復合材料真空導流工藝常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法
時(shí)間：2022-12-03 09:14:58 瀏覽量：
采用真空導流工藝的復合材料層合板通常存在的缺陷類(lèi)型分為兩大類(lèi)，即內部質(zhì)量問(wèn)題與外觀(guān)質(zhì)量問(wèn)題。
內部質(zhì)量缺陷
內部質(zhì)量缺陷主要包含有氣孔、分層、夾雜和富樹(shù)脂等，從細觀(guān)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(tài)纖維鋪疊過(guò)程掉入異物引起，富樹(shù)脂現象可能產(chǎn)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(shù)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(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(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)程中出現樹(shù)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(dòng)、加工過(guò)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(zhì)量的影響和控制
干態(tài)纖維吸濕對成型的復合材料層合板的內部質(zhì)量有嚴重的影響，外觀(guān)會(huì )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(guò)程中發(fā)生汽化；此外，通過(guò)測量表面，即使無(wú)損檢測正常，但復合材料層合板的玻璃化轉變溫度會(huì )出現明顯下降，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。因此，在液體成型復合材料制件的過(guò)程中，纖維吸濕控制是必須要考慮的工藝環(huán)節，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(huán)境中進(jìn)行。
2、樹(shù)脂脫泡對成型質(zhì)量的影響及控制
如果不對樹(shù)脂進(jìn)行脫泡處理，采用真空導流技術(shù)成型的復合材料外觀(guān)不會(huì )出現明顯變化。但會(huì )對成型復合材料層合板的內部質(zhì)量產(chǎn)生明顯的影響，主要會(huì )出現局部孔隙密集的缺陷 。樹(shù)脂不進(jìn)行脫泡處理對零件成型質(zhì)量的影響程度與成型方法、制件的尺寸和結構形式相關(guān)，成型工藝控制越簡(jiǎn)單、制件的尺寸越大、結構形式越復雜，樹(shù)脂中殘存的氣體影響越大。因此，在液體成型復合材料過(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、真空系統泄露對成型質(zhì)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(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(shí)系統真空度范圍為：—0.095 至—0.1Mpa，嚴重滲漏時(shí)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(guò)程中進(jìn)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(zhì)量有一定的影響，主要的缺陷類(lèi)型為較分散的不超標微小氣孔，但該類(lèi)型內部缺陷從外觀(guān)上無(wú)法查別，其缺陷產(chǎn)生的原因為樹(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)膠管路滲漏嚴重影響系統的真空度（≤—0.08Mpa）的情況下，將無(wú)法完成樹(shù)脂對纖維預制體的浸潤，成型后對零件目視可觀(guān)察到大面積干斑。其缺陷產(chǎn)生的原因是進(jìn)膠管路出現嚴重滲漏時(shí)，大量進(jìn)入進(jìn)膠管路的氣體在樹(shù)脂源于預制體制件之間形成了空腔區，阻礙了樹(shù)脂進(jìn)入預制體，故樹(shù)脂無(wú)法實(shí)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(shí)系統真空度范圍為—0.095 至—0.1Mpa，嚴重泄露時(shí)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(guò)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(zhì)量有明顯影響，制備的復合材料層合板在無(wú)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(guò)了一般復合材料構件的指標1.5%；此外，從外觀(guān)上觀(guān)察到明顯的點(diǎn)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(shù)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(shù)脂對預制體的浸潤，并且過(guò)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(wú)損檢測和外部觀(guān)察均能發(fā)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(shí)，復合材料層壓板的成型質(zhì)量會(huì )出現明顯下降，可在無(wú)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(shí)厚度均勻性出現了下降的趨勢；當真空源滲漏進(jìn)一步降低至—0.06Mpa時(shí)，雖然可以完成樹(shù)脂對纖維預制體的浸潤。但制備的復合材料層合板在無(wú)損檢測中存在嚴重的底波衰減，同時(shí)存在分散性密集氣孔等缺陷，表面可觀(guān)察到明顯不充分區域，厚度均勻性進(jìn)一步下降。
因此，對系統進(jìn)行真空滲漏檢查時(shí)真空導流工藝的關(guān)鍵環(huán)節之一。常規的檢測方法為：
1、觀(guān)察系統真空讀數，不低于—0.095Mpa；
2、關(guān)閉系統真空源，觀(guān)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(guò)范圍，則需從樹(shù)脂儲液罐、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)行分區檢查，直至真空滲漏消除為止。
文章來(lái)源：復材邦
