真空樹脂導(dǎo)入工藝在風(fēng)電機(jī)罩制造中的應(yīng)用

    在達(dá)西定律中，樹脂被認(rèn)為是不可壓縮的、其粘度不隨切變速度影響的牛頓流體。在實(shí)驗(yàn)中，也可以用其它液體來代替樹脂，如用糖漿、甘油和纖維素水溶液等，這樣可大大減少實(shí)驗(yàn)成本和提高試驗(yàn)速度。織物預(yù)制件被看作多孔介質(zhì)，其特性可用孔隙率和滲透率表征，他們影響樹脂在預(yù)制件中的流動(dòng)方向和速度，因此決定著復(fù)合材料成型時(shí)需要的真空壓力，流動(dòng)（充模）時(shí)間和流動(dòng)途徑等關(guān)鍵參數(shù)，進(jìn)而影響著樹脂進(jìn)口，出口及流道等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以確保樹脂在凝膠化前完成充模過程。
樹脂的流動(dòng)可分為兩類：(圖3)
    由壓力梯度決定的浸潤(rùn)或宏觀流動(dòng)（紗線束間）的流速。(Macroscopic flow)。
    由纖維毛細(xì)管壓力和表面張力決定的浸透或微觀流動(dòng)（紗線束內(nèi)）的流速。(Microcosmic flow)

                                      
    影響流速和流道的因素包括：原材料、導(dǎo)流介質(zhì)、鋪層和真空度等。兩種速度必須相當(dāng)，如果流動(dòng)前鋒一旦匯合，就很難排出所包裹的氣體，在微觀層次上排除氣體要受到樹脂粘度和纖維束周圍表面張力的影響。
    研究發(fā)現(xiàn)，高滲透率導(dǎo)流介質(zhì)的應(yīng)用，大大縮短了充模時(shí)間，樹脂在導(dǎo)流介質(zhì)中流動(dòng)大大快于在預(yù)制件中的流動(dòng)，但二者的差距保持一個(gè)恒定值，充模時(shí)間只是導(dǎo)流介質(zhì)滲透率的函數(shù)，受預(yù)制件滲透率的影響很小。導(dǎo)流介質(zhì)的應(yīng)用使充模時(shí)間減少50-80%。
    在工藝中要防止由于不合理鋪層等導(dǎo)致的“短路效應(yīng)（cutline）”，在這些低阻力區(qū)，樹脂流動(dòng)速度會(huì)增加10-100倍，從而使工藝不能在預(yù)想的情況下進(jìn)行。
    目前有相當(dāng)多的軟件可模擬真空導(dǎo)入工藝中的流動(dòng)過程，包括樹脂流動(dòng)前鋒的位置和圖樣，可預(yù)先發(fā)現(xiàn)工藝中潛在的問題，并使工藝達(dá)到最佳化。
3. 2預(yù)制件的壓縮行為研究
    在真空導(dǎo)入工藝中，還要知道最終產(chǎn)品的厚度和纖維含量。由于真空袋是柔性的，不能直接控制產(chǎn)品的厚度，產(chǎn)品厚度及纖維含量和預(yù)制件的壓縮行為有關(guān)，包括纖維在壓力下的壓縮和松馳行為，以及纖維和樹脂間的相互作用。
    試驗(yàn)表明，產(chǎn)品厚度是隨著樹脂的流動(dòng)方向改變的，離真空源越遠(yuǎn)，樹脂含量越高，相應(yīng)纖維含量越低（產(chǎn)品越厚）。在VARIM工藝中預(yù)制件受到的外壓是大氣壓（P_atm） ,這個(gè)壓力由樹脂壓力(P_r)和纖維結(jié)構(gòu)支撐(P_f)(公式2)。
    P_atm=P_r+P_f       (2)
    樹脂在進(jìn)口處的壓力為1個(gè)大氣壓，其流動(dòng)前鋒的壓力為零，樹脂壓力從出口處到進(jìn)口處，其壓力是從零到1個(gè)大氣壓的分布，離開出口處越遠(yuǎn)樹脂壓力越大，相應(yīng)預(yù)制件受的壓力越小，纖維受壓縮也越小，厚度也較大(圖4)。在樹脂到達(dá)出口處后，關(guān)閉樹脂進(jìn)口，而繼續(xù)保持真空出口，使樹脂壓力穩(wěn)定地減少，從而使預(yù)制件進(jìn)一步壓縮，可減緩厚度不均的現(xiàn)象。