HB Z 350-2001 复合材料树脂传递模塑(压注)成型工艺.pdf

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1、中华人民共和国航空行业标准HB/Z 350一2001复合材料树脂传递模塑(压注)成型工艺2001一11-15发布2002一02-01实施国防科学技术工业委员会发布HB/Z 350-2001 前言本标准是根据中国航空工业各厂、所多年的生产实践积累和研究成果编写的，并参照了国内外有关资料。本标准从二00二年二月一日实施，自实施之日起，航空工业各厂、所复合材料树脂传递模塑(压注)成型可按本标准执行。本标准的附录A和附录B是标准的附录。本标准由中国航空工业第一集团公司提出。本标准由航空材料热工艺标准化技术归口单位归口。本标准由中国航空工业济南特种结构研究所负责起草，北京航空材料研究院参加起草。本标准主

2、要起草人:轩立新、邓燕平、史国芳、回俊霞、柴孟贤、姜从典中华人民共和国航空行业标准复合材料HBIZ 350-2001 树脂传递模塑(压注)成型工艺1 范围本标准规定了复合材料树脂传递模塑(压注)成型工艺的设备与工装、材料、环境、工艺过程、常见缺陷及解决措施、质量控制、安全与卫生等。本标准适用于航空复合材料制件树脂传递模塑(压注)成型工艺。2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。田5342-95复合材料航空制件工艺质量控制3 分类本标准涉及的复合材料树脂传递模

3、塑(压注)成型工艺，按所采用的注胶方式的不同分为下述二类:A类一一采用树脂泵注胶的树脂传递模塑(压注)成型工艺;B类一采用气压法注胶的树脂传递模塑(压注)成型工艺。4 设备与工装4.1 设备4. 1. 1 树脂传递模塑(压注)设备所用设备应能保证制件成型工艺所要求的温度、注胶速率和压力。主要包括:a)注胶系统:A类为树脂泵，B类为气压室，可计量树脂通过的质量，提供制件工艺要求的压力或流量，b)树脂釜:盛装基体树脂，含温度控制系统和电动搅拌器等，c)气源设施:能够提供满足工艺要求的经过干燥和净化的压缩气体;d)软管:用于树脂传输，应能承受工艺所要求的压力和温度，对基体树脂元污染，可以是金属软管或

4、塑料耐压软管;国防科学技术工业委员会2001-11-15发布22-02-01实施1 HBIZ 350 2001 e)控制系统:用于控制和显示压力、真空度、温度及时间，并能记录上述参数;f)真空系统:为模具和树脂釜提供工艺所要求的真空度。4. 1. 2 固化设备固化可采用下列设备之一:a)专用的加热设备:应满足困化工艺对升降温速率、温度及其均匀性的要求，并符合HB5342的规定;b)烘箱:应保证固化工艺对升降温速率、温度及其均匀性的要求，并符合HB5342的规定。4.2模具模具除符合用35342的控制要求外，还应满足下列要求:a)能承受工艺要求的温度、压力及使用寿命要求，b)模具型面的粗糙度、硬

5、度及模具刚度应满足工艺要求;c)组合部位有可靠的定位及密封措施，进行真空度检查，并达到工艺要求;d)注胶嘴和出胶嘴的设计和布局合理，有利于提高工艺效率和保证增强材料的良好浸润，避免出现树脂流动捷径并产生缺胶和贫胶等缺陷;e)能方便进行安装、拆卸、清洁、脱模层制造、增强材料铺放及定位等操作;f)应有良好的脱模功能，在进行制件(产品)的设计时就应给予充分的考虑。对复杂制件应在模具结构上保证脱模的可靠性。4.3 辅助工装及工具4.3.1 起吊装置用于模具与工装的起吊、制件毛坯脱模等。4.3.2 专用放置架用于放置制件及预成型体毛坯、模具等，按工艺需要设置。4.3.3 工作台4.3.3.1 用于剪裁增

6、强材料的工作台应配有抽风装置，以排除剪裁过程产生的对人体有害的纤维飞毛及尘粒。台面应铺35mm厚的橡胶板或厚玻璃板。剪裁工作面的面积一般不小于1. 2mx2.4mo 4.3.3.2 配制基体树脂的工作台除表面铺放橡胶板外，还应铺放一层塑料膜且定期更换，并应设抽气装置，对毒性较大组分的称量和混合，应在抽风橱内进行。4.4 工具4.4.1 剪裁工具剪裁工具包括:2 a)剪刀;b)电动剪裁器;c)手术刀和其它类型的切刀;d)样板:e)放置剪裁物的托盘。HBIZ 350 - 200 1 4.4.2 配和基体树脂的容器和工具配制基体树脂的容器或工具一般包括:a)聚乙烯容器;b)玻璃器皿;c)不锈钢容器;

7、d)干燥器;e)搅拌器;f)不锈钢或玻璃搅拌棒;g)滴管;h)勺;i)银子;j)搪瓷盘。4.4.3 衡器和量具衡器和量具精度应符合田5342的规定及工艺要求，一般包括:a)天平;b)台秤Jc)量杯或量筒;d)直尺或卷尺;e)温度计;f)粘度计等。4.4.4 其他工具其他工具一般包括:a)扳手或专用扳手，b)钳子ic)手电钻及钻头、彤、轮;d)手电或充电灯;e)凿子;f)刷子;g)喷枪。4.4.5 要求所用工具、容器应清洁，无污染。5 材料5.1 原材料5. 1. 1 增强材料用于树脂传递模塑成型的增强材料主要是碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维及其织物等，以及加工商成的预成型体。增强材料不应含油性浸润

8、剂，对含泊性浸润剂的应进行脱腊处理。增3 HBIZ 350 - 200 1 强材料应适于树脂浸润并有适当的变形能力，容易组成制品的坯料。5. 1. 2基体树脂基体树脂的适用期、粘度和挥发物含量等应满足工艺的要求。5.2 工艺材料工艺材料主要包括a)脱模剂:脱模剂用于制件脱模和防止模具工作面粘附树脂及其它辅助材料，并满足工艺要求;b)密封胶条:用于模具密封，并满足温度及压力等工艺要求;c)溶剂:清洗用，通常为丙嗣、酒精等;d)脱脂纱布或绸布:涂脱模剂和清洗用。5.3 要求所用的材料应符合用5342的要求。6 环撞增强材料铺放和基体树脂配制的环境应符合而5342-95中4.2的规定，其它工艺过程应

9、符合田5342一95中4.3的规定。7 工艺过程7. 1 工艺流程工艺流程见图1，4 ，一一一一一模具准备注胶系统准备增强材料准备基体树脂准备图1工艺流程图HBIZ 350-2001 7.2 模具准备7.2.1 模具应经过鉴定或检查合格。7.2.2 用脱脂棉纱或棉布蘸丙酬、无水乙醇等将模具型商清理干净。7.2.3 按照相关的工艺文件，进行脱模层制造。7.2.4 安放模具所需的密封材料。7.3 增强材料准备7.3.1 用量增强材料的用量按式(1)计算:W = W, X Wf . (1) 式中:W一一纤维织物的用量，g;W，一一制件的设计质量，g;Wf一一制件的设计纤维质量含量，%。增强材料为纤维

10、织物时，纤维织物的层数按式(2)或式。)计算z_ Vf X Pf X t n = -.-. . (2) Fs WX t n =!.-.t:斗二. (3) Fs 式中:n一一铺层数JVf-一-制件的设计纤维体积含量，%;Pf一一纤维密度，g/cm3; z 制件的设计厚度，cm;p，一一制件的设计密度，g/crn; Fs一一纤维织物的面密度，g/crn2o7.3.2 剪裁增强材料为织物时，用模线样板、剪刀或切刀剪裁每一铺层。对圆形或锥形制件，由内(里)向外逐层放大尺寸，剪裁时应严格按图纸要求控制每一铺层的纤维方向，铺层角精度应符合田5342的规定。对大批量生产，可以用电动切刀一次裁切一定数量的铺层

11、。剪裁好的制件铺层应按顺序叠放在托盘里或纸包里，并记录编号。增强材料也可用整体编织(三向织物)等方法制备预成型体。7.4铺放铺放应满足下列要求:a)纤维方向符合设计方向，偏差不大于50; b)织物铺层需拼接时采用对接方式，一般不允许搭接，接缝宽度不大于2mm，且均匀错开;c)织物铺层的两端应在模具上可靠固定，对几何形状复杂的构件，应考虑增强材料的定位措施;d)增强材料铺放前在90-110C下干燥1-劫。5 HBIZ 350 - 200 1 7.5合模完成增强材料的铺放后应尽快合模，合模时应避免增强材料滑移及变形、阴阳模对合面间隙不均及过大等。7.6 注胶系统准备7.6.1 控制系统控制系统应符

12、合有关文件的规定并处于完好状态。7.6.2 计量系统计量系统应符合有关文件的规定并处于完好状态。7.6.3树脂釜及管路清理与检查树脂釜应清洗、晾子，检查管路是否通畅和破损。7.7 基体树脂准备7.7.1 按配比和相关工艺规范进行基体树脂的配制，各组份的称量精度为士0.1%。7.7.2 使用搪瓷、玻璃或不锈钢容器配制，也可直接在树脂釜里配制。7.7.3 配制好的基体树脂在注胶前须在树脂釜里进行真空和静置脱泡。7.7.4 配制的基体树脂用量应充分考虑到制件的树脂含量、管路及溢出消耗量。7.8 注胶7.8. 1 注胶前，对模具加热并抽真空，对增强材料再次干燥，其时间、温度按工艺规定进行，真空度:压力

13、一般不大于0.02MPa(表值-0.080MPa)。7.8.2 将基体树脂的温度保持在工艺规定的温度范围内。7.8.3 将模具的温度保持在工艺规定的注胶温度范围内。7.8.4 采用树脂泵或气压室将基体树脂注人模腔。7.8.5 待出胶嘴流出的树脂不再含有气泡，封闭出胶嘴及注胶嘴。7.9 固化7.9. 1 按工艺规定的困化条件进行。7.9.2模具升温速率一般为0.5-2C/min，各部位温差一般不大于5-8C。7.9.3模具恒温时各部位温差一般不大于5C。7.9.4 固化结束后，模具降温速率按工艺规定进行。7. 10 脱模7.10.1 待模具温度降至60C以下方可脱模。7.10.2 脱模用专用工装

14、及工具进行。7.10.3 脱模时不得划伤和碰伤制件及模具表面。7.10.4 如j件取出后，除去模具表面上的残留物，用溶剂和压缩空气将模具表面清理干净。7. 11 后固化制件需进行后固化时，后困化条件应根据制件的材料、形状确定，后固化可在烘箱等加热设备内进行。6 HBIZ 350 - 200 1 8 常见缺陷及解决措施常见缺陷及解决措施见附录A(标准的附录)。9 质量控制工艺记录及工艺过程的质量控制应符合田5342的规定，对具体制件应制定质量控制细则。工艺过程的质量控制项目见附录B(标准的附录)。10 安全及卫生10. 1 铺层操作人员应穿戴工作服、工作帽，戴口罩、细纱手套等。10.2 配胶人员

15、应穿工作服，戴口罩及橡胶或乳胶手套。10.3 模具起吊时应注意操作安全，严格按照起吊规程操作。10.4 注胶压力不得超过注胶系统及模具的最大承受压力。10.5 加热及加压系统应有超温、超压报警装置。10 6 在操作间歇或完成后，应立即清扫。10.7 废弃物应集中处理，不应随意丢弃，以防污染环境。7 HBIZ 350 - 200 1 附录A(标准的附录)常见缺陷及解决措施常见缺陷及解决措施见表Alo表Al缺陷产生的原因解决措施( 1)基体树脂中挥发物含量大( 1)更换或改进材料(2)注胶时排泡不充分(2)延长排泡时间和提高真空度气泡、干(3)增强材料与基体树脂不匹配，浸润性不好(3)更换或改进材

16、料体系区和贫胶(4)注胶工艺不当(4)改进注胶工艺(5)注胶嘴和出胶嘴设计不合理(5)改进注胶嘴和出胶嘴设计(6)增强材料坯料结构不合理(6)改进增强材料结构形式和定位(1)脱模温度过高或升降温过速(1)降低脱模温度或升降温速率富树脂层(2)纤维取向不当(2)改进纤维铺层结构及裂纹(3)增强材料设计或工艺不当(3)改进增强材料设计或工艺(4)注胶压力或流量过大，造成增强材料滑移(4)改进注胶工艺参数，降低注胶压力或减小树脂流量(1)制件结构不合理或纤维铺层不对称( 1)改进制件结构，严格控制铺层翘曲(2)脱模温度过高或升降温过速(2)降低脱模温度或升降温速率(3)模具结构不合理(3)改进模具结

17、构(1)基体树脂中挥发物含量大(1)更换或改进材料分层(2)困化不充分(2)延长固化时间，提高困化温度(3)增强材料与基体树脂不匹配，浸润性不好(3)更换或改进材料8 HBIZ 350 2001 附录B标准的附录)工艺过程的质量控制项目工艺过程的质量控制项目见表B10表Bl工序名称控制项目脱模剂用量制造方法脱模层制造厚度均匀性脱模层的完整性过程和工艺条件贴模性及松紧程度增强材料铺贴接缝位置层数、总质量过程和工艺条件配制的程序和条件基体树脂配ilitJ组分称量的准确性搅拌的均匀性过程和工艺条件注胶温度、压力、注胶速度工艺记录完整、真实、规范固化及后困化温度、时间、升降温速率工艺记录完整、真实、规范9 Eke-r比、，Fh中华人民共和国航空行业标准复合材料树脂传递模塑(压注成型工艺HBL 350 - 2001 叶中国航空工业第二。一研究所出版(北京东外京顺路7号)三。一研究所印刷车间印刷北京市1665号信箱发行版权专有不得翻印4峰开本787 x 1092 1116 印张1字数20于字2002年2月第版22年2月第一次印刷印数1-2书号:标301.1654定价5.00元