用真空袋和释放膜测量复合固化

挑战:通过绝缘层测量材料固化

在汽车、航空航天、船舶和风力发电零部件的大规模制造中，企业面临的主要问题是如何提供一个快速、干净的成品从模具中脱模。使用热固性材料(如环氧玻璃纤维预浸料、碳纤维或凯夫拉预浸料)的公司通过亚博网站下载使用有利于部分去除的释放膜来处理这个问题。

另一种可以使用的工艺是真空辅助树脂转移成型(VARTM)。在此过程中，零件在真空袋中制造，以使大气压力将复合材料压缩到一个开放的模具中。然而，释放层和真空袋的电子绝缘使固化状态的测量复杂化。

一些制造商试图用差示扫描量热法(DSC)等时间密集的实验室方法来离线表征固化，但这在生产中被证明是无效的。然而，对于制造商来说，有一个测量系统仍然是有用的。这样的系统可以保证生产工艺的优化和产量的提高，同时保证成品零件的强度和稳定性。

交流和直流技术都可以提供硫化状态的测量。然而，直流信号不能通过绝缘体，因此直流测量不能用于真空袋或释放膜的制造过程。另一方面，交流信号可以穿透绝缘体;他们建立了一个治疗监控系统基于电介质治疗监测(DEA)适用于真空袋或离型膜制造工艺。

解决方案:基于交流信号的监控方法

基于交流测量的系统，如DEA，是使用真空袋或释放膜生产先进热固性组件的制造商的固化监测的唯一选择。通过释放膜进行的交流测量具有与直接接触测量相同的灵敏度，这使得DEA适合于这一目的。

因此，即使没有直接接触，交流测量也可以检测热固性固化的关键现象，如:

• 流动前沿或树脂接触
• 最低粘度
• 反应速率峰值时间，可能与凝胶化有关
• 用户定义治愈结束

提供的关于DEA的信息可以帮助制造商更快地完成零件，最大限度地减少原材料的浪费，提高产量。亚博网站下载制造商还可以收集由DEA提供的重要数据，并使用它来满足成品零件的强度、厚度和坚固性的要求。

也许DEA能提供的最重要的帮助是检测何时固化过程已经失败，无论是由于材料本身的错误，还是由于霉菌的问题。当制造商收到潜在问题的早期警告时，他们可以消除最终产品中的差异。因此，他们可以在浪费大量的原材料和人力时间之前进行航向修正。

使用DEA，在固化过程中所做的测试提供了固化率的确切细节。例如，为了最大限度地提高效率，航空航天部件或风力涡轮机叶片的制造商必须确保部件是按照准确的规格完成的。电介质固化监测减少猜测并提供确定性。同样的测试可以很容易地对每批重复进行，而不会减慢生产过程。

通过绝缘层的介电固化监测消除了耗时的工作，以监测真空袋内的固化状态，或当有直接接触下的释放层。只有基于ac的解决方案，如DEA，才能在这样的环境中测量治愈。

电介质固化监测:如何工作

可重复使用的介电传感器的详细视图适合制造

介电分析是一种通过测量聚合物的电学性质来研究其加工行为以及物理和化学结构的技术。介电分析的主要优点是，它允许在各种各样的条件下测试材料——在实验室，在QA/QC工作台，或在制造车间。亚博网站下载没有别的方法比这更通用了。

介电固化监测可以在烘箱、热板、压机或模具、高压釜或正在开发或制造的实际部件中进行。当介电传感器嵌入到部分或大量材料中时，可以直接测量放热对固化速率的影响。

相反，DMA仅限于实验室条件。如果样品是液体，则必须在一个特殊的电池中或浸渍在某种基质中进行测试。固体样品必须以特定的几何形状制备。同样，DSC也仅限于实验室，样品也仅限于一个很小的DSC锅。

当复合材料制造时，部件通常使用固定的温度和时间配方固化。为了更好地说明这一过程，这个过程类似于在175°C下烘烤蛋糕30分钟——在这个时间结束时，蛋糕可能已经烤熟，也可能还没有烤熟。测试蛋糕是否做好的一个可能的方法是在上面插一根牙签;然后，如果蛋糕没有完全烤熟，它必须在烤箱里停留更长时间，稍后需要重新做一次测试。如果无法测试蛋糕，唯一的选择是将其在烤箱中放置更长时间，例如60分钟，但这有可能会把蛋糕烤焦。

目前，电介质固化监测是最常用的确认部件一致性的方法。例如，由SMC制成的汽车车身面板的标称固化可能如图1所示。

图1所示。典型的板材模塑复合材料介电固化数据

一个标称面板可以提供每个面板的固化比较。每个面板的结果都可以记录下来，以便进行统计质量控制。超出定义范围的偏差表示养护过程中的漂移;从固化的信息可以纠正问题，因此，零件的质量得到保证。

对于高度关键的部件，如复杂的飞机或航天器部件，制造过程的每一步都有文件记录。这些步骤的文件记录是为了记录给定的部件是按照规格制造的，并能够在出现故障时进行分析。许多制造商通过测量零件的温度来推断固化过程，但这被证明是一种非常间接和不准确的方法。

电介质固化监测是检测固化状态的一种灵敏方法。它具有记录步骤的能力，这一点很有价值，不像其他技术，不能在生产过程中实时观察固化状态。

最直接的好处是与制造业的生产率有关，特别是高价值部件，如风力涡轮机叶片。这些叶片通常有50多米长，是在模具中制作的。刀片的厚度，影响治愈的速度，和放热，都随其长度而变化。

为了确定刀片从模具中取出之前的固化时间，制造商利用经验和猜测。然而，如果刀片取下太快，不够硬，这可能会导致裂缝;在必要时减少刀片会降低吞吐量。介电传感器可以安装在模具的重要位置，例如，沿模具长度每5米安装一次。

电介质治疗监测可以确定何时沿整部分固化达到预期水平，只有在那个时候才会拆除风机叶片。因此，即使工厂每周多发货一两个刀片，利润也会增加。

结论

介电分析是一种强大而有效的测试技术，它对热固性材料的固化行为非常敏感。亚博网站下载可重复使用的传感器和低成本仪器的可用性使介电分析成为热固性材料常规测试的一种成本效益高的技术。亚博网站下载

介质固化监测减少了获取全面、准确的固化数据所需的时间和精力;它比传统的实验室技术花费的时间少得多。因此，一个组织可以节省时间和金钱，并可以依赖实际结果。

这些信息来源于Lambient Technologies提供的材料。亚博网站下载

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