真空树脂导入工艺在风电机罩制造中的应用

    在达西定律中，树脂被认为是不可压缩的、其粘度不随切变速度影响的牛顿流体。在实验中，也可以用其它液体来代替树脂，如用糖浆、甘油和纤维素水溶液等，这样可大大减少实验成本和提高试验速度。织物预制件被看作多孔介质，其特性可用孔隙率和渗透率表征，他们影响树脂在预制件中的流动方向和速度，因此决定着复合材料成型时需要的真空压力，流动（充模）时间和流动途径等关键参数，进而影响着树脂进口，出口及流道等关键结构的设计，以确保树脂在凝胶化前完成充模过程。
树脂的流动可分为两类：(图3)
    由压力梯度决定的浸润或宏观流动（纱线束间）的流速。(Macroscopic flow)。
    由纤维毛细管压力和表面张力决定的浸透或微观流动（纱线束内）的流速。(Microcosmic flow)

                                      
    影响流速和流道的因素包括：原材料、导流介质、铺层和真空度等。两种速度必须相当，如果流动前锋一旦汇合，就很难排出所包裹的气体，在微观层次上排除气体要受到树脂粘度和纤维束周围表面张力的影响。
    研究发现，高渗透率导流介质的应用，大大缩短了充模时间，树脂在导流介质中流动大大快于在预制件中的流动，但二者的差距保持一个恒定值，充模时间只是导流介质渗透率的函数，受预制件渗透率的影响很小。导流介质的应用使充模时间减少50-80%。
    在工艺中要防止由于不合理铺层等导致的“短路效应（cutline）”，在这些低阻力区，树脂流动速度会增加10-100倍，从而使工艺不能在预想的情况下进行。
    目前有相当多的软件可模拟真空导入工艺中的流动过程，包括树脂流动前锋的位置和图样，可预先发现工艺中潜在的问题，并使工艺达到最佳化。
3. 2预制件的压缩行为研究
    在真空导入工艺中，还要知道最终产品的厚度和纤维含量。由于真空袋是柔性的，不能直接控制产品的厚度，产品厚度及纤维含量和预制件的压缩行为有关，包括纤维在压力下的压缩和松驰行为，以及纤维和树脂间的相互作用。
    试验表明，产品厚度是随着树脂的流动方向改变的，离真空源越远，树脂含量越高，相应纤维含量越低（产品越厚）。在VARIM工艺中预制件受到的外压是大气压（P_atm） ,这个压力由树脂压力(P_r)和纤维结构支撑(P_f)(公式2)。
    P_atm=P_r+P_f       (2)
    树脂在进口处的压力为1个大气压，其流动前锋的压力为零，树脂压力从出口处到进口处，其压力是从零到1个大气压的分布，离开出口处越远树脂压力越大，相应预制件受的压力越小，纤维受压缩也越小，厚度也较大(图4)。在树脂到达出口处后，关闭树脂进口，而继续保持真空出口，使树脂压力稳定地减少，从而使预制件进一步压缩，可减缓厚度不均的现象。