楊超凡 復(fù)合材料零件制造真空裝袋——基礎(chǔ)知識

 

　　復(fù)合材料制造過程中真空裝袋的主要目的有三個：

 

　　壓實壓力在層間固結(jié)中的應(yīng)用；

 

　　從固化復(fù)合材料中提取水分、溶劑和揮發(fā)物；

 

　　允許樹脂在沒有液壓鎖的情況下流動和吸收。

 

　　

 

　　使用完美真空袋在海平面可用的最大壓實壓力為14.7磅/平方英寸（29.92英寸或760毫米汞柱）。海拔每增加1000英尺，該最大可用壓力下降約0.5磅/平方毫米（1英寸或25.4毫米汞柱。氣體和樹脂的提取路線如圖 1 所示。

 

　　對于高質(zhì)量零件至關(guān)重要。然而，在熱壓罐固化中，通常可以獲得更高的壓力，對于某些類型的固體層壓板，高達幾百psi。然而，在這些情況下仍然需要真空袋來提取氣體并減少孔隙率。

 

　　

 

　　在進行復(fù)合材料修復(fù)時，如何對真空裝袋中使用的各種材料進行排序和使用可能是最令人困惑的方面之一。所用材料的順序稱為裝袋狀態(tài)表，如圖2所示。

 

　　剝離層

 

　　緊靠未固化層壓板的第一層是脫模膜或剝離層，其用作層壓板與隨后的放氣層或通氣層之間的屏障。該層可以是無孔或多孔材料，這取決于是否需要樹脂滲出。穿孔脫模膜通常用于控制樹脂滲出。孔的直徑和間距可以根據(jù)所需的樹脂流動量而變化。當(dāng)您不希望限制樹脂滲出和/或需要剝離層表面紋理時，可使用多孔剝離層。當(dāng)不需要樹脂滲出，但需要排出揮發(fā)物和溶劑時，使用無孔剝離層（通常稱為 FEP、氟化乙烯-丙烯或聚四氟乙烯）。該層通常延伸超過疊層的邊緣，并且可以根據(jù)需要用閃光斷路(FB-flashbreaker)膠帶密封和/或固定。

 

　　滲透層

 

　　滲透層用于通過如上所述的多孔剝離層或多孔剝離膜從層壓板吸收樹脂。泄放層通常是非織造合成纖維材料，其具有范圍在 2 盎司/yd²至20盎司/yd ²之間的各種不同厚度和/或重量。多層也可用于重樹脂滲出要求。該層通常延伸超過疊層的邊緣，并根據(jù)需要用閃光斷路(FB)膠帶固定到位。

 

　　隔離膜層

 

　　分隔層用于泄放層和隨后的通氣層之間，以限制或防止樹脂流動。這通常是一種固體或穿孔的離型 膜，它延伸到疊層的邊緣，但稍微停在泄放層的邊緣內(nèi)側(cè)，以允許作為氣體路徑到達真空端口。無孔 FEP也可以用作分隔層。

 

　　通氣層

 

　　通氣層用于保持整個袋子到真空源的“通氣”路 徑，這樣空氣和揮發(fā)性物質(zhì)就可以排出，從而可以對層壓板施加連續(xù)的壓力。通常，合成纖維材料和/或重型玻璃纖維織物用于此目的。通氣層通常延伸經(jīng)過疊層的邊緣，使得邊緣帶與隔膜周圍的放氣層接觸。真空端口直接連接到通氣層，或者通過延伸到袋子褶皺中的條帶連接。特別重要的是，在熱壓罐中使用足夠的通氣材料。

 

　　袋膜和密封膠帶

 

　　袋膜用作真空膜，如果使用信封袋，則真空膜在邊緣處密封到模具表面或密封到其自身。使用橡膠密封帶或油灰在外圍提供密封。袋子薄膜層通常比被裝袋的區(qū)域大得多，因為需要額外的材料在袋子的所有內(nèi)角和周圍形成褶皺，以防止橋接。袋膜由尼龍、 Kapton 或 P.V.A.（聚乙烯醇）材料制成。

 

　　除了裝袋狀態(tài)表外，真空裝袋還有其他問題：

 

　　熱電偶數(shù)量和位置

 

　　嵌縫板

 

　　熱毯問題

 

　　散熱器

 

　　額外的粘合層

 

　　真空端口數(shù)量和位置

 

　　袋裝“褶皺”

 

　　抽多少真空

 

　　這里沒有簡單快捷的答案。濕鋪修復(fù)使用的裝袋狀態(tài)表受環(huán)境溫度、使用壽命和樹脂用量的影響。對于預(yù)浸料坯的維修，預(yù)浸料料坯的保質(zhì)期及其超時“B階段”會影響裝袋狀態(tài)表。此外，較舊但仍經(jīng)認證的預(yù)浸料可能需要與新預(yù)浸料不同的狀態(tài)表。最好的做法是在有疑問的時候先測試。

 

　　補充,原文中圖 1.和圖 2.不清晰。特補充一張真空袋工藝圖片:

 

　　

 

　　注：原文見《Vacuum bagging: The basics 》2020.2.20.

 

　　楊超凡 2023.8.6