热压罐成型和VARI成型工艺
碳纤维复合材料成型工艺
碳纤维复合材料成型工艺碳纤维复合材料成型工艺碳纤维复合材料虽然性能优异，但因为成本和批量化生产效率的问题，迟迟没有大规模应用。
如何高速、高效大批量生产高质量、低成本的碳纤维复合材料，并提高材料利用率，是业界人士的共同目标。
碳纤维复合材料在发挥其轻质高强的基础上，会根据应用对象的差异采用不同的成型工艺，从而尽可能地发挥出碳纤维所具有的特殊性能。
成型工艺改进、优化的目的主要是提高效率和制品质量，从而降低整体的加工成本。
一、复合材料主要成型工艺的汇总（1）手糊成型工艺--湿法铺层成型法；（2）喷射成型工艺；（3）树脂传递模塑成型技术（RTM技术）；（4）袋压法（压力袋法）成型；（5）真空袋压成型；（6）热压罐成型技术；（7）液压釜法成型技术；（8）热膨胀模塑法成型技术；（9）夹层结构成型技术；（10）模压料生产工艺；（11）ZMC模压料注射技术；（12）模压成型工艺；（13）层合板生产技术；（14）卷制管成型技术；（15）纤维缠绕制品成型技术；（16）连续制板生产工艺；（17）浇铸成型技术；（18）拉挤成型工艺；（19）连续缠绕制管工艺；（20）编织复合材料制造技术；（21）热塑性片状模塑料制造技术及冷模冲压成型工艺；（22）注射成型工艺；（23）挤出成型工艺；（24）离心浇铸制管成型工艺；（25）其它成型技术。
随着碳纤维复合材料应用的深入和发展，碳纤维复合材料的成型方式也在不断地以新的形式出现，但是碳纤维复合材料的诸种成型工艺并非按照更新淘汰的方式存在的，在实际应用中，往往是多种工艺并存，实现不同条件、不同情况下的最好效应。
相信在未来几年碳纤维复合材料成型速度会不断提高，或许一分钟内成型将不会是空谈。
二、12种碳纤维复合材料成型工艺1.手糊成型--湿法铺层成型法在模具工作面上涂敷脱模剂、胶衣，将剪裁好的碳纤维预浸布铺设到模具工作面上，刷涂或喷涂树脂体系胶液，达到需要的厚度后，成型固化、脱模。
在制备技术高度发达的今天，手糊工艺仍以工艺简便、投资低廉、适用面广等优势在石油化工容器、贮槽、汽车壳体等许多领域广泛应用。
VARI成型实验讨论
VARI成型实验及讨论一.实验目的和要求本次实验通过实际操作，加深对真空辅助成型技术（此后简称VARI成型）的了解，熟悉其工艺原理、操作要求以及技术要求等。
同时通过课后自主学习，了解VARI成型工艺发展现状，分析其存在的问题和不足。
VARI成型是借助成型袋与模具之间抽真空形成的负压对复合材料坯料进行加压，利用树脂的流动、渗透实现对纤维及其职务浸渍，并在真空压力下固化成型的方法。
该成型工艺有如下技术要求：（1）采用粘度低、力学性能好的树脂;（2）树脂粘度应在0. 1~0. 3Pa·s 范围内，便于流动和渗透;（3）足够长时间内树脂粘度不超出0. 3Pa·s;（4）树脂对纤维浸润角小于8° ;（5）足够的真空度，真空度不低于-97KPa;（6）选择合适的导流介质，利于树脂流动和渗透;（7）保证良好的密封，防止空气进入体系而产生气泡;（8）合理的流道设计，避免缺陷的产生。
二.实验设备及要求下图为VARI成型工艺图：下图为VARI成型封装示意图：由于工艺特殊，VARI成型工艺对树脂体系、封装系统、控制有特定的要求：（1）黏度低，粘度范围：0.1-0.3Pa.s;（2）足够长时间内黏度不变，有利于浸透、排气;（3）可在较低温度下完全固化;（4）固化时无需额外压力，只需真空压力;（5）具有良好的力学性能，满足结构使用要求;（6）具有较高的玻璃化转变温度，满足耐热要求；（7）树脂凝胶前的低粘度时间平台要足够长，保证充分的操作时间；（8）对于高温环境下使用的树脂，应具有较高的玻璃化转变温度（Tg）；（9）树脂应具有良好的力学性能和阻燃性能；（10）真空负压最佳值为≥0.095MPa，保证纤维铺层压实致密；（11）良好的密封有利于提高真空度和排除气泡，减少产品气孔率；（12）恰当的选择制品成型厚度；（13）合理的树脂流道和真空通道设计，保证能排出气体和树脂能均匀浸渍增强材料，避免产生缺陷。
第4章热压罐成型工艺（PDF）
胶膜压延法
树脂含量可由胶膜 厚度，辊压力与间 距、纤维张力、加 热温度等控制
线速度大，效率高 树脂含量容易控制 挥发分含量低，污染小 制膜和浸渍过程分步进
行，减少对纤维损伤
预浸料制备
大纱束或织物难于浸透 高粘度树脂难于浸渍 设备投资高，纤维用量大
2 辅助材料 Auxiliary material
碳纤维 其热膨胀系数与所成型复合材料构件一致，质量轻，材料模量高，模具
复合材料
刚度大；适用于高精度的大型构件的成型，但材料成本高，耐温低，表 面易划伤，有吸湿问题
玻璃纤维 质量轻，材料价格低；但材料模量低，模具刚度差；一般用于简单成型 复合材料 或型面要求不高的结构
3 模具材料－模具的分类
根据模具用材料
可很好的排除挥发物
4 袋压成型——压力袋成型
密封装置
盖板
压缩空气
空气压缩机
压力袋
特点：
模具
复合材料坯料
通过向橡皮囊构成的压力袋(气压室)内注入压缩空气，实现对 复合材料坯料的加压，也叫气压室成型；
真空袋基础上发展而来，气压均匀垂直作用在毛胚的表面，压 力可达0.25-0.5MPa，对模具强度和刚度的要求较高；
真空薄膜
具有较好的强度、延展性、耐温性、耐磨性和韧性。使用时，用腻子 将成型中的构件密封在模具上，形成真空袋
密封胶带
具有常温下的粘性，高温下密封性好，固化后易清理和贮存时间长等 特点
吸胶材料
可定量吸出复合材料毛坯中的多余树脂，并有一定透气性能的材料。 有吸胶毡、玻璃布、吸胶纸等，其单位面积吸树脂量随材料而异
成型工 艺稳定 可靠
热压罐内的压力和温度均匀，可以保证成型构件的质量稳定。一般热压罐成型 工艺制造的构件孔隙率较低、树脂含量均匀，相对其他成型工艺热压罐制备构 件的力学性能稳定可靠，迄今为止，航空航天领域要求高承载的绝大多数复合 材料构件都采用热压罐成型工艺。
热压罐成型工艺课件
后期处理
修整
对成型后的产品进行修整，去除毛刺、飞边 等。
质量检测
对产品进行质量检测，确保符合要求。
03 热压罐成型工艺参数
温度
总结词
温度是热压罐成型工艺中最重要的参数之一 ，它直接影响材料的物理和化学性质以及产 品的最终性能。
详细描述
在热压罐成型过程中，温度的合理控制对于 确保产品质量至关重要。温度过低可能导致 材料无法充分塑化或流动，影响产品的机械 性能和外观；而温度过高则可能导致材料过 热分解、烧焦或者产生气泡等缺陷。因此， 需要根据材料的特性和产品的要求，选择合
热压罐成型工艺课件
目录
• 热压罐成型工艺简介 • 热压罐成型工艺流程 • 热压罐成型工艺参数 • 热压罐成型工艺质量控制 • 热压罐成型工艺案例分析
01 热压罐成型工艺简介
定义与特点
定义
热压罐成型工艺是一种先进的复合材料制造工艺，通过在高压和高温下将预浸 料放入热压罐中，经过一定的温度和压力作用，使材料发生塑性变形，最终形 成所需形状和性能的复合材料构件。
产品质量检测与控制
01
02
03
外观检测
对热压罐成型的产品进行 外观检查，确保无明显缺 陷和气泡。
尺寸检测
使用测量工具对产品尺寸 进行测量，确保符合设计 要求。
性能测试
对产品进行机械性能测试 ，如拉伸、弯曲、抗压等 ，以确保其满足使用要求 。
05 热压罐成型工艺案例分析
案例一：航空航天领域应用
总结词：热压罐成型工艺在航空航天领域应用广泛，主 要用于制造高性能的复合材料制品，如飞机结构和航天 器部件。 机翼、尾翼和机身等大型复合材料结构件的制造；
2-热压罐成型和VARI成型工艺
5 VARI成型的流道设计与模拟
两种形式混合
将高渗透介质（导流网）铺 放在增强体表面，树脂从增 强体表面向内部渗透。
在模具表面上加工导流槽; 在泡沫芯材上开孔或制槽 来作为树脂流动的通道;
在模具上加工一个或几个主 要的沟槽作为进胶的通道， 用导流介质将树脂快速分散。
横向与纵向的混合流动， 形成抛物线状树脂流动前锋
整体化成型技术优点 ❖ 减少零件数目和连接件数目 ❖ 易于实现翼身融合体布局 ❖ 增加机体表面光滑完整程度 ❖ 避免钻孔，减少构件加工损伤
A340垂直安定面： 零件数2000件100件
A310、A330垂直安定面： 零件数2000件 20件
整体化成型实例
平尾工艺方案-整体共固化
整体化成型实例
平尾外伸盒端工艺方案
模拟时间/s 19800 68400 19500
肋
加筋壁板构件 方案1：渗透速度最快，通道干涉。 方案 2：没有干涉，速度过慢。 方案 3 ：没有干涉，速度较快。
方案1 方案3
结束语
复合材料VARI成型技术已成为十分具有活力的复合材料低成本技术，但我国对这项 技术的研究起步较晚，技术不是很成熟，以下几个方面有待于我们进一步研究：
AFP
❖ 优点(与ATL相比）
✓适合于大曲面的制件
❖ 应用实例
B787机身，A380后机身非承压部分
自动铺丝视频
第四步：封装 抽真空
密封胶带
热压罐成型工艺
真空袋 透气毡 有孔隔离膜1 吸胶毡 有孔隔离膜2 脱模布 预浸料 脱模布 脱模剂 模具
热压罐成型工艺
•真空袋：提供真空环境 •透气毡：保持真空袋内均一的真空压力（分压） •有孔隔离膜1：防止树脂流动至透气毡，但是需要小分子气体能够通过至 透气毡 •吸胶毡：吸收被挤出而过剩的树脂 •有孔隔离膜2：让树脂和小分子气体能够通过 •脱模布：让复合材料制品表面具有布纹便于后续粘接或喷漆工序，同时 脱模布应能够从制件表面剥离 •脱模剂：防止树脂粘住模具表面
热压罐_VARTM组合成型新工艺设计
的成型条件，或者可以满足立体织物 强度高质量的纤维增强树脂基复合
增强低粘度树脂基复合材料的成型 材料。ＣＯＭＰＲＩＳ技术需要一个压
条件。在能够满足包括各种织物形 力容器或热压罐（或者其他提供压力
的手段）来制造复合材料部件。它 实际上就是热压罐与ＶＡＲＴＭ的组 合技术。
德国ＤＬＲ Ｇｅｒｍａｎ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｃｅｎｔｅｒ和ＩＮＶＥＮＴ ＧｍｂＨ的技 术人员也进行了相关的研究。他 们同样考虑将热压罐成型工艺和 ＶＡ ＲＴＭ工艺的优点结合在一起。 由此提出了所谓的ＳＬＩ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｌｉｎｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）技术的概念。ＳＬＩ 是指纤维预成型体抽真空和树脂体 系的注射通过同一根树脂传递管道 进行。
（１）树脂导入与流动方式。 液体成型工艺中树脂的导入方 式和流动方式决定了树脂对纤维的 浸渍质量，是影响制品性能的重要因 素。在普通的ＲＴＭ成型工艺中，树 脂流动方式均采用平面流动方式，即 树脂的流动前沿以与铺层平面平行 的方向往前推进，流动前锋过后的预 制件中均充满树脂，这种方式适合于 流动路径较短的制品。对于比较大 的制件，流动路径可能要几米甚至十 几米，这时树脂流动的原动力——压 力差会随着流动距离的增加而减弱，
居建国 研究员。在读博士，从事航天领域
先进复合材料及其制造技术的研究工 作２０余年。主要研究方向为复合材料 加工工程。
随着复合材料专业的发展，复合 材料制备技术也在不断地发展和完 善。迄今为止，已有的复合材料制备 技术有：手糊或湿法铺覆工艺，真空 袋压、真空成型和热压罐成型工艺， 模压成型工艺，热压／冷压模塑成型 工艺，注射模塑成型工艺，缠绕成型 工艺，拉挤成型工艺，复合材料液体 成型工艺等。
２００７年第１２期·航空制造技术７３
万方数据
VARI成型技术制造泡沫夹芯复合材料制件技术研究
表1 VARI成型工艺特点2适用于大尺寸、大厚度结构件制造制件尺寸大3一次性整体成型，减少二次胶接，免除多次进罐制造成本低4树脂完全浸渍预成型体，制件纤维体积含量高制件性能高5闭模成型，限制交联剂的挥发环境友好型2 泡沫夹芯复合材料在航空领域，满足构件弯曲刚度和强度的前提下，需尽量减轻设计重量，夹芯结构复合材料以其轻质高强的特点，优异的力学性能，取得了广泛应用。
夹芯复合材料制件类似于三明治结构，夹层结构通常采用先进复合材料做面板，蜂窝或泡沫芯材等轻质材料作为夹芯材料。
其中蜂窝芯材又分为铝制金属蜂窝和纸蜂窝，泡沫芯材以聚甲基丙烯酰亚胺闭孔刚性泡沫塑料即PMI(Polymethacrylimide，聚甲基丙烯酰亚胺)泡沫为主。
德固赛公司是目前世界上PMI泡沫系列材料主要厂商。
作为航空材料的WF型PMI泡沫是一均匀刚性闭孔泡沫，孔隙大小基本一致，共固化温度压力可达180℃/0.7MPa，具有很好的压缩蠕变性能，作为夹层结构泡沫芯材已在各飞机结构中成应用，如A340-500/600选择ROHACELL泡沫加强气密机舱的承压框。
国产的浙江中科恒泰新材科技有限公司生产的Cascell®泡沫，是100%闭孔、刚性的聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫。
Cascell®泡沫不仅适用于热压罐工艺，在RTM、VARI等液体成型复合材料领域也得到了广泛应用。
良好的工艺性确保了复合材料制件的优越性能，同时降低了成本[4]。
0 引言复合材料在飞机上的用量是体现飞机结构先进性的标志，也是大幅提高飞机性能的重要保证[1]。
基体、增强体和界面，是构成复合材料的三要素，也是进行复合材料结构设计、性能分析、发展应用的指标。
按照基体的不同，复合材料可分为聚合物基复合材料、陶瓷基复合材料和金属基复合材料。
其中，聚合物基复合材料20世纪70年代即应用于飞机结构，随着工艺技术进步，先进复合材料在飞机结构上的应用已经取得了飞速的发展[2]。
热压罐成型工艺 PPT
热压罐成型的模具---设计与使用要求
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
名称 强度刚度
成型面 配合与定 位 温度场
脱模 随炉件安 排 容差分配 维护保养
设计要求
按工艺使用要求设计模具的强度、刚度，除 真空和正压力外，还应考虑翘曲热变形等。
表面光洁度、硬度满足成型、脱模要求，标 记定位、装配刻线
组合模具应设计装配定位机构，并应保证组 装精度满足制品精度要求
热压罐外观
热压罐内部
通用型热压罐主要技术参数：
真空度：0～0.1MPa 正压力：0～5MPa
加热温度：室温～400℃
热压罐系统要为复合材料的聚合反应创造一个理想的温度和压力环境，它是 由热压罐主体和一系列的子系统组成的，主要包含以下几个部分：
1、热压罐主体； 2、加压系统；3、真空系统；4、加热系统； 5、冷却系统；6、进料系统；7、控制系统；8、鼓风系统；9、仪表阀门
80～100
热压罐成型的模具---模具用材料
特点及要求 应具有导热快、比热容低、刚度高、质量轻、热膨胀系数小、耐热、热稳定性好、 使用寿命长、制造成本低、使用和维护简便、便于运输等特点。 材料 铝：轻、导热性好，但热胀系数高、表面硬度低，适合精度、协调关系不高的产 品。 钢：加工精度高、刚强度高、硬度高、使用寿命长，适合大多数产品。缺点是质 量大，热容量高。 铸钢或铸铁：可代替钢降低成本，但各点温差大、表面容易产生砂眼。 橡胶：随形好、易于配合，适合于制造共固化模。缺点是尺寸稳定性差。 玻纤复合材料：质量轻、成本低，适合于简单型面制品。缺点是材料的模量低。 碳纤复合材料：轻、模量高、刚性好、与碳纤维复材构件的热胀系数一致，能够 赋予制品高精度。缺点是成本高。 木材：质轻价廉，适合制造一次性使用的模具。
热压罐固化成型工艺流程
6
放入热压罐
将整个装置放入热压罐中，准速率，避免过快导致材料受损。
8
吸胶阶段
在指定温度下保持一段时间，使树脂充分流动并浸润纤维。
9
继续升温阶段
继续升温至最终固化温度，确保材料充分固化。
10
保温热压阶段
在最终固化温度下保持一定时间，使材料完全固化。
11
冷却阶段
逐步降温至室温，避免过快降温导致材料产生内应力。
12
出罐与后处理
从热压罐中取出制品，进行必要的后处理，如切割、打磨等。
13
质量检验
对成品进行质量检验，确保符合产品标准和客户要求。
热压罐固化成型工艺流程
步骤序号
工艺流程
描述与要点
1
准备工作
准备好压模、材料和其他辅助工具，确保工作区域整洁。
2
铺放预浸料
将预浸料平整地铺放于刚性模具上，确保无气泡和褶皱。
3
铺放辅助材料
根据需要，铺放其他辅助材料，如脱模布、透气毡等。
4
粘贴真空袋
粘贴真空袋，确保密封性良好，准备进行抽真空操作。
5
抽真空
一种VARI工艺成型用树脂及其复合材料的研究
一种VARI工艺成型用树脂及其复合材料的研究梁凤飞;金迪;何勇【摘要】以一种VARI(Vacuum Assisted Resin Infusion)成型工艺用环氧树脂RTM6-2为基体,研究了其固化特性,并使用VARI工艺制备了碳纤维增强复合材料层合板,对其性能进行了研究.结果表明:RTM6-2的工艺操作温度为100±10℃,工艺温度下的适用期可达7～9h,树脂浇铸体的经过180℃固化后的玻璃化转变温度为203℃～207℃;层合板的纤维体积含量在56％～57％之间,孔隙率小于1％,玻璃化转变温度为160℃～167℃.同时,通过试验得到了层合板的力学性能.【期刊名称】《西安航空技术高等专科学校学报》【年(卷),期】2018(036)001【总页数】5页(P34-38)【关键词】VARI;工艺;树脂;复合材料【作者】梁凤飞;金迪;何勇【作者单位】中航西飞民用飞机有限责任公司工程技术中心,西安 710089;中航西飞民用飞机有限责任公司工程技术中心,西安 710089;中航西飞民用飞机有限责任公司工程技术中心,西安 710089【正文语种】中文【中图分类】O633.130 引言复合材料的比强度、比刚度大，结构可设计性强，能有效地减轻结构重量、提高结构效率，同时具有良好的耐腐蚀性能和抗疲劳性能，可降低飞机结构的维护成本[1]，在飞机上的应用越来越广[2]。
在复合材料总成本中，制造成本约占60%～70%[3]。
目前飞机结构使用的复合材料构件大多采用热压罐成型工艺，该工艺居高不下的制造成本制约了复合材料在船舶、汽车、建筑等领域的应用。
因此，复合材料的低成本应用，已经成为新一代复合材料的发展方向[4]。
近年来，真空辅助树脂渗透成型(VARI)作为一种典型的高性能、低成本的液体成型工艺，已广泛应用于飞机复合材料零件制造，被认为是最有发展潜力的复合材料低成本制造工艺之一[5]。
VARI工艺是将按照结构和性能要求制备好的纤维预成型体放置在模具上，在真空作用下使液态树脂在预成型体内流动，浸润纤维，并在相应的工艺温度条件下固化成一定纤维/树脂比例复合材料的成型工艺方法[6]，工艺过程如图1所示。
总结热压罐和rtm成型的一般流程
总结热压罐和rtm成型的一般流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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VARI成型工艺
真空辅助成型工艺(VARI-Vacuum Assisted Resin Infusion)是一种新型的低成本的复合材料大型制件的成型技术,它是在真空状态下排除纤维增强体中的气体,利用树脂的流动、渗透,实现对纤维及其织物浸渍,并在一定温度下进行固化,形成一定树脂/纤维比例的工艺方法。
《真空辅助成型技术及其配套基体树脂研究进展》其主要特点是成本低、产品孔隙率低、性能与热压罐工艺接近、适合制造大型结构等。
对于大尺寸、大厚度的复合材料制件，VARI技术是一种十分有效的成型方法;而采用以往的复合材料成型工艺，较大的模具选材困难，而且成本昂贵、制造十分困难，尤其是大厚度的船舶、汽车、飞机等结构件。
因此，VARI成型技术具有巨大的应用前景。
使用开发的VARI成型技术，以G0827碳布为增强材料制造VARI复合材料平板为例。
主要过程如下:1)模板制造:根据结构件的尺寸与形状来设计和制造模板，模板材料通常为硬铝铝板，也可使用其他硬质材料。
2)裁布:将G0827碳布按样板裁剪成所需的大小和形状。
允许单层在宽度方向上拼接但不允许在纤维方向上对接。
如果需要的话，还可进行缝合或编织。
3)铺叠与封装:在平台上铺放铺层样板，铺叠在样板上进行。
铺叠过程中，不允许纤维皱折、屈曲与架桥。
叠层块的封装在平台上进行。
在进行封装之前，需要在模板上贴一层脱膜布，以便于成型后制件和模具顺利分开。
根据制件的大小和形状来确定进胶通路和真空通路的布置。
4)抽真空:封装完成后进行抽真空处理。
真空度不低于-0.097 MPa，在常温下进行。
抽真空可预压实叠层块，有助于控制复合材料板件最终厚度，还可抽出多余气体，减少复合材料的缺陷，保证层压板质量。
同时根据制件的大小准备适量的VARI树脂。
5)树脂吸注:确定封装系统无漏气，真空度达到-0.097MPa以上，以便顺利吸注树脂。
注胶过程中应能肉眼观察到胶液流动情况，注胶结束时碳布需完全浸透胶液。
完毕后用密封夹具密封吸胶管。
热压罐成型的工艺流程
热压罐成型的工艺流程
热压罐成型的工艺流程通常包括以下步骤：
1. 原料准备：根据设计要求，选择合适的金属板材作为原料，并进行切割和清洁处理。
2. 冲床成型：将切割好的金属板放入冲床中，通过冲剪、冲孔等工艺将板材成型为罐体的各个部件。
3. 焊接：将成型好的各个部件进行角缝焊接，形成罐体的整体结构。
焊接过程中需要控制好参数，避免产生焊缝变形和裂纹。
4. 补焊和磨光：对焊缝进行补焊和磨光处理，提高焊缝的强度和外观质量。
5. 非破坏性检测：使用X射线、超声波、液体渗透等方法对
焊缝进行非破坏性检测，确保焊接质量符合要求。
6. 衬里安装：根据使用要求，将适当材质的衬里板安装在罐体内部，以增强罐体的耐腐蚀性能。
7. 热处理：对整个罐体进行热处理，提高材料的力学性能和耐腐蚀能力。
8. 表面处理：对罐体外表面进行喷砂、抛光等处理，提高外观质量和防腐性能。
9. 防腐涂装：根据使用环境和介质的要求，对罐体进行防腐涂装，增加其耐腐蚀性能。
10. 检验：对成品进行质量检验，包括尺寸、外观、密封性、强度等方面的检查，确保产品质量符合标准。
11. 包装和运输：将合格的成品进行包装，并进行必要的标记和记录，方便运输和安装。
以上是热压罐成型的基本工艺流程，具体的步骤和方法可以根据实际情况进行调整和优化。
热压罐成型过程的主要流程
热压罐成型过程的主要流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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VARI成型实验讨论
VARI成型实验及讨论一.实验目的和要求本次实验通过实际操作，加深对真空辅助成型技术（此后简称VARI成型）的了解，熟悉其工艺原理、操作要求以及技术要求等。
同时通过课后自主学习，了解VARI成型工艺发展现状，分析其存在的问题和不足。
VARI成型是借助成型袋与模具之间抽真空形成的负压对复合材料坯料进行加压，利用树脂的流动、渗透实现对纤维及其职务浸渍，并在真空压力下固化成型的方法。
该成型工艺有如下技术要求：（1）采用粘度低、力学性能好的树脂;（2）树脂粘度应在0. 1~0. 3Pa·s 范围内，便于流动和渗透;（3）足够长时间内树脂粘度不超出0. 3Pa·s;（4）树脂对纤维浸润角小于8° ;（5）足够的真空度，真空度不低于-97KPa;（6）选择合适的导流介质，利于树脂流动和渗透;（7）保证良好的密封，防止空气进入体系而产生气泡;（8）合理的流道设计，避免缺陷的产生。
二.实验设备及要求下图为VARI成型工艺图：下图为VARI成型封装示意图：由于工艺特殊，VARI成型工艺对树脂体系、封装系统、控制有特定的要求：（1）黏度低，粘度范围：0.1-0.3Pa.s;（2）足够长时间内黏度不变，有利于浸透、排气;（3）可在较低温度下完全固化;（4）固化时无需额外压力，只需真空压力;（5）具有良好的力学性能，满足结构使用要求;（6）具有较高的玻璃化转变温度，满足耐热要求；（7）树脂凝胶前的低粘度时间平台要足够长，保证充分的操作时间；（8）对于高温环境下使用的树脂，应具有较高的玻璃化转变温度（Tg）；（9）树脂应具有良好的力学性能和阻燃性能；（10）真空负压最佳值为≥0.095MPa，保证纤维铺层压实致密；（11）良好的密封有利于提高真空度和排除气泡，减少产品气孔率；（12）恰当的选择制品成型厚度；（13）合理的树脂流道和真空通道设计，保证能排出气体和树脂能均匀浸渍增强材料，避免产生缺陷。
热压罐成型和VARI成型工艺54页PPT
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
ห้องสมุดไป่ตู้
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
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整体化成型技术风险 ❖ 成型：大件报废，风险增大
❖ 模具：大而复杂，工装成本上升 ❖ 检测：大型件的无损检测 ❖ 材料：胶粘剂，特殊材料
需要在成型与装配成本之间进行平衡
液体成型工艺
真空辅助工艺
真空树脂注入成型特点： •衍生自RTM工艺 •基本特点与RTM相同 •树脂流动由真空压力驱动(与RTM不同) •仅需半面模具，另一面为真空袋 •制品一面光滑 •低成本工装设备 •模具通常需要加热以固化树脂• 生产周期较长•机械化，自动化程度低 •制品力学性能较高，缺陷少 •适合制造大型，超大型部件
航空复合材料结构制造基本原理 第二课 热压罐成型和VARI成型工艺
潘利剑
内容提要
热压罐成型 真空辅助成型
热压罐成型
热压罐成型工艺
热压罐成型工艺过程
热压罐成型工艺
第一步：预浸料制备（纤维浸润树脂）
热压罐成型工艺
第二步：预浸料裁剪（根据结构几何尺寸）
手工下料 自动下料：拖刀、高频振荡刀、超声刀
❖ 二次胶接(Secondary Bonding)
两个或多个预固化的复合材料零件通过胶接而连在一起，其间仅有 的化学或热的反应是胶膜的固化（Boeing定义)
❖ 共胶接(Co-bonding)
把一个或多个已经固化成型而另一个或多个尚未固化的零件通过胶 粘剂(一般为胶膜）在一次固化中固化并胶接成一个整体制件的工艺 方法，是共固化与二次胶接的组合。
AFP
❖ 优点(与ATL相比）
✓适合于大曲面的制件
❖ 应用实例
B787机身，A380后机身非承压部分
自动铺丝视频
第四步：封装 抽真空
密封胶带
热压罐成型工艺
真空袋 透气毡 有孔隔离膜1 吸胶毡 有孔隔离膜2 脱模布 预浸料 脱模布 脱模剂 模具
热压罐成型工艺
•真空袋：提供真空环境 •透气毡：保持真空袋内均一的真空压力（分压） •有孔隔离膜1：防止树脂流动至透气毡，但是需要小分子气体能够通过至 透气毡 •吸胶毡：吸收被挤出而过剩的树脂 •有孔隔离膜2：让树脂和小分子气体能够通过 •脱模布：让复合材料制品表面具有布纹便于后续粘接或喷漆工序，同时 脱模布应能够从制件表面剥离 •脱模剂：防止树脂粘住模具表面
热压罐成型工艺
第三步：预浸料铺放
❖手工铺放：适合小型复杂结构，工程中需 激光投影定位，过程中需要预压实
❖自动铺放：自动铺带、自动铺丝适合大型 相对简单结构
热压罐成型工艺
第三步：预浸料铺放
热压罐成型工艺
第三步：预L: Automated Tape Laying
❖ 优点
复合材料制品与设计标准不符，外形曲率等参量发生变化的一种缺陷 形式
❖ 控制方式
✓ 铺层设计(角度、比例、顺序) ✓ 工艺优化(固化温度、降温速度) ✓ 模具种类(材料类型、结构形式) ✓ 强迫矫正(加强筋、施加应力)
热压罐固化典型缺陷 ❖ 孔隙
复合材料成型过程中形成的微观小孔
❖ 气孔
孔隙长大到一定程度，成宏观状态出现的一种缺陷形式
成本较低，强度和 耐热性较差，主要 应用于船舶领域。
性能相对较高，主要 应用于航空航天领域， 风机叶片也大多采用 环氧树脂。
2.3 VARI树脂低粘度平台（工艺窗口）预报
VARI树脂两个重要工艺参数：注胶温度，操作时间
树脂粘度-温度曲线
树脂粘度-时间曲线
VARI树脂要求：粘度 低，操作时间长
对同一种树脂，通常二者 不可兼得
1 黏度低，粘度范围：0.1-0.3Pa.s; 2 足够长时间内黏度不变，有利于浸透、排气; 3 可在较低温度下完全固化; 4 固化时无需额外压力，只需真空压力; 5 具有良好的力学性能，满足结构使用要求; 6 具有较高的玻璃化转变温度，满足耐热要求。
2.2 VARI工艺树脂种类
聚酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、双马树脂、氰酸酯树脂等。
热压罐成型工艺
放辅料、打真空袋
热压罐成型工艺
第五步：热压罐内固化成型
温度
树脂粘度变化
外加压力
真空压力
时间
热压罐固化工艺的设定，主要包括温度，压力，时间，真空度，升温速 率等参数设定，不同树脂体系，固化工艺不同
热压罐成型工艺
用于制造B787机身筒体的热压罐 (23.2×9.1米)
热压罐固化用成型模具 ❖ 选材原则
✓ 适合大型结构件铺层 ✓ 大幅度节省时间、劳力，速度较手工
提高10倍 ✓ 节省原材料，废品率仅3-5%(手工25-30%) ✓ 纤维铺贴角度更准，重复性好
❖ 应用实例
A380中央翼盒、尾翼、襟翼，B787机翼蒙皮
热压罐成型工艺
第三步：预浸料铺放 AFP: Automated
Fiber
Plac自em动en铺t 丝技术
真空辅助工艺
液体成型工艺
大型，超大型壳类部件
1.2 VARI成型工艺流程
准备模具
模具清理， 脱模剂的涂抹
喷涂胶衣
材料铺放 封 装
纤维织物，脱模布，
密封胶带，真空袋
导流网，导流管和真空管
抽真空
连接树脂收集器 和真空泵 保压，检查气密性
配树脂
脱泡
导入树脂 脱模修整
按固化工艺固化
2.1 VARI工艺对树脂要求
✓ 足够的刚度、强度以保证不变形 ✓ 良好的热传导性和热稳定性 ✓ 与构件相匹配的热膨胀系数 ✓ 易于成型和加工，低成本
热压罐固化典型缺陷 ❖ 分层
由于层间应力或制造缺陷引起的层与层之间的分离，即层间的 脱胶或开裂。
❖ 控制方式
✓ 设计和工艺上减小残余应力 ✓ 提高树脂韧性
分层的显微照片
热压罐固化典型缺陷 ❖ 变形
整体化成型技术优点 ❖ 减少零件数目和连接件数目 ❖ 易于实现翼身融合体布局 ❖ 增加机体表面光滑完整程度 ❖ 避免钻孔，减少构件加工损伤
A340垂直安定面： 零件数2000件100件
A310、A330垂直安定面： 零件数2000件 20件
整体化成型实例
平尾工艺方案-整体共固化
整体化成型实例
平尾外伸盒端工艺方案
孔隙
气孔
热压罐固化典型缺陷 ❖ 脱粘
两层复合材料胶接界面之间发生大面积的脱开现象
❖ 富脂与贫胶
复合材料制件中部分区域树脂含量过高，称为富脂；部分区域树脂含 量过低，称为贫胶。
❖ 夹杂
制造过程中无意间带进制件中的杂质，如颗粒、碎片、膜片等
整体化成型技术 ❖ 共固化(Co-curing)
两个或两个以上的零件经一次固化成型而制成一个整体制件的工艺 方法