一种实验级RTM恒压注射系统及恒压注射的方法

摘要

本发明涉及一种实验级RTM恒压注射系统及恒压注射的方法，系统通过简易的真空表、储料罐、真空罐、真空泵、溢料收集罐以及管道和阀门相连，实现RTM单组份恒压注射。且拆装简便，易于清洗，同时在注射过程中可以通过空气压缩机调节注射压力，能够实现恒流速注射功能。本发明系统配套能力强、结构简单、成本低廉、拆卸与清理方便，适用于工厂、科研院所的试验件和小型制件的成型。用于实验室树脂传递模塑的研究，小批量制造实验件，降低生产成本，研究树脂传递模塑工艺，同时还可以实现真空辅助注射成型。

说明书

技术领域

本发明属于RTM技术领域，涉及一种实验级RTM恒压注射系统及恒压注射的方法， 借助空气压缩机、真空泵和气缸等通用产品和零件，实现RTM单组份恒压注射。

背景技术

目前，随着树脂基纤维增强复合材料的不断发展，出现了很多低成本制造技术， 树脂传递模塑(RTM)成型技术作为树脂基纤维增强复合材料成型技术的重要分支，越来 越受到国内外学者的重视，RTM工艺是一种闭模工艺，是在一定的压力下将低粘度的 树脂注入预置增强材料的模具型腔内，使树脂完全浸润增强材料预制体，然后通过恒 温等方式进行树脂固化，从而制备材料的工艺。目前由于RTM工艺可设计性强、成型 周期短等特点，所以它被广泛应用于航空航天，船舶制造，汽车行业等各个领域。

RTM注射成型方法及注射系统目前已经有较多的应用，如双组份注射系统和单组 份注射系统，这些系统能够实现低温恒压/恒流注射。但目前这些设备结构设计复杂， 成本昂贵，如国产注射装置价位一般在20万-40万之间，进口装置价格一般都在70 万以上。就目前注射装置而言，注射系统管路太长，材料浪费率高，各种管路阀门也 极易损坏，导致现有设备的使用成本很高。这些注射装置不适合科研院所和企业进行 试验件和小批量制件的生产。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种实验级RTM恒压注射系统及恒压 注射的方法，解决注射系统成本高昂，不适合科研院所和企业进行试验件和小批量制 件的生产，实现树脂传递模塑(RTM)成型过程的低成本，简便性、可控性，方便性等 问题。

技术方案

一种实验级RTM恒压注射系统，其特征在于包括空气压缩机3、真空泵8、储料罐 13、真空罐6、储料罐三通接头2、真空罐三通接头15、真空罐四通接头16、压力表 4、阀门和溢料收集装置；储料罐13底部通过注口阀门14通过快拧连接模具注口，顶 部设有与罐连通的储料罐三通接头2；储料罐三通接头2的另外两通分别连接储料第 一阀门11和储料第二阀门12，储料第一阀门11通过快拧与空气压缩机3连接，储料 第二阀门12与真空罐6上的真空第一阀门10连接；真空罐6底部与罐连通的真空三 通接头15，真空三通接头15的另外两通分别连接真空罐第一阀门10和真空罐第二阀 门9，真空罐第二阀门9通过快拧与溢料收集罐1相连，溢料收集罐1与模具冒口连 接，真空罐第一阀门10通过快拧与储料第二阀门12连接；真空罐6的设有与罐连通 的四通接头，四通接头一端连接真空压力表，另外两端分别连接真空第三阀门7和真 空第四阀门5，真空第三阀门7通过快拧连接真空泵8，真空第四阀门5通过快拧与大 气连接；所述溢料收集罐1的连接口为密封结构。

一种利用所述实验级RTM恒压注射系统进行恒压注射的方法，其特征在于步骤如 下：

步骤1、树脂混合和脱泡：

将连通注口阀门14的管道置入配好比例的树脂与固化剂中，开启真空第三阀门7、 真空第一阀门10、储料第二阀门12、和注口阀门14，同时关闭真空第四阀门5、真空 第二阀门9和储料第一阀门11；然后启动真空泵，将真空罐6与储料罐13抽真空， 使得预先混合好后的树脂与固化剂在负压作用下通过注口阀门14被吸入储料罐中；

吸入完成后关闭注口阀门14，当储料罐13内真空度达到工艺设计要求并维持 15-20min进行真空脱泡；真空罐6在此过程中也起到缓冲作用，防止混合后的树脂与 固化剂进入到真空泵中造成真空泵损坏。

步骤2、完成真空脱泡后进行模具抽真空：

关闭注口阀门14，通过注口阀门14将储料罐13与模具注口连接，关闭储料第二 阀门12和真空第一阀门10，同时开启真空第二阀门9，真空泵持续抽真空，直到溢料 收集罐1内真空度达到工艺设计要求并维持10-15min使得模具完成抽真空；

步骤3、树脂注射：

模具完成抽真空后，启动空气压缩机，调节空气压缩机的压力输出值稳定在工艺 设计要求的数值，开启储料第一阀门11和注口阀门14，树脂就在恒定压力作用下流 入模具中，完成恒压注射，在注射过程中继续对模具抽真空。

在恒压注射完成后，进行储料罐的清洗，为下一次恒压注射提供准备，清洗步骤 为：

步骤(1)、注射完成之后，将与注口相连的管道拔出，将储料罐内的剩余树脂与 固化剂通过空气压缩机提供压力将树脂与固化剂排出；

步骤(2)、关闭注口阀门14，通过注口阀门14将储料罐13与树脂专用清洗剂的 罐子连接，开启真空第三阀门7，真空第一阀门10，储料第二阀门12和注口阀门14， 同时关闭真空第四阀门5、真空第二阀门9和储料第一阀门11；然后启动真空泵，将 清洗剂吸入储料罐内；

步骤(3)、开启储料第一阀门11并关闭储料第二阀门12，启动空气压缩机将树 脂专用清洗剂从储料罐中排出；

重复步骤2-步骤3多次，直至储料罐与阀门内没有树脂为清洗完成。

所述重复步骤2-步骤3多次为2～3次。

有益效果

本发明提出的一种实验级RTM恒压注射系统及恒压注射的方法，系统通过简易的 真空表、储料罐、真空罐、真空泵、溢料收集罐以及管道和阀门相连，实现RTM单组 份恒压注射。且拆装简便，易于清洗，同时在注射过程中可以通过空气压缩机调节注 射压力，能够实现恒流速注射功能。

本发明系统配套能力强、结构简单、成本低廉、拆卸与清理方便，适用于工厂、 科研院所的试验件和小型制件的成型。用于实验室树脂传递模塑的研究，小批量制造 实验件，降低生产成本，研究树脂传递模塑工艺，同时还可以实现真空辅助注射成型。

本发明方法在操作过程中，可通过真空泵同时控制储料罐、真空管、模具的真空 度，储料罐底部与阀门连接，实现树脂吸入与排出通过同一个阀门，结构简单。溢料 收集罐负责收集模具冒口流出的多余树脂，利于工艺参数改进。

附图说明

图1本发明系统示意图

1.溢料收集罐2.储料罐三通接头3.空气压缩机4.真空表5.阀门6. 真空罐7.阀门8.真空泵9.阀门10.阀门11.阀门12.阀门13.储料 罐14.阀门15真空罐三通接头16真空罐四通接头。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

本发明实施例是一种单组份恒压注射装置，其主要特征是由包括空气压缩机、真 空泵、储料罐、真空罐、真空表、压力表、阀门、溢料收集装置、管道等组成本发明 设计的RTM注射装置。

真空罐和储料罐结构为：储料罐与真空罐整体上都是圆柱形，罐顶和罐底是长方 体组成，并带有螺纹口，通过螺纹孔将罐体内外连通。储料罐主要是用来在注射前存 储预先混合好树脂和固化剂。真空罐的主要作用是在抽真空过程中起到连接真空泵与 储料罐等联通作用。

树脂的吸料口与注射口采用同一个阀门来实现，设计结构变得简单，操作简便。 通过空气压缩机产生恒定压力，将树脂注入模具中，实现了恒压注射，压力较为稳定， 可满足生产要求。

所有阀门与转接头、孔之间的连接均用同等型号的螺纹连接，其连接过程中需要 缠绕密封带，其作用是防止装置在工作过程中树脂渗漏，管道是通过快拧相连接，其 特点是方便拆装，并且密封效果好。

连接关系为：储料罐13底部通过注口阀门14通过快拧连接模具注口，顶部设有 与罐连通的储料罐三通接头2；储料罐三通接头2的另外两通分别连接储料第一阀门 11和储料第二阀门12，储料第一阀门11通过快拧与空气压缩机3连接，储料第二阀 门12与真空罐6上的真空第一阀门10连接；真空罐6底部与罐连通的真空三通接头 15，真空三通接头15的另外两通分别连接真空罐第一阀门10和真空罐第二阀门9， 真空罐第二阀门9通过快拧与溢料收集罐1相连，溢料收集罐1与模具冒口连接，真 空罐第一阀门10通过快拧与储料第二阀门12连接；真空罐6的设有与罐连通的四通 接头，四通接头一端连接真空压力表，另外两端分别连接真空第三阀门7和真空第四 阀门5，真空第三阀门7通过快拧连接真空泵8，真空第四阀门5通过快拧与大气连接； 所述溢料收集罐1的连接口为密封结构。

利用实验级RTM恒压注射系统进行恒压注射的步骤如下：

步骤1、树脂混合和脱泡：

将连通注口阀门14的管道置入配好比例的树脂与固化剂中，开启真空第三阀门7、 真空第一阀门10、储料第二阀门12、和注口阀门14，同时关闭真空第四阀门5、真空 第二阀门9和储料第一阀门11；然后启动真空泵，将真空罐6与储料罐13抽真空， 使得预先混合好后的树脂与固化剂在负压作用下通过注口阀门14被吸入储料罐中；

吸入完成后关闭注口阀门14，当储料罐13内真空度达到工艺设计要求并维持 15-20min进行真空脱泡；真空罐6在此过程中也起到缓冲作用，防止混合后的树脂与 固化剂进入到真空泵中造成真空泵损坏。

步骤2、完成真空脱泡后进行模具抽真空：

关闭注口阀门14，通过注口阀门14将储料罐13与模具注口连接，关闭储料第二 阀门12和真空第一阀门10，同时开启真空第二阀门9，真空泵持续抽真空，直到溢料 收集罐1内真空度达到工艺设计要求并维持10-15min使得模具完成抽真空；

步骤3、树脂注射：

模具完成抽真空后，启动空气压缩机，调节空气压缩机的压力输出值稳定在工艺 设计要求的数值，开启储料第一阀门11和注口阀门14，树脂就在恒定压力作用下流 入模具中，完成恒压注射，在注射过程中继续对模具抽真空。

在恒压注射完成后，进行储料罐的清洗，为下一次恒压注射提供准备，清洗步骤 为：

步骤(1)、注射完成之后，将与注口相连的管道拔出，将储料罐内的剩余树脂与 固化剂通过空气压缩机提供压力将树脂与固化剂排出；

步骤(2)、关闭注口阀门14，通过注口阀门14将储料罐13与树脂专用清洗剂的 罐子连接，开启真空第三阀门7，真空第一阀门10，储料第二阀门12和注口阀门14， 同时关闭真空第四阀门5、真空第二阀门9和储料第一阀门11；然后启动真空泵，将 清洗剂吸入储料罐内；

步骤(3)、开启储料第一阀门11并关闭储料第二阀门12，启动空气压缩机将树 脂专用清洗剂从储料罐中排出；

重复2～3次步骤2-步骤3，储料罐与阀门内没有树脂为清洗完成。