Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Simulation of Air Entrapment and Resin Curing during Manufacturing of Composite Cab Front by Resin Transfer Moulding Process

Raghu Raja Pandiyan K., Neogi S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 3

1839--1844

EN

Mould filling and subsequent curing are the significant processing stages involved in the production of a composite component through Resin Transfer Moulding (RTM) fabrication technique. Dry spot formation and air entrapment during filling stage caused by improper design of filling conditions and locations that lead to undesired filling patterns resulting in defective RTM parts. Proper placement of inlet ports and exit vents as well as by adjustment of filling conditions can alleviate the problems during the mould filling stage. The temperature profile used to polymerize the resin must be carefully chosen to reduce the cure time. Instead of trial and error methods that are expensive, time consuming, and non-optimal, we propose a simulation-based optimization strategy for a composite cab front component to reduce the air entrapment and cure stage optimization. In order to be effective, the optimization strategy requires an accurate simulation of the process utilizing submodels to describe the raw material characteristics. Cure reaction kinetics and chemo-rheology were the submodels developed empirically for an unsaturated polyester resin using experimental data. The simulations were performed using commercial software PAM RTM 2008, developed by ESI Technologies. Simulation results show that the use of increase in injection pressure at the inlet filling conditions greatly reduce the air entrapped. For the cab front, the alteration of injection pressure with proper timing of vent opening reduced the air entrapped during mould filling stage. Similarly, the curing simulation results show that the use of higher mould temperatures effectively decreases the cure time as expected.

2

Surface quality and mechanical properties of epoxy-glass fibre laminates manufactured by RTM method with use of gelcoat

Kozioł M., Wieczorek J., Hekner B.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 3

189--195

EN

The aim of the study was to determine the effect of applying a gelcoat covering on the surface quality and mechanical properties of selected types of glass fibre reinforced polymer (GFRP) laminates produced by the resin transfer moulding (RTM) method. To carry out the investigations, a set of laminate panels was manufactured on the basis of three types of glass fibre reinforcements: plain-woven fabric, chopped strand mat and 3D fabric. They were manufactured by vacuum assisted resin transfer moulding (RTM), alternatively without and with an additional layer of gelcoat. The polyester gelcoat was applied with a brush. As the matrix of the composites, an epoxy resin was used. Evaluation of the manufactured laminate surfaces was conducted using an optical profilographometer, whilst evaluation of the border area between the gelcoat layer and the main structure of the laminate was carried out by microscopic visualization. In order to evaluate the effect of the gelcoat layer presence on the mechanical performance of the laminates, static bending tests were performed. The obtained results allow one to conclude that application of the gelcoat covering resulted in improvement of the investigated laminate surface quality. Decreases in the maximum and average heights of the surface profiles were observed. An especially big difference in the profile height is visible between the 3D laminate without and with the gelcoat covering. Almost all the taken photographs testify to very good coupling between the gelcoat layer and the main laminate structure. The transition between these two elements has a rather discrete character. However, an evident diffusion area occurs in the matrix-gelcoat coupling line and evident penetration of the gelcoat into the fibre strands occurs in the fibre-gelcoat coupling line. It was found that the presence of the gelcoat layer does not have a significant negative effect on the mechanical properties of the laminates. All the tested series of laminates with the gelcoat covering showed a significantly lower standard deviation than the equivalent series of laminates without gelcoat. It means better repeatability of the mechanical properties in the case of the laminates with the gelcoat covering in comparison with those without gelcoat. A consequence of the obtained results is the conclusion that RTM technology is very well suited for manufacturing laminate products with a gelcoat covering.

PL

Celem pracy było określenie wpływu zastosowania żelkotu na jakość powierzchni oraz właściwości mechaniczne wybranych typów laminatów wytworzonych metodą resin transfer moulding (RTM). Do realizacji celu badań wytworzono zestaw płyt z laminatów na bazie trzech typów wzmocnień szklanych: płóciennej tkaniny rowingowej, maty oraz tkaniny 3D. Uformowano je metodą resin transfer moulding (RTM) w układzie próżniowym. Płyty wytworzono alternatywnie bez użycia oraz z użyciem żelkotu. Żelkot poliestrowy nakładano pędzlem. Jako osnowę laminatów zastosowano żywicę epoksydową. Oceny powierzchni wytworzonych laminatów prowadzono przy użyciu profilografometru optycznego, a ocenę połączenia między warstwą żelkotu a właściwym laminatem prowadzono poprzez wizualizację mikroskopową. W celu oceny wpływu warstwy żelkotu na właściwości mechaniczne laminatu przeprowadzono próby zginania statycznego. Uzyskane wyniki pozwalają stwierdzić, że zastosowanie żelkotu praktycznie we wszystkich przypadkach spowodowało polepszenie jakości powierzchni laminatu, tzn. spadek zarówno maksymalnej, jak i średniej wysokości profilu tej powierzchni. Szczególnie dużą różnicę widać na przykładzie laminatu 3D. Praktycznie wszystkie wykonane fotografie świadczą o bardzo dobrym połączeniu między właściwą strukturą laminatu a warstwą żelkotu. Przejście ma charakter raczej skokowy, jednakże z wyraźną międzywarstwą dyfuzyjną w obszarach łączenia osnowa-żelkot oraz z wnikaniem żelkotu w pasma włókien w obszarach łączenia włókna-żelkot. Stwierdzono, że obecność warstwy żelkotu nie ma istotnego negatywnego wpływu na właściwości mechaniczne laminatów. Wszystkie badane serie próbek z żelkotem wykazały znacznie mniejsze odchylenie standardowe niż serie próbek bez żelkotu, co oznacza lepszą powtarzalność właściwości mechanicznych laminatów z żelkotem w porównaniu z laminatami bez żelkotu. Konsekwencją uzyskanych wyników jest wniosek, że technologia RTM bardzo dobrze nadaje się do wykonywania wyrobów z warstwą żelkotu.

3

Comparative evaluation of GFRP laminate panels manufactured by VARI by RTM methods

Kozioł M., Bator M., Rydarowski H., Hekner B.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 4

196--202

EN

The aim of the study is a comparative evaluation of panels made of GFRP laminate (10 layers of plain-woven 0/90 glass fabric) by RTM and VARI methods. The evaluation was performed on the basis of the analysis of the laminate thickness, fibre volume fraction and flexural strength. An essential element of the evaluation is the repeatability of the analyzed properties, which is estimated by the standard deviation and coefficient of variation of respectively numerous result series. Comparison of the two mentioned technologies may be significant information concerning their alternative applicability. The range of the study covers: preparation of four reinforcement lay-ups (preforms) of plain-woven glass fabric, manufacturing four laminate panels using the preforms - two by RTM and two by VARI, cutting specimens from the panels, evaluation of the thickness and fibre volume fraction of the specimens, and evaluation of the flexural strength of the specimens in 3-point bending tests. Laminates manufactured by the RTM and VARI methods showed a relatively high reinforcing fibre volume fraction. A slightly higher volume fraction and, at the same time, a significantly smaller thickness were observed in the VARI laminates. The laminates manufactured by RTM showed about a 10% higher flexural strength in comparison with the VARI ones. The laminates manufactured by VARI showed a higher volume fraction but it is probably due to gas voids present in areas near the reinforcing fibre strands. The presence of voids was also proved in the structure of the RTM laminates, but they are of a different nature - they are bigger and are located within the resin-rich areas between the reinforcing layers. The quality of the specimen surface (two-side smoothness in the case of the RTM laminates, one-side smoothness in the case of the VARI ones) could also have some effect on the flexural strength. In the case of both the VARI and the RTM laminates as well, a visible thickness "gradient", directed the from outlet to inlet, was observed. It is caused by "relaxation" of the underpressure after passing of the resin flow front during the impregnation process. The "gradient" is bigger and less uniform in the case of the VARI laminates than in case of the RTM ones. The RTM method occurred to be minimally better than the VARI in terms of repeatability of the fibre volume fraction and flexural strength, measured as the variance coefficient of the results of a specimen series. The worse repeatability of the laminates manufactured by the VARI method results from the bigger laminate thickness "gradient".

PL

Celem studium jest ocena porównawcza płyt wykonanych z kompozytu warstwowego żywica poliestrowa-włókno szklane (10 warstw płóciennej tkaniny szklanej) metodami RTM (nasycanie ciśnieniowo-próżniowe) oraz VARI (infuzja próżniowa). Ocena została wykonana na bazie analizy grubości laminatu, udziału objętościowego włókien oraz wytrzymałości na zginanie. Istotnym elementem oceny jest powtarzalność analizowanych właściwości, której miarą jest odchylenie standardowe i współczynnik zmienności odpowiednio dużej serii pomiarów próbek. Porównanie dwóch wymienionych technologii może stanowić istotną informację co do ich alternatywnej stosowalności. Zakres pracy obejmuje: przygotowanie czterech zestawów wzmocnienia (preform) z krzyżowej tkaniny szklanej, wytworzenie na ich bazie płyt - po dwie płyty metodą VARI i RTM, wycięcie próbek, określenie grubości i zawartości objętościowej wzmocnienia w wyciętych próbkach oraz wyznaczenie wytrzymałości na zginanie w trójpunktowej próbie zginania. Laminaty wytworzone metodami RTM oraz VARI wykazały relatywnie wysoki udział objętościowy włókien wzmocnienia. Nieco większy udział włókien oraz znacznie mniejszą grubość uzyskano w laminatach VARI. Laminaty wytworzone metodą RTM wykazały z kolei o ok. 10% większą wytrzymałość na zginanie w porównaniu z laminatami wytworzonymi techniką VARI. Większy udział włókien uzyskany przez laminaty VARI wynika najprawdopodobniej z obecności pustek gazowych w okolicach włókien wzmacniających. Obecność pustek wykazano także w laminatach RTM, jednak mają one inny charakter - są większe i są rozmieszczone w obszarach bogatych w żywicę, między warstwami wzmocnienia. Wpływ na wyniki prób wytrzymałościowych mógł też mieć stan powierzchni laminatów (obustronna gładkość w przypadku laminatów RTM, jednostronna w przypadku laminatów VARI). Zarówno w przypadku laminatów VARI, jak i laminatów RTM wykazano wyraźny „gradient” grubości skierowany w kierunku od ssania do zasilania. Jest on spowodowany „relaksacją” podciśnienia po przejściu frontu żywicy w czasie procesu nasycania. „Gradient” jest większy i mniej równomierny w przypadku laminatów VARI niż w przypadku laminatów RTM. Minimalnie lepsza pod względem powtarzalności udziału objętościowego oraz wytrzymałości na zginanie, mierzonej współczynnikiem zmienności serii pomiarów próbek, okazała się metoda RTM. Gorsza powtarzalność płyt wytworzonych metodą VARI wynika z większego „gradientu” grubości.