本文關(guān)鍵詞：真空輔助樹脂浸潤成型工藝研究及設(shè)備開發(fā)

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【摘要】：真空輔助樹脂浸潤成型工藝(VARIM)作為一種制備熱固性樹脂基復(fù)合材料的加工工藝,因其工藝簡單、成本低且靈活度高得到廣泛應(yīng)用。本課題以真空輔助樹脂浸潤成型工藝為研究對象,對薄制件和厚制件的加工工藝進行研究,開發(fā)全封閉式膠料配混裝置。并在前期研究所得結(jié)果的基礎(chǔ)上,完成真空輔助樹脂浸潤成型設(shè)備的開發(fā)。具體內(nèi)容如下：(1)以薄制件為研究對象,從實驗和數(shù)值模擬兩方面對比研究真空輔助樹脂浸潤成型工藝中注膠口數(shù)量、注膠口位置和注膠口開啟模式對制品填充時間和缺陷形成的影響,分析制件填充缺陷產(chǎn)生原因,從避免制件填充缺陷和縮短填充時間兩方面,對薄制件的填充工藝進行改進和優(yōu)化。(2)以厚制件為研究對象,從實驗和模擬角度研究真空輔助樹脂浸潤成型工藝中注膠口數(shù)量和注膠口開啟模式對填充時間、缺陷的形成及制件力學(xué)性能的影響,分析厚制件制備過程中缺陷產(chǎn)生的原因,對厚制件的填充工藝進行改進和優(yōu)化。(3)開發(fā)全封閉式膠料配混裝置。在確定膠料配混環(huán)節(jié)工藝過程后,利用數(shù)值模擬的方法對其核心部件——靜態(tài)混合器的類型和葉片數(shù)量進行優(yōu)選。并利用數(shù)字圖像處理方法對在恒光強拍照裝置上拍攝的配混物料照片進行數(shù)字圖像處理,通過實驗驗證混合器葉片數(shù)量對混合性能的影響。(4)完成真空輔助樹脂浸潤成型裝置的開發(fā)。在將真空輔助樹脂浸潤成型工藝分為預(yù)熱、混料、浸潤及固化成型等四個階段的基礎(chǔ)上,將成型裝置劃分為恒溫工作臺、封閉配料、真空動力和成型控制等四個系統(tǒng)。利用基于透射光線折射反射工作原理的光電傳感器監(jiān)控料流前鋒位置,并利用PLC實現(xiàn)填充過程的自動控制。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合材料 樹脂浸潤 填充過程 靜態(tài)混合器
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-17
• 第一章 緒論17-29
• 1.1 引言17-18
• 1.2 真空輔助樹脂浸潤成型工藝的由來18-20
• 1.2.1 RTM成型工藝18
• 1.2.2 VARTM成型工藝18-19
• 1.2.3 VARIM成型工藝19-20
• 1.3 真空輔助樹脂浸潤成型工藝的研究現(xiàn)狀20-25
• 1.3.1 VARIM成型工藝中物料流動特性的分析20-21
• 1.3.2 VARIM成型工藝加工工藝的改進21-23
• 1.3.3 VARIM成型工藝的自動化研究23-25
• 1.4 研究計劃25-29
• 1.4.1 研究目的及意義25-26
• 1.4.2 研究內(nèi)容26
• 1.4.3 研究路線26-29
• 第二章 VARIM成型工藝加工二維薄制件實驗研究及模擬分析29-49
• 2.1 二維薄制件樹脂浸潤成型實驗研究29-33
• 2.1.1 實驗原材料29-30
• 2.1.2 實驗設(shè)備30
• 2.1.3 實驗技術(shù)路線30-32
• 2.1.4 實驗工況設(shè)計32-33
• 2.2 二維薄制件樹脂浸潤成型過程模擬分析33-36
• 2.2.1 模擬技術(shù)路線33-34
• 2.2.2 數(shù)學(xué)模型34-35
• 2.2.3 幾何模型及邊界條件35-36
• 2.2.4 物性參數(shù)36
• 2.3 結(jié)果分析36-48
• 2.3.1 注膠口數(shù)量對填充時間的影響36-40
• 2.3.2 多注膠口填充缺陷的產(chǎn)生及規(guī)避40-47
• 2.3.2.1 填充缺陷的產(chǎn)生40-43
• 2.3.2.2 填充缺陷的規(guī)避方法43-47
• 2.3.3 注膠口布置對料流前鋒形態(tài)的影響47-48
• 2.4 本章總結(jié)48-49
• 第三章 VARIM成型工藝加工厚制件實驗研究及模擬分析49-61
• 3.1 厚制件浸潤過程實驗49-51
• 3.1.1 實驗物料49
• 3.1.2 實驗設(shè)備49-50
• 3.1.3 實驗流程50
• 3.1.4 性能表征50-51
• 3.2 數(shù)值模擬51-53
• 3.2.1 物理模型和物性參數(shù)52
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分及邊界條件52
• 3.2.3 模擬工藝52-53
• 3.3 結(jié)果與分析53-59
• 3.3.1 浸潤工藝對填充時間的影響53-54
• 3.3.2 浸潤工藝對制件力學(xué)性能的影響54-55
• 3.3.3 浸潤缺陷的產(chǎn)生及規(guī)避方法55-59
• 3.3.3.1 滲透遲緩現(xiàn)象55-56
• 3.3.3.2 干斑現(xiàn)象56-58
• 3.3.3.3 多注膠口順序填充工藝分析58-59
• 3.4 本章總結(jié)59-61
• 第四章 VARIM成型工藝全封閉式配混裝置的研究61-75
• 4.1 全封閉配混裝置的開發(fā)61-63
• 4.1.1 工藝流程61-62
• 4.1.2 混合單元62-63
• 4.2 數(shù)值模擬63-65
• 4.2.1 基本假設(shè)及數(shù)學(xué)方程63-64
• 4.2.2 網(wǎng)格劃分64
• 4.2.3 邊界條件64
• 4.2.4 統(tǒng)計后處理64-65
• 4.3 實驗研究65-67
• 4.3.1 實驗原材料的選擇65
• 4.3.2 實驗設(shè)備的選擇65-66
• 4.3.3 實驗技術(shù)路線66
• 4.3.4 性能表征66-67
• 4.4 結(jié)果與分析67-74
• 4.4.1 靜態(tài)混合器類型的確定67-70
• 4.4.1.1 產(chǎn)量67-68
• 4.4.1.2 軸向示蹤粒子分布68-70
• 4.4.1.3 分布混合70
• 4.4.2 SK型混合元件數(shù)量的確定70-74
• 4.4.2.1 產(chǎn)量70-71
• 4.4.2.2 停留時間分布71-72
• 4.4.2.3 軸向示蹤粒子分布72-73
• 4.4.2.4 實驗結(jié)果73-74
• 4.5 本章總結(jié)74-75
• 第五章 順序填充工藝的自動化實現(xiàn)及浸潤成型設(shè)備的研發(fā)75-87
• 5.1 順序填充工藝的自動化實現(xiàn)75-80
• 5.1.1 順序填充工藝過程75-77
• 5.1.2 料流前鋒監(jiān)控原理77-78
• 5.1.3 成型控制系統(tǒng)的開發(fā)78-80
• 5.2 浸潤成型設(shè)備的開發(fā)80-85
• 5.2.1 浸潤成型設(shè)備的工作流程80-81
• 5.2.2 浸潤成型設(shè)備的組成81-85
• 5.2.2.1 恒溫工作臺系統(tǒng)83
• 5.2.2.2 封閉配料系統(tǒng)83-84
• 5.2.2.3 真空動力系統(tǒng)84
• 5.2.2.4 成型控制系統(tǒng)84-85
• 5.3 成型設(shè)備的改進85-86
• 5.3.1 成型控制系統(tǒng)的優(yōu)化85
• 5.3.2 自清潔系統(tǒng)85-86
• 5.4 本章總結(jié)86-87
• 第六章 結(jié)論與展望87-89
• 6.1 主要結(jié)論87
• 6.2 研究展望87-89
• 參考文獻89-93
• 附錄93-95
• 致謝95-97
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文97-99
• 作者和導(dǎo)師簡介99-100
• 碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會決議書100-101

【參考文獻】

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本文編號：634318