树脂传递模塑工艺气泡形成的三维数值模拟

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树脂传递模塑工艺(RTM)是广泛应用于高新技术领域的一种树脂成型工艺。气泡是工艺中存在的一种缺陷,由于它的影响,工艺制品越来越不能适应不断提高的性能要求。气泡缺陷主要形成于RTM工艺中的树脂填充阶段,通过假设树脂的流动过程为不可压缩的非牛顿流体的层流,对影响其形成的很多因素,如:注射口位置和数量、注射速度和注射温度等等,依据流体力学理论和有限元分析方法进行了三维模拟。数值建模运用的是ANSYS/FLOTRAN模块,通过对影响树脂填充过程的填充参数的设置分析这些参数如何影响填充过程中树脂的流动和气泡形成,并得出最优的参数设置组合。通过模拟分析发现:注射口的位置和数量会对气泡生成产生影响,这主要是因为模具的内部构造会影响树脂的流动行为。一般来说注射口数量越少、其形状与预制体截面越接近则填充效果越好、气泡生成越少;注射速度过慢会导致模具未被树脂完全浸润就停止流动,而注射速度过快会导致树脂回流或模具拐角位置填充不理想,这两种现象都会导致制品中生成气泡;注射温度影响树脂粘性进而影响树脂在模具中的流动行为,温度过低会导致树脂流动缓慢而产生欠注现象,温度过高也会影响制品的性能。在模拟过程中,突破了当前研究大多是二维的局限,实现了树脂流动的三维模拟,通过分析,RTM工艺树脂充模过程较为合理的注射速度在10cm/s左右。模型分析表明,工艺制品中的气泡含量在很低的水平。
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