門12連接;真空罐6的設(shè)有與罐連通的四通接頭，四通接頭一端連接真空壓力表，另外兩端分別連接真空第三閥門7和真空第四閥門5，真空第三閥門7通過快擰連接真空栗8，真空第四閥門5通過快擰與大氣連接;所述溢料收集罐I的連接口為密封結(jié)構(gòu)。
[0034]利用實(shí)驗(yàn)級(jí)RTM恒壓注射系統(tǒng)進(jìn)行恒壓注射的步驟如下:
[0035]步驟1、樹脂混合和脫泡:
[0036]將連通注口閥門14的管道置入配好比例的樹脂與固化劑中，開啟真空第三閥門7、真空第一閥門10、儲(chǔ)料第二閥門12、和注口閥門14，同時(shí)關(guān)閉真空第四閥門5、真空第二閥門9和儲(chǔ)料第一閥門11;然后啟動(dòng)真空栗，將真空罐6與儲(chǔ)料罐13抽真空，使得預(yù)先混合好后的樹脂與固化劑在負(fù)壓作用下通過注口閥門14被吸入儲(chǔ)料罐中；
[0037]吸入完成后關(guān)閉注口閥門14，當(dāng)儲(chǔ)料罐13內(nèi)真空度達(dá)到工藝設(shè)計(jì)要求并維持15-20min進(jìn)行真空脫泡;真空罐6在此過程中也起到緩沖作用，防止混合后的樹脂與固化劑進(jìn)入到真空栗中造成真空栗損壞。
[0038]步驟2、完成真空脫泡后進(jìn)行模具抽真空:
[0039]關(guān)閉注口閥門14，通過注口閥門14將儲(chǔ)料罐13與模具注口連接，關(guān)閉儲(chǔ)料第二閥門12和真空第一閥門10，同時(shí)開啟真空第二閥門9，真空栗持續(xù)抽真空，直到溢料收集罐I內(nèi)真空度達(dá)到工藝設(shè)計(jì)要求并維持10_15min使得模具完成抽真空；
[0040]步驟3、樹脂注射:
[0041 ]模具完成抽真空后，啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，調(diào)節(jié)空氣壓縮機(jī)的壓力輸出值穩(wěn)定在工藝設(shè)計(jì)要求的數(shù)值，開啟儲(chǔ)料第一閥門11和注口閥門14，樹脂就在恒定壓力作用下流入模具中，完成恒壓注射，在注射過程中繼續(xù)對(duì)模具抽真空。
[0042]在恒壓注射完成后，進(jìn)行儲(chǔ)料罐的清洗，為下一次恒壓注射提供準(zhǔn)備，清洗步驟為:
[0043]步驟(1)、注射完成之后，將與注口相連的管道拔出，將儲(chǔ)料罐內(nèi)的剩余樹脂與固化劑通過空氣壓縮機(jī)提供壓力將樹脂與固化劑排出；
[0044]步驟(2)、關(guān)閉注口閥門14，通過注口閥門14將儲(chǔ)料罐13與樹脂專用清洗劑的罐子連接，開啟真空第三閥門7，真空第一閥門10，儲(chǔ)料第二閥門12和注口閥門14，同時(shí)關(guān)閉真空第四閥門5、真空第二閥門9和儲(chǔ)料第一閥門11;然后啟動(dòng)真空栗，將清洗劑吸入儲(chǔ)料罐內(nèi)；
[0045]步驟(3)、開啟儲(chǔ)料第一閥門11并關(guān)閉儲(chǔ)料第二閥門12，啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)將樹脂專用清洗劑從儲(chǔ)料罐中排出；
[0046]重復(fù)2?3次步驟2-步驟3，儲(chǔ)料罐與閥門內(nèi)沒有樹脂為清洗完成。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種實(shí)驗(yàn)級(jí)RTM恒壓注射系統(tǒng)，其特征在于包括空氣壓縮機(jī)(3)、真空栗(8)、儲(chǔ)料罐(13)、真空罐(6)、儲(chǔ)料罐三通接頭(2)、真空罐三通接頭(15)、真空罐四通接頭(16)、壓力表(4)、閥門和溢料收集裝置;儲(chǔ)料罐(13)底部通過注口閥門(14)通過快擰連接模具注口，頂部設(shè)有與罐連通的儲(chǔ)料罐三通接頭(2);儲(chǔ)料罐三通接頭(2)的另外兩通分別連接儲(chǔ)料第一閥門(11)和儲(chǔ)料第二閥門(12)，儲(chǔ)料第一閥門(11)通過快擰與空氣壓縮機(jī)(3)連接，儲(chǔ)料第二閥門(12)與真空罐(6)上的真空第一閥門(10)連接;真空罐(6)底部與罐連通的真空三通接頭(15)，真空三通接頭(15)的另外兩通分別連接真空罐第一閥門(10)和真空罐第二閥門(9)，真空罐第二閥門(9)通過快擰與溢料收集罐(I)相連，溢料收集罐(I)與模具冒口連接，真空罐第一閥門(10)通過快擰與儲(chǔ)料第二閥門(12)連接;真空罐(6)的設(shè)有與罐連通的四通接頭，四通接頭一端連接真空壓力表，另外兩端分別連接真空第三閥門(7)和真空第四閥門(5)，真空第三閥門(7)通過快擰連接真空栗(8)，真空第四閥門(5)通過快擰與大氣連接；所述溢料收集罐(I)的連接口為密封結(jié)構(gòu)。2.—種利用權(quán)利要求1所述實(shí)驗(yàn)級(jí)RTM恒壓注射系統(tǒng)進(jìn)行恒壓注射的方法，其特征在于步驟如下: 步驟1、樹脂混合和脫泡: 將連通注口閥門(14)的管道置入配好比例的樹脂與固化劑中，開啟真空第三閥門(7)、真空第一閥門(10)、儲(chǔ)料第二閥門(12)、和注口閥門(14)，同時(shí)關(guān)閉真空第四閥門(5)、真空第二閥門(9)和儲(chǔ)料第一閥門(11);然后啟動(dòng)真空栗，將真空罐(6)與儲(chǔ)料罐(I 3)抽真空，使得預(yù)先混合好后的樹脂與固化劑在負(fù)壓作用下通過注口閥門(14)被吸入儲(chǔ)料罐中； 吸入完成后關(guān)閉注口閥門(14)，當(dāng)儲(chǔ)料罐(13)內(nèi)真空度達(dá)到工藝設(shè)計(jì)要求并維持15-20min進(jìn)行真空脫泡； 步驟2、完成真空脫泡后進(jìn)行模具抽真空: 關(guān)閉注口閥門(I4)，通過注口閥門(I4)將儲(chǔ)料罐(13)與模具注口連接，關(guān)閉儲(chǔ)料第二閥門(12)和真空第一閥門(10)，同時(shí)開啟真空第二閥門(9)，真空栗持續(xù)抽真空，直到溢料收集罐(I)內(nèi)真空度達(dá)到工藝設(shè)計(jì)要求并維持10_15min使得模具完成抽真空； 步驟3、樹脂注射: 模具完成抽真空后，啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，調(diào)節(jié)空氣壓縮機(jī)的壓力輸出值穩(wěn)定在工藝設(shè)計(jì)要求的數(shù)值，開啟儲(chǔ)料第一閥門(11)和注口閥門(14)，樹脂就在恒定壓力作用下流入模具中，完成恒壓注射，在注射過程中繼續(xù)對(duì)模具抽真空。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述實(shí)驗(yàn)級(jí)RTM恒壓注射系統(tǒng)進(jìn)行恒壓注射的方法，其特征在于: 在恒壓注射完成后，進(jìn)行儲(chǔ)料罐的清洗，為下一次恒壓注射提供準(zhǔn)備，清洗步驟為: 步驟(I)、注射完成之后，將與注口相連的管道拔出，將儲(chǔ)料罐內(nèi)的剩余樹脂與固化劑通過空氣壓縮機(jī)提供壓力將樹脂與固化劑排出； 步驟(2)、關(guān)閉注口閥門(14)，通過注口閥門(14)將儲(chǔ)料罐(13)與樹脂專用清洗劑的罐子連接，開啟真空第三閥門(7)，真空第一閥門(10)，儲(chǔ)料第二閥門(12)和注口閥門(14)，同時(shí)關(guān)閉真空第四閥門(5)、真空第二閥門(9)和儲(chǔ)料第一閥門(11);然后啟動(dòng)真空栗，將清洗劑吸入儲(chǔ)料觸內(nèi)； 步驟(3)、開啟儲(chǔ)料第一閥門(11)并關(guān)閉儲(chǔ)料第二閥門(12)，啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)將樹脂專用清洗劑從儲(chǔ)料罐中排出；重復(fù)步驟2-步驟3多次，直至儲(chǔ)料罐與閥門內(nèi)沒有樹脂為清洗完成。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述實(shí)驗(yàn)級(jí)RTM恒壓注射系統(tǒng)進(jìn)行恒壓注射的方法，其特征在于:所述重復(fù)步驟2-步驟3多次為2?3次。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種實(shí)驗(yàn)級(jí)RTM恒壓注射系統(tǒng)及恒壓注射的方法，系統(tǒng)通過簡(jiǎn)易的真空表、儲(chǔ)料罐、真空罐、真空泵、溢料收集罐以及管道和閥門相連，實(shí)現(xiàn)RTM單組份恒壓注射。且拆裝簡(jiǎn)便，易于清洗，同時(shí)在注射過程中可以通過空氣壓縮機(jī)調(diào)節(jié)注射壓力，能夠?qū)崿F(xiàn)恒流速注射功能。本發(fā)明系統(tǒng)配套能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、拆卸與清理方便，適用于工廠、科研院所的試驗(yàn)件和小型制件的成型。用于實(shí)驗(yàn)室樹脂傳遞模塑的研究，小批量制造實(shí)驗(yàn)件，降低生產(chǎn)成本，研究樹脂傳遞模塑工藝，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)真空輔助注射成型。
【IPC分類】B29C70/48, B29C70/54
【公開號(hào)】CN105711113
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610067131
【發(fā)明人】蔣建軍, 周林超, 姚旭明, 郭強(qiáng), 蘇洋, 徐楚朦
【申請(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)