所謂閉模成型工藝就是在陰、陽模閉合的情況下成型復(fù)合材料構(gòu)件的工藝方法。SMC、BMC模壓、注射成型、RTM、VEC等等技術(shù)都屬閉模成型工藝。由于環(huán)境法的制定和對(duì)產(chǎn)品要求的提高使敞模成型復(fù)合材料日益受到限制，促使了閉模成型技術(shù)的應(yīng)用，近年來尤其促進(jìn)了RTM技術(shù)的革新和發(fā)展。
RTM是指低粘度樹脂在閉合模具中流動(dòng)、浸潤(rùn)增強(qiáng)材料并固化成形的一種工藝技術(shù)，屬于復(fù)合材料的液體成形或結(jié)構(gòu)液體成形技術(shù)范疇。其具體方法是在設(shè)計(jì)好的模具中，預(yù)先放入經(jīng)合理設(shè)計(jì)、剪裁或經(jīng)機(jī)械化預(yù)成形的增強(qiáng)材料，模具需有周邊密封和緊固，并保證樹脂流動(dòng)順暢；閉模后注入定量樹脂，待樹脂固化后即可脫模得到所期望產(chǎn)品。
這一工藝有著諸多優(yōu)點(diǎn)，可使用多種纖維增強(qiáng)材料和樹脂體系，有極好的制品表面。適用于制造高質(zhì)量復(fù)雜形狀的制品，且纖維含量高、成型過程中揮發(fā)成分少、環(huán)境污染少，生產(chǎn)自動(dòng)化適應(yīng)性強(qiáng)、投資少、生產(chǎn)效率高。因此，RTM工藝在汽車工業(yè)、航空航天、國(guó)防工業(yè)、機(jī)械設(shè)備、電子產(chǎn)品上得到了廣泛應(yīng)用。決定RTM產(chǎn)品的首要因素就是模具，由于RTM模具一般采用陰陽模對(duì)合方法，因而想辦法提高陰陽模的表面質(zhì)量和尺寸精度就成為決定產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵因素。
1）RTM，樹脂傳遞模塑。該技術(shù)源自聚氨酯技術(shù)，成型時(shí)關(guān)閉模具，向預(yù)制件中注入樹脂，玻纖含量低，約20-45%。
2）VARIT，真空輔助樹脂傳遞注塑。該技術(shù)利用真空把樹脂吸入預(yù)制件中，同時(shí)也可壓入樹脂，真空度約10-28英寸汞柱。
3）VARTM，真空輔助樹脂傳遞注塑。制品孔隙一般較少，玻纖含量可增高。
4）VRTM，真空樹脂傳遞模塑。
5）VIP，真空浸漬法。
6）VIMP，可變浸漬塑法。樹脂借助真空或自重移動(dòng)，壓實(shí)浸漬。
7）TERTM，熱膨脹RTM。在預(yù)制件中插入世材，讓樹脂浸漬并對(duì)模具與成形品加熱。芯材受熱膨脹，壓實(shí)鋪層。利用這種壓實(shí)作用，結(jié)合表面加壓成型。
8）RARTM，橡膠輔助RTM。在TERTM方法中不用芯材而用橡膠代之。橡膠模具壓緊成型品，使孔隙大大減少，玻纖含量可高達(dá)60-70%。
9）RIRM，樹脂注射循環(huán)模塑。真空與加壓結(jié)合，向多個(gè)模具交替注入樹脂，使樹脂循環(huán)，直至預(yù)制件被充分浸透。
10）CIRTM，Co-Injection
RTM。共注射RTM，可注入幾種不同的樹脂，也可使用幾種預(yù)制件，可利用真空袋和柔性表面的模具。
11）RLI，樹脂液體浸（滲）漬。在下模內(nèi)注入樹脂，入入預(yù)制件后覆蓋上模，加熱并用熱壓釜的成型壓力成型。加熱使樹脂粘度降低、流動(dòng)性好，易于浸透。
12）SCRIMPTM西曼復(fù)合材料公司權(quán)脂浸漬塑法。申請(qǐng)專利。利用真空袋使樹脂加壓浸漬，浸漬速度快、面積廣。樹脂在預(yù)制件的厚度方向也能充分浸漬，必須使用真空袋和軟面模具。
13）UVRTM，紫外線（固化）RTM。與SCRIMP法相似，固化快，必須使用紫外光源，能透過紫外線的真空袋和軟質(zhì)模具。
14）VECTM虛擬設(shè)計(jì)復(fù)合材料VEC的核心技術(shù)是獲得專利的“浮充模具”思想。復(fù)合材料對(duì)模裝于兩充液的鋼制壓力容器之間，而模具沿容器全長(zhǎng)形成密封，容器內(nèi)充滿可壓縮的導(dǎo)熱液體，液體通常為水。
RTM成型工藝流程及工藝特點(diǎn)
⊙可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的要求，采用不同材料不同檔次的模具，可最大限度地降低成本，從而獲得較佳經(jīng)濟(jì)效益。
⊙屬于閉模樹脂注入方法，可最大程度減少樹脂等有害成分對(duì)人體和環(huán)境的毒害，符合環(huán)保要求。
⊙采用低黏度快速固化樹脂，生產(chǎn)過程中可對(duì)RTM模具加熱，從而進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
⊙有利于制備大中尺寸、復(fù)雜形狀、兩面光潔的整體結(jié)構(gòu)件，尺寸精度好，表面質(zhì)量高，機(jī)械性能好。
⊙增強(qiáng)材料預(yù)成型體可根據(jù)性能要求進(jìn)行擇向增強(qiáng)、局部增強(qiáng)、混雜增強(qiáng)及采用預(yù)埋及夾芯結(jié)構(gòu)，可充分發(fā)揮FRP的性能可設(shè)計(jì)性。
RTM成型工藝模具技術(shù)
1）RTM總工藝路線
RTM有三個(gè)重要的組成部分:1原材料系統(tǒng)；2注入設(shè)備；3模具系統(tǒng)。
2)RTM成型用模具技術(shù)
所有RTM產(chǎn)品都需一適合工藝的模具,RTM也不例外。RTM模具可以用鋁鋼、FRP來制作。由于鋁鋼模具不易變形但價(jià)格格高，在這不作介紹。下面主要介紹FRP模具。
1RTM模具型式和材料
FRP模具用于RTM，按一般規(guī)定做——7-10mm厚的模具層板，然后在基礎(chǔ)模具表面下裝入——加熱芯形成夾層結(jié)構(gòu)，模具層板總厚為20mm。由于這厚度不能勝任RTM成型工藝所需的強(qiáng)度，因此需進(jìn)一步增強(qiáng)。箱形鋼型材要比復(fù)合材料便宜得多，一般以箱形鋼型材加固。
FRP模具實(shí)踐證明用劣質(zhì)樹脂翻制的模具使用壽命極短,而對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量也有直接影響,所以模具表面要求用耐溫、耐化學(xué)腐蝕的材料來做。模具制作成本大部分是人工、材料選擇成本幾乎與模具總造價(jià)無關(guān)。目前一般選用乙烯基酯模具樹脂系統(tǒng)和膠衣，并且證明比傳統(tǒng)環(huán)氧材料具有更好的使用壽命和耐溫性。據(jù)國(guó)外資料報(bào)道，用乙烯基酯模具樹脂制得的模具模塑次數(shù)已超過18000多模次，而且還在繼續(xù)使用。
2模具加熱
用于玻璃鋼工業(yè)的大多數(shù)樹脂都有一與溫度直接相在的固化曲線，所以尋找生產(chǎn)模具能夠控制溫度的方法具有相當(dāng)?shù)默F(xiàn)實(shí)意義，這樣有助于優(yōu)化生產(chǎn)效率。事實(shí)上模具溫度每提高10℃，凝膠時(shí)間將減半，因此在環(huán)境溫度（20℃）下，模塑一個(gè)部件也許固化脫模時(shí)間需要60分鐘，而在50℃，同樣的樹脂體系，模塑同一部件，在7.5分鐘內(nèi)就能脫模。
電熱布加熱
在RTM模具中應(yīng)用加熱布鋪設(shè)在模具內(nèi)存的電加熱方式已用了許多年。加熱比較均勻，模具能夠輕而易舉升溫至100℃以上，但標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用最高模具溫度用到75℃。
液體加熱
液體加熱是將熱循環(huán)和冷循環(huán)系統(tǒng)安裝到合適的模具結(jié)構(gòu)中，可以替代電加熱。這為模具還提供了一個(gè)冷卻系統(tǒng)。溫度可通過預(yù)埋管子中的循環(huán)介質(zhì)來控制。
3模具的密封
用于RTM和真空模塑（VM）的所有閉合對(duì)模都需要一個(gè)在模腔邊緣控制樹脂溢流的密封裝置。在VM模塑情況下，需要附加外置模具法蘭真空密封裝置。
密封圈有許多不同的形式，但要求密封圈材料具有耐高溫和一致恢復(fù)率。目前看來有機(jī)硅膠材用于基本模膠樹脂密封是最成功的。如果用法正確的話，足以提供1000次以上的使用壽命。
被動(dòng)密封
幾乎專用的固體硅橡膠密封圈截面，設(shè)計(jì)成當(dāng)閉模時(shí)它的“Z”向末端閉位置可壓縮1.0-1.5mm。要在不提高模具閉模力的情況下達(dá)到有效密封，密封圈的硬度和壓縮尺寸的選擇是關(guān)鍵的。只不過因?yàn)樗璧膲毫μ螅菀滓鹉＞咦冃�。模具接觸面一般3-5mm足以阻止樹脂滲出，從而達(dá)到有效密封�！�
動(dòng)態(tài)密封
動(dòng)態(tài)形式優(yōu)于被動(dòng)密封形式。它能夠永久地控制截面變化。圖示形式其截面尺寸變化可高達(dá)4mm。這使垂直密封軌跡可待嵌入模具法蘭。反之被動(dòng)密封將僅僅是“塑性變形”并極度磨損。動(dòng)態(tài)密封圈內(nèi)側(cè)截面一經(jīng)加壓，可提供密封效果很好的調(diào)節(jié)。當(dāng)模具閉合或啟模時(shí)，密封圈隨著真空隙彈性變形，有兒防止了垂直方向的“塑性變形”引起的磨損。
4注射口
搞RTM成型工藝的技術(shù)人員特別重視注射模塑樹脂的入口位置。實(shí)踐證明，RTM注射口設(shè)在中心位置（視模腔形狀定）是最可靠的。
5模具的精度
RTM模具經(jīng)常處于受力狀態(tài)，所以對(duì)于成功的閉模模具來說，模具的精度是關(guān)鍵因素之一。模腔精度控制在±0.2mm是閉合模模具的目標(biāo)精度,達(dá)不到該精度將不可避免導(dǎo)致缺膠和不可預(yù)見的樹脂充填,并且模塑件尺寸超差。最常見的是超厚，同時(shí)要將材料收縮率參數(shù)考慮在內(nèi)。
RTM成型工藝操作及材料選擇
1、RTM工藝操作
RTM工藝注射的操作一般要求在1/4-1/2凝膠時(shí)間內(nèi)完成，傳遞時(shí)間為2-15分鐘，傳遞壓力為0.3-07Mpa。
樹脂傳遞壓力是RTM工藝中應(yīng)該控制的主要參數(shù)。此壓力用來克服注入模腔和浸透增強(qiáng)材料時(shí)所遇到的阻力。樹脂完成傳遞的時(shí)間與系統(tǒng)壓力和溫度有關(guān)，時(shí)間短可提高生產(chǎn)效率。但如果樹脂流量太大，膠液來不及滲透增強(qiáng)材料，并可以由于系統(tǒng)壓力增加而導(dǎo)致意外。因此，一般要求在傳遞過程中進(jìn)入模具的樹脂液面上升速度不大于25mm/min。通過觀察排出口來監(jiān)控樹脂傳遞過程。通常以為，模具上所有的觀察口均有膠液溢出并不再排出氣泡，且實(shí)際加入的樹脂量與預(yù)計(jì)加入的樹脂量基本一致時(shí)，傳遞過程即已完成。因而排出口設(shè)置應(yīng)周密考慮。
2、樹脂選擇
樹脂系統(tǒng)的選擇是RTM工藝的關(guān)鍵。要將樹脂出至模腔內(nèi)并且使樹脂迅速浸潤(rùn)纖維其粘度為0.025-0.03Pa•s為最佳。聚酯樹脂粘度較低，常溫下冷注射即可完成。但是，由于產(chǎn)品的性能要求不同，不同類型的樹脂會(huì)被選擇，它們的粘度不盡相同，所以管路和注射頭大小均要設(shè)計(jì)成合適特殊成份的流動(dòng)性要求。
適合RTM工藝的樹脂有聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺樹脂等。
3、增強(qiáng)材料選擇
RTM工藝中增強(qiáng)材料可選用玻璃纖維、石墨纖維、碳纖維、碳化硅和芳綸纖維等。品種可根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇短切纖維、單向織物、多軸織物、編織、針織、芯材等材料或預(yù)成型坯。
RTM制品常見缺陷、原因及解決方法
1、產(chǎn)品表面局部粗糙無光澤
RTM產(chǎn)品產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是產(chǎn)生輕度粘膜。用手在模具上觸摸，當(dāng)觸摸到這些部位時(shí)，手感極其粗糙。通常產(chǎn)品生產(chǎn)一段時(shí)間后就會(huì)這樣的總題，需要及時(shí)清洗模具。首先用水砂打磨模具上粗糙的部位，然后用蘸有丙酮的棉絲擦洗整個(gè)模具，最后給模具涂覆脫模劑。
2、起 皺
這是有膠衣制品經(jīng)常發(fā)生的弊病之一。膠衣起皺的的主要原因是在注射樹脂之前，膠衣樹脂固化不完全，注射樹酯中的單體（苯乙烯）部分地融解了膠衣樹酯，引起膨脹，產(chǎn)生皺紋。因此在注射樹脂之前要檢查膠衣是否固化。
3、漏 膠
漏膠的主要原因是模具合模后不嚴(yán)密或密封墊不嚴(yán)密。合模前檢查密封墊是否完好，有無裂縫等。發(fā)現(xiàn)總是要及時(shí)更換。合模時(shí)要檢查密封狀況。
4、起 泡
產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因1）模腔內(nèi)樹脂固化的應(yīng)放熱過高，固化時(shí)間過短，從而模腔中的氣體沒有完全排出。2）樹脂入模腔時(shí)帶入空氣過多，注射時(shí)間內(nèi)無法將氣泡完全排出。3）樹脂粘度過大氣泡在注射時(shí)不能全部從產(chǎn)品中溢出。4）樹脂注入模腔的壓力過大，致使氣泡包容在樹脂中難以排出。
5、制品內(nèi)部出現(xiàn)干斑
RTM產(chǎn)品內(nèi)部出現(xiàn)干斑主要原因是玻纖浸潤(rùn)不充分。如果同期產(chǎn)品中出現(xiàn)干斑是某個(gè)產(chǎn)品的某個(gè)部位，這時(shí)也應(yīng)考慮是否由于玻璃纖維布被子污染造成的。通常制品，內(nèi)部出現(xiàn)干斑也與樹脂粘度有關(guān)，所以應(yīng)首先分析和調(diào)節(jié)樹脂粘度。查看模具流道是否太長(zhǎng)或太窄，及時(shí)修改模具。查看給料管，改進(jìn)給料管，改進(jìn)給料管，增加給料點(diǎn)
6、芯材移動(dòng)
注射時(shí)芯材的移動(dòng)是由于流動(dòng)的不穩(wěn)定性引起的，可通過在芯材上開孔來解決或確保加在芯材上的閉合壓力遠(yuǎn)大于該處樹脂的壓力，增強(qiáng)材料的移動(dòng)，如纖維的沖刷也是由于合模壓力相對(duì)于注射壓力不足。
