树脂传递模塑（RTM）工艺是纤维增强树脂基复合材料的典型液态成型工艺，主要包括：
(1)根据所需部件的形状和机械性能要求，设计光纤预制棒；
(2)将预先设计好的纤维预制棒放入模具中，合模并压缩，得到相应的纤维预制棒的体积分数；
(3)在专用注射设备下，在一定的压力和温度下将树脂注入模具中，排除空气，浸入纤维预制棒中；
(4)待纤维预制体完全浸入树脂后，在一定温度下进行固化反应，直至固化反应完成，取出最终产品。
树脂转移压力是RTM工艺中应控制的主要参数。该压力用于克服在注入模腔和浸入增强材料期间遇到的阻力。树脂完成传输的时间与系统压力和温度有关，时间短可以提高生产效率。但如果树脂流量过高，粘合剂不能及时渗透增强材料，并可能因系统压力增加而发生事故。因此，一般要求转移过程中进入模具的树脂液面上升速度不宜超过25mm/min。通过观察排出口来监控树脂转移过程。通常认为当模具上所有观察口都有胶水溢出并且不再释放气泡时，转移过程完成，并且实际添加的树脂量与预期的树脂添加量基本相同。因此，排气口的设置应慎重考虑。
树脂选择
树脂体系的选择是RTM工艺的关键。当树脂释放到模腔中并快速渗透到纤维中时，最佳粘度为0.025-0.03Pa·s。聚酯树脂粘度较低，可在常温下冷注塑完成。但由于产品的性能要求不同，会选择不同类型的树脂，其粘度也不会相同。因此，管道和注射头的尺寸设计应满足合适的特殊部件的流量要求。适用于RTM工艺的树脂有聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等。
加固材料的选择
RTM工艺中，增强材料可选用玻璃纤维、石墨纤维、碳纤维、碳化硅、芳纶纤维等。可根据设计需要选择品种，包括短切纤维、单向织物、多轴织物、机织、针织、芯材或预成型件。
从产品性能来看，该工艺生产的零件纤维体积分数高，可以根据零件的具体形状进行局部纤维增强设计，有利于提高产品性能。从生产成本来看，复合材料零部件的成本70%来自于制造成本。因此，如何降低制造成本是复合材料发展中急需解决的重要问题。与制造树脂基复合材料的传统热压罐技术相比，RTM工艺不需要昂贵的罐体，大大降低了制造成本。而且，RTM工艺制造的零件不受罐体尺寸的限制，零件的尺寸范围相对灵活，可以制造大型、高性能的复合材料部件。总体而言，RTM工艺在复合材料制造领域已得到广泛应用并迅速发展，必将成为复合材料制造的主导工艺。
近年来，航空航天制造行业复合材料产品逐渐从非承载构件、小型构件转向主要承载构件、大型集成构件。大型高性能复合材料的制造需求迫切。因此，真空辅助树脂传递模塑（VA-RTM）和轻质树脂传递模塑（L-RTM）等工艺被开发出来。
真空辅助树脂传递模塑工艺 VA-RTM 工艺
真空辅助树脂传递模塑工艺VA-RTM是由传统RTM工艺衍生出来的工艺技术。该工艺的主要过程是利用真空泵等设备对纤维预制棒所在的模具内部抽真空，使树脂在真空负压的作用下注入模具内，实现纤维预制棒的浸润过程。纤维预制件，最后在模具内固化成型，获得所需形状和纤维体积分数的复合材料零件。
与传统RTM技术相比，VA-RTM技术采用模具内部抽真空，可以降低模具内部的注射压力，大大减少模具和纤维预制件的变形，从而降低工艺对设备和模具的性能要求。它还允许RTM技术使用更轻的模具，这有利于降低生产成本。因此，该技术更适合制造大型复合材料零件，例如泡沫夹芯复合材料板就是航空航天领域常用的大型构件之一。
总体而言，VA-RTM工艺非常适合制备大型高性能航空航天复合材料部件。但该工艺在国内仍处于半机械化状态，导致产品制造效率较低。而且工艺参数的设计多依靠经验，尚未实现智能化设计，难以准确控制产品质量。同时，许多研究指出，这个过程中树脂流动方向很容易产生压力梯度，特别是在使用真空袋时，树脂流动前端会出现一定程度的压力松弛，这会影响树脂浸润，使工件内部形成气泡，降低制品的机械性能。同时，压力分布不均匀会造成工件厚度分布不均匀，影响最终工件的外观质量，这也是该技术尚需解决的技术挑战。
轻质树脂传递模塑工艺 L-RTM 工艺
轻量化树脂传递模塑L-RTM工艺是在传统VA-RTM工艺技术基础上发展起来的新型技术。如图所示，该工艺技术的主要特点是下模采用金属或其他刚性模具，上模采用半刚性轻质模具。模具内部采用双重密封结构设计，上模外部通过真空固定，内部采用真空导入树脂。由于该工艺的上模采用了半刚性模具，并且模具内部处于真空状态，因此模具内部的压力和模具本身的制造成本都大大降低。该技术可以制造大型复合材料零件。与传统的VA-RTM工艺相比，该工艺获得的零件厚度更加均匀，上下表面质量更优越。同时，上模采用半刚性材料，可重复使用，该技术避免了VA-RTM工艺中真空袋的浪费，使其非常适合制造表面质量要求较高的航空航天复合材料零件。
但在实际生产过程中，这一过程仍存在一定的技术难点：
(1)由于上模采用半刚性材料，材料刚性不足，在真空定模过程中容易导致塌陷，造成工件厚度不均匀，影响其表面质量。同时，模具的刚性也影响模具本身的寿命。如何选择合适的半刚性材料作为L-RTM的模具是该工艺应用的技术难点之一。
(2)由于L-RTM工艺技术模具内部采用真空抽气，模具的密封对工艺的顺利进行起着至关重要的作用。密封不充分会导致工件内部树脂渗透不足，从而影响其性能。因此，模具密封技术是该工艺应用的技术难点之一。
(3)L-RTM工艺所用的树脂在填充过程中应保持较低的粘度，以降低注射压力，提高模具的使用寿命。开发合适的树脂基体是该工艺应用的技术难点之一。
(4)在L-RTM工艺中，通常需要在模具上设计流道，以促进树脂均匀流动。如果流道设计不合理，会造成零件出现干斑、油脂丰富等缺陷，严重影响零件的最终质量。特别是对于复杂的三维零件，如何合理设计模具流道也是该工艺应用的技术难点之一。
发布时间：2024年1月18日
