復(fù)合材料真空導(dǎo)流工藝常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法
時(shí)間：2022-12-03 09:14:58 瀏覽量：
采用真空導(dǎo)流工藝的復(fù)合材料層合板通常存在的缺陷類(lèi)型分為兩大類(lèi)，即內(nèi)部質(zhì)量問(wèn)題與外觀質(zhì)量問(wèn)題。
內(nèi)部質(zhì)量缺陷
內(nèi)部質(zhì)量缺陷主要包含有氣孔、分層、夾雜和富樹(shù)脂等，從細(xì)觀形態(tài)分析，氣孔與分層缺陷主要由外部氣體引入造成的，可能產(chǎn)生的原因有纖維吸濕、樹(shù)脂脫泡不凈、真空系統(tǒng)滲漏、滲透或固化溫度參數(shù)設(shè)置不合理等，夾雜缺陷主要由干態(tài)纖維鋪疊過(guò)程掉入異物引起，富樹(shù)脂現(xiàn)象可能產(chǎn)生的原因主要有工藝參數(shù)設(shè)置不合理、鋪貼中纖維出現(xiàn)錯(cuò)層、堆疊或架橋等現(xiàn)象引起的，具體如下：
氣孔/分層
（1）纖維吸濕
（2）樹(shù)脂脫泡不凈
（3）真空系統(tǒng)泄露
（4）滲透或固化溫度參數(shù)設(shè)置不合理
夾雜，鋪貼過(guò)程中掉入異物，富樹(shù)脂
（1）樹(shù)脂滲透過(guò)程中工藝參數(shù)設(shè)置不合理
（2）鋪貼中纖維出現(xiàn)錯(cuò)層、堆疊或架橋
夾雜和富樹(shù)脂主要與鋪貼過(guò)程質(zhì)量控制相關(guān)，而其它缺陷類(lèi)型主要與液體成型工藝過(guò)程參數(shù)控制相關(guān)，而其他缺陷類(lèi)型主要與液體成型工藝過(guò)程參數(shù)控制相關(guān)。
外部質(zhì)量缺陷
厚度均勻性超差
（1）滲透過(guò)程中出現(xiàn)樹(shù)脂淤積
（2）預(yù)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(dòng)、加工過(guò)程中出現(xiàn)人為劃傷
纖維褶皺
（1）預(yù)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(duì)成型質(zhì)量的影響和控制
干態(tài)纖維吸濕對(duì)成型的復(fù)合材料層合板的內(nèi)部質(zhì)量有嚴(yán)重的影響，外觀會(huì)出現(xiàn)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(guò)程中發(fā)生汽化；此外，通過(guò)測(cè)量表面，即使無(wú)損檢測(cè)正常，但復(fù)合材料層合板的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度會(huì)出現(xiàn)明顯下降，說(shuō)明纖維中殘留的水分子破壞了樹(shù)脂固化交聯(lián)反應(yīng)。因此，在液體成型復(fù)合材料制件的過(guò)程中，纖維吸濕控制是必須要考慮的工藝環(huán)節(jié)，纖維原材料的存放、剪裁，纖維預(yù)制體的鋪貼、制備、封裝等一定要在可控制的環(huán)境中進(jìn)行。
2、樹(shù)脂脫泡對(duì)成型質(zhì)量的影響及控制
如果不對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行脫泡處理，采用真空導(dǎo)流技術(shù)成型的復(fù)合材料外觀不會(huì)出現(xiàn)明顯變化。但會(huì)對(duì)成型復(fù)合材料層合板的內(nèi)部質(zhì)量產(chǎn)生明顯的影響，主要會(huì)出現(xiàn)局部孔隙密集的缺陷 。樹(shù)脂不進(jìn)行脫泡處理對(duì)零件成型質(zhì)量的影響程度與成型方法、制件的尺寸和結(jié)構(gòu)形式相關(guān)，成型工藝控制越簡(jiǎn)單、制件的尺寸越大、結(jié)構(gòu)形式越復(fù)雜，樹(shù)脂中殘存的氣體影響越大。因此，在液體成型復(fù)合材料過(guò)程中，樹(shù)脂的充分脫泡處理是必要的工藝步驟。為了保證樹(shù)脂充分脫泡，可采用在樹(shù)脂較低黏度狀態(tài)時(shí)抽靜態(tài)真空，真空度一般不低于-0.095Mpa，時(shí)間不少于30min；此外，在成型較大型零件時(shí)需要使用較多的樹(shù)脂，僅采用樹(shù)脂靜態(tài)抽真空的形式較難對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行充分脫泡，可采用循環(huán)抽真空或采用攪拌脫泡抽真空的形式對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行動(dòng)態(tài)脫泡處理，保證樹(shù)脂的充分脫泡。
3、真空系統(tǒng)泄露對(duì)成型質(zhì)量的影響及控制
真空系統(tǒng)的泄露是真空導(dǎo)流工藝制作復(fù)合材料過(guò)程中最為常見(jiàn)的工藝缺陷，滲透類(lèi)型按部位可分為樹(shù)脂進(jìn)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
進(jìn)膠管路滲漏試驗(yàn)分為微小滲漏和嚴(yán)重滲漏兩種情況，其中微小滲漏和嚴(yán)重滲漏兩種情況，其中微小滲漏時(shí)系統(tǒng)真空度范圍為：—0.095 至—0.1Mpa，嚴(yán)重滲漏時(shí)真空管系統(tǒng)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(dǎo)流成型工藝過(guò)程中進(jìn)膠管路出現(xiàn)微小泄漏對(duì)最終復(fù)合材料層壓板成型的內(nèi)部質(zhì)量有一定的影響，主要的缺陷類(lèi)型為較分散的不超標(biāo)微小氣孔，但該類(lèi)型內(nèi)部缺陷從外觀上無(wú)法查別，其缺陷產(chǎn)生的原因?yàn)闃?shù)脂在滲透過(guò)程中通過(guò)進(jìn)膠管路滲漏點(diǎn)時(shí)混入了外部的空氣。
（b）在進(jìn)膠管路滲漏嚴(yán)重影響系統(tǒng)的真空度（≤—0.08Mpa）的情況下，將無(wú)法完成樹(shù)脂對(duì)纖維預(yù)制體的浸潤(rùn)，成型后對(duì)零件目視可觀察到大面積干斑。其缺陷產(chǎn)生的原因是進(jìn)膠管路出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏時(shí)，大量進(jìn)入進(jìn)膠管路的氣體在樹(shù)脂源于預(yù)制體制件之間形成了空腔區(qū)，阻礙了樹(shù)脂進(jìn)入預(yù)制體，故樹(shù)脂無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維預(yù)制體的完全浸潤(rùn)。
（2）真空袋滲漏
真空袋滲漏同樣分為微小滲漏和嚴(yán)重滲漏兩種情況，其中微小滲漏時(shí)系統(tǒng)真空度范圍為—0.095 至—0.1Mpa，嚴(yán)重泄露時(shí)系統(tǒng)真空度范圍為≤—0.08Mpa。
（a）在系統(tǒng)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(guò)程中真空袋出現(xiàn)微小滲漏對(duì)最終復(fù)合材料層壓板成型的內(nèi)部質(zhì)量有明顯影響，制備的復(fù)合材料層合板在無(wú)損檢測(cè)中出現(xiàn)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(guò)了一般復(fù)合材料構(gòu)件的指標(biāo)1.5%；此外，從外觀上觀察到明顯的點(diǎn)狀缺陷。
（b）在真空袋滲漏嚴(yán)重影響真空度（≤—0.08Mpa）的情況下，雖然可以完成樹(shù)脂對(duì)纖維預(yù)制體的浸潤(rùn)，但大量涌入真空袋的氣體嚴(yán)重阻礙了樹(shù)脂對(duì)預(yù)制體的浸潤(rùn)，并且過(guò)低的壓力使成型的零件出現(xiàn)了疏松和分層等嚴(yán)重缺陷，從無(wú)損檢測(cè)和外部觀察均能發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的缺陷。
（3）、真空源滲漏
真空導(dǎo)流工藝的系統(tǒng)真空度一般不能低于-0.095Mpa，當(dāng)真空源滲漏降低至-0.08Mpa時(shí)，復(fù)合材料層壓板的成型質(zhì)量會(huì)出現(xiàn)明顯下降，可在無(wú)損檢測(cè)中出現(xiàn)底波衰減現(xiàn)象 并檢測(cè)出密集型氣孔，平均孔隙率值已接近了一般復(fù)合材料的孔隙率最大指標(biāo)1.5%，同時(shí)厚度均勻性出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)；當(dāng)真空源滲漏進(jìn)一步降低至—0.06Mpa時(shí)，雖然可以完成樹(shù)脂對(duì)纖維預(yù)制體的浸潤(rùn)。但制備的復(fù)合材料層合板在無(wú)損檢測(cè)中存在嚴(yán)重的底波衰減，同時(shí)存在分散性密集氣孔等缺陷，表面可觀察到明顯不充分區(qū)域，厚度均勻性進(jìn)一步下降。
因此，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行真空滲漏檢查時(shí)真空導(dǎo)流工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。常規(guī)的檢測(cè)方法為：
1、觀察系統(tǒng)真空讀數(shù)，不低于—0.095Mpa；
2、關(guān)閉系統(tǒng)真空源，觀察系統(tǒng)真空讀數(shù)的變化值，變化值不能大于0.017Mpa/5min，一旦系統(tǒng)真空度低于-0.095Mpa或讀數(shù)變化值超過(guò)范圍，則需從樹(shù)脂儲(chǔ)液罐、樹(shù)脂管路、真空袋、樹(shù)脂出膠罐及真空源等多個(gè)方面進(jìn)行分區(qū)檢查，直至真空滲漏消除為止。
文章來(lái)源：復(fù)材邦
