● 摘要
RTM工艺中，为了提高产品质量、减少缺陷，经常通过计算机模拟的方法研究成型过程，从而选择适当的工艺参数。为了提高模拟的精度，必须获得有关树脂、增强纤维等材料工艺性的参数，同时还需要掌握缺陷形成的机制和影响因素，从而为工艺参数优化原则的制定提供依据。另外，在线监测可用于材料参数的测定、模拟结果的评价与验证以及成型过程的研究等，但目前的在线监测系统可以得到的信息还比较单一，在使用上也存在一定问题。本文研究了两类RTM用不饱和树脂体系粘度、凝胶时间以及放热特性的影响因素和变化规律，考察了孔隙和干斑的形成机制与消除方法，并建立了一套可以监测多项RTM成型过程信息的在线监测系统，为RTM工艺的理论研究和工艺参数优化提供了依据。首先研究了温度、引发剂含量、促进剂含量等因素对不饱和树脂体系粘度、凝胶时间以及放热特性的影响，结果表明，温度对树脂粘度和凝胶时间的影响程度最大；环境温度的提高会加速树脂固化，增大放热峰值，固化放热过程更激烈；而提高阻聚剂含量，仅仅对于凝胶点起到延迟作用，对于放热峰值并没有明显影响。其次，针对RTM工艺平板制件，研究了注射压力和纤维体积分数对不同部位孔隙率的影响规律。研究发现，平板不同部位的孔隙形成机制不同。通过对复合材料车厢板的RTM成型工艺中干斑缺陷的研究，提出了消除干斑缺陷的方法，并通过实验得到了验证。最后，利用置于纤维增强体上平行电极之间的电压信号，建立了用于RTM工艺的在线监测系统，考察了该系统对于成型过程的监测性能，研究了温度、树脂类型、引发剂含量等因素对系统性能的影响。结果表明，所建系统操作简便、设备和传感器造价低，可以对树脂流动前锋、干斑缺陷以及凝胶点进行监测。