CN104552984A - 轨道车辆复合材料构件重力注射水平分模rtm成型方法 - Google Patents
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Abstract
一种轨道车辆复合材料构件重力注射水平分模RTM成型方法由左侧半模、右侧半模、预制件夹持机构、模具顶部树脂注射接头、模具底部气体压力接头、成型参数控制系统所组成；其中，左侧半模、右侧半模、模具顶部树脂注射接头、模具底部气体压力接头共同构成所述RTM成型方法的成型模具；模具顶部树脂注射接头用于连接树脂存储罐和固化剂存储罐，并在树脂的重力作用下或重力和驱动压力共同作用下，将树脂和固化剂的混合流体注入模具型腔。模具底部气体压力接头用于连接压缩空气源，其作用在于在树脂和固化剂的混合流体填充模具型腔时，在所述混合流体前端形成一定的气体压力阻力，从而控制所述混合流体的填充速度和填充模式。
Description
技术领域
本发明涉及一种树脂基纤维增强复合材料的RTM成型方法，尤其是一种适用于轨道车辆大型异构截面壳体类零部件(例如动车异型导流罩板、车头总成外壳体等)的RTM成型方法。属于树脂基复合材料产品设计制造领域。
背景技术
随着节能减排、降低温室效应等环保要求，轨道车辆、汽车等行业都对其零部件提出了更为严格的性能要求。同时，面对日益激烈的市场竞争，产品的换型、升级速度不断提高，配套的零部件生产也呈现出小批量、多品种甚至定制化的特点。
目前，树脂基纤维增强复合材料的常见生产方法主要有手糊成型、树脂传递模塑成型(简称RTM)、SMC模压成型。手糊成型不仅生产效率低、产品质量难以控制，而且生产过程存在大量有害挥发物的排放，不符合环保要求，应用范围已经逐渐减小。RTM成型属于闭模生产，有利于环保，并且产品的成型模具成本低，适于中小批量、多品种的生产方式，产品质量高，被认为是未来主要的复合材料生产方法之一。但是，对于大尺寸异型构件，由于树脂流动性能限制，通常需要设计复杂的树脂注射系统，难以避免树脂填充过程的气泡、干斑等缺陷的形成。此外，传统的RTM成型方法均为垂直方向分模，对大尺寸异型构件而言，为了顺利分模和取出制件，必须在模具上设有复杂的上模升降机构。
因此，为了满足树脂基纤维增强复合材料零部件小批量、多品种、高质量的市场要求，亟需设计开发新型的RTM成型方法。
发明内容
为了克服现有树脂基纤维增强复合材料RTM成型方法的不足，本发明提供一种适于大尺寸异型壳体类构件高质量、低成本的RTM成型方法。
本发明所采用的技术方案是：一种轨道车辆复合材料构件重力注射水平分模RTM成型方法由左侧半模、右侧半模、预制件夹持机构、模具顶部树脂注射接头、模具底部气体压力接头、成型参数控制系统所组成；其中，左侧半模、右侧半模、模具顶部树脂注射接头、模具底部气体压力接头共同构成所述RTM成型方法的成型模具；模具顶部树脂注射接头用于连接树脂存储罐和固化剂存储罐，并在树脂的重力作用下或重力和驱动压力共同作用下，将树脂和固化剂的混合流体注入模具型腔。模具底部气体压力接头用于连接压缩空气源，其作用在于在树脂和固化剂的混合流体填充模具型腔时，在所述混合流体前端形成一定的气体压力阻 力，从而控制所述混合流体的填充速度和填充模式。所述左、右侧半模底部均设有至少两组滚轮，用于方便地沿着水平方向移动左、右侧半模，以完成模具的合模和开模动作。预制件夹持机构位于模具的顶部，用于在模具开模状态下将预制件(通常为纤维增强毡或多层纤维增强布)放置在预定位置；成型参数控制系统由工业控制主机和温度、流量、气体压力等工况传感器构成；用于设定和控制生产过程的主要工艺参数(如气体压力、树脂流量、模具温度等)。
本发明所述的轨道车辆复合材料构件重力注射水平分模RTM成型过程如下：
首先，通过成型参数控制系统设定各项工艺参数。然后，预制件由预制件夹持机构夹持送进到预定位置，左、右侧半模沿着水平方向移动，完成模具的合模动作；并将预制件夹紧贴合在模具型腔表面。模具顶部树脂注射接头打开，树脂和固化剂的混合流体在重力作用下或重力和驱动压力共同作用下填充到模具型腔内部，为了控制混合流体在模具型腔中的填充速度，位于在模具底部的气体压力接头打开，向模具型腔内部通入一定压力的压缩气体。此时，在模具型腔内部，混合流体的主要流动方向为垂直方向，混合流体的填充速度由顶部的混合流体的重力或重力和驱动压力与底部的压缩气体压力所形成的压力差决定。通过调节顶部混合流体的流量和底部的气体压力可以实现混合流体在模具型腔内部的均衡匀速填充流动。当混合流体在所述压力差的作用下完成全部模具型腔的填充后，加热固化，然后左、右侧半模沿着水平方向移动，实现模具的开模动作，取出制件。
本发明的有益之处在于：
1)复合材料制件在成型过程中，混合流体填充和流动由顶部的混合流体的重力或重力和驱动压力与底部的压缩气体压力所形成的压力差决定。因此，可以有效地避免RTM成型方法易于产生的气泡、干斑等缺陷。
2)模具型腔的合模、开模动作由模具底部滚轮水平移动完成，操作简单，制件取出方便。
附图说明
图1是本发明所述轨道车辆复合材料构件重力注射水平分模RTM成型方法总体示意图。其中：
1、左侧半模，2、右侧半模，3、模具顶部树脂注射接头，4、模具底部气体压力接头，5、成型参数控制系统，6、预制件夹持机构，7、预制件，8、滚轮。
具体实施方式
如图1所示，一种轨道车辆复合材料构件重力注射水平分模RTM成型方法由由左侧半模1、右侧半模2、预制件夹持机构6、模具顶部树脂注射接头4、模具底部气体压力接头、成型参数控制系统5所组成；其中，左侧半模1、右侧半模2、模具顶部树脂注射接头3、模具 底部气体压力接头4共同构成所述RTM成型方法的成型模具；模具顶部树脂注射接头3用于连接树脂存储罐和固化剂存储罐，并在混合流体的重力作用下或重力和驱动压力共同作用下，将树脂和固化剂的混合流体注入模具型腔。模具底部气体压力接头4用于连接压缩空气源，其作用在于在树脂和固化剂的混合流体填充模具型腔时，在所述混合流体前端形成一定的气体压力阻力，从而控制所述混合流体的填充速度和填充模式。所述左侧半模1、右侧半模2底部均设有至少两组滚轮8，用于方便地沿着水平方向移动左侧半模1、右侧半模2，以完成模具的合模和开模动作。预制件夹持机构6位于模具的顶部，用于在模具开模状态下将预制件7(通常为纤维增强毡或多层纤维增强布)放置在预定位置；成型参数控制系统5由工业控制主机和温度、流量、气体压力等工况传感器构成；用于设定和控制生产过程的主要工艺参数(如气体压力、树脂流量、模具温度等)。
具体生产过程实例如下：
首先，通过成型参数控制系统5设定各项工艺参数。然后，预制件7由预制件夹持机构6夹持送进到预定位置，左侧半模1、右侧半模2沿着水平方向移动，完成模具的合模动作；并将预制件7夹紧贴合在模具型腔表面。模具顶部树脂注射接头3打开，树脂和固化剂的混合流体在重力作用下或重力和驱动压力共同作用下填充到模具型腔内部，为了控制混合流体在模具型腔中的填充速度，位于在模具底部的气体压力接头4打开，向模具型腔内部通入一定压力的压缩气体。此时，在模具型腔内部，混合流体的主要流动方向为垂直方向，混合流体的填充速度由顶部的混合流体的重力或重力和驱动压力与底部的压缩气体压力所形成的压力差决定。通过调节顶部混合流体的流量和底部的气体压力可以实现混合流体在模具型腔内部的均衡匀速填充流动。当混合流体在所述压力差的作用下完成全部模具型腔的填充后，加热固化，然后左侧半模1、右侧半模2沿着水平方向移动，实现模具的开模动作，取出制件。
Claims (3)
1.一种轨道车辆复合材料构件重力注射水平分模RTM成型方法，其特征在于：由左侧半模、右侧半模、预制件夹持机构、模具顶部树脂注射接头、模具底部气体压力接头、成型参数控制系统所组成；其中，左侧半模、右侧半模、模具顶部树脂注射接头、模具底部气体压力接头共同构成所述RTM成型方法的成型模具；模具顶部树脂注射接头用于连接树脂存储罐和固化剂存储罐，并在树脂和固化剂的混合流体的重力作用下或重力和驱动压力共同作用下，将树脂和固化剂的混合流体注入模具型腔，模具底部气体压力接头用于连接压缩空气源，其作用在于在树脂和固化剂的混合流体填充模具型腔时，在所述混合流体前端形成一定的气体压力阻力，从而控制所述混合流体的填充速度和填充模式，预制件夹持机构位于模具的顶部，用于在模具开模状态下将预制件(通常为纤维增强毡或多层纤维增强布)放置在预定位置。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：模具顶部树脂注射接头打开，树脂和固化剂的混合流体在重力作用下或重力和驱动压力共同作用下填充到模具型腔内部，为了控制混合流体在模具型腔中的填充速度，位于在模具底部的气体压力接头打开，向模具型腔内部通入一定压力的压缩气体，此时，在模具型腔内部，混合流体的主要流动方向为垂直方向，混合流体的填充速度由顶部的混合流体的重力或重力和驱动压力与底部的压缩气体压力所形成的压力差决定，通过调节顶部混合流体的流量和底部的气体压力可以实现混合流体在模具型腔内部的均衡匀速填充流动。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述左、右侧半模底部均设有至少两组滚轮，用于方便地沿着水平方向移动左、右侧半模，以完成模具的合模和开模动作。
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