真空樹脂導入工藝在風電機罩制造中的應用

    在達西定律中，樹脂被認為是不可壓縮的、其粘度不隨切變速度影響的牛頓流體。在實驗中，也可以用其它液體來代替樹脂，如用糖漿、甘油和纖維素水溶液等，這樣可大大減少實驗成本和提高試驗速度。織物預制件被看作多孔介質，其特性可用孔隙率和滲透率表征，他們影響樹脂在預制件中的流動方向和速度，因此決定著復合材料成型時需要的真空壓力，流動（充模）時間和流動途徑等關鍵參數，進而影響著樹脂進口，出口及流道等關鍵結構的設計，以確保樹脂在凝膠化前完成充模過程。
樹脂的流動可分為兩類：(圖3)
    由壓力梯度決定的浸潤或宏觀流動（紗線束間）的流速。(Macroscopic flow)。
    由纖維毛細管壓力和表面張力決定的浸透或微觀流動（紗線束內）的流速。(Microcosmic flow)

                                      
    影響流速和流道的因素包括：原材料、導流介質、鋪層和真空度等。兩種速度必須相當，如果流動前鋒一旦匯合，就很難排出所包裹的氣體，在微觀層次上排除氣體要受到樹脂粘度和纖維束周圍表面張力的影響。
    研究發現，高滲透率導流介質的應用，大大縮短了充模時間，樹脂在導流介質中流動大大快于在預制件中的流動，但二者的差距保持一個恒定值，充模時間只是導流介質滲透率的函數，受預制件滲透率的影響很小。導流介質的應用使充模時間減少50-80%。
    在工藝中要防止由于不合理鋪層等導致的“短路效應（cutline）”，在這些低阻力區，樹脂流動速度會增加10-100倍，從而使工藝不能在預想的情況下進行。
    目前有相當多的軟件可模擬真空導入工藝中的流動過程，包括樹脂流動前鋒的位置和圖樣，可預先發現工藝中潛在的問題，并使工藝達到最佳化。
3. 2預制件的壓縮行為研究
    在真空導入工藝中，還要知道最終產品的厚度和纖維含量。由于真空袋是柔性的，不能直接控制產品的厚度，產品厚度及纖維含量和預制件的壓縮行為有關，包括纖維在壓力下的壓縮和松馳行為，以及纖維和樹脂間的相互作用。
    試驗表明，產品厚度是隨著樹脂的流動方向改變的，離真空源越遠，樹脂含量越高，相應纖維含量越低（產品越厚）。在VARIM工藝中預制件受到的外壓是大氣壓（P_atm） ,這個壓力由樹脂壓力(P_r)和纖維結構支撐(P_f)(公式2)。
    P_atm=P_r+P_f       (2)
    樹脂在進口處的壓力為1個大氣壓，其流動前鋒的壓力為零，樹脂壓力從出口處到進口處，其壓力是從零到1個大氣壓的分布，離開出口處越遠樹脂壓力越大，相應預制件受的壓力越小，纖維受壓縮也越小，厚度也較大(圖4)。在樹脂到達出口處后，關閉樹脂進口，而繼續保持真空出口，使樹脂壓力穩定地減少，從而使預制件進一步壓縮，可減緩厚度不均的現象。