玻璃纖維復(fù)合材料構(gòu)件的模具要求與制作流程

1。模具設(shè)計(jì)模具時(shí),必需綜合考慮以下要求：①滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的精度要求，模具尺寸準(zhǔn)確、表面光滑；②要有足夠的強(qiáng)度和剛度；③脫模便利；④有足夠的熱穩(wěn)定性；⑤重量輕、材料來源充分及造價(jià)低。模具材料應(yīng)滿足以下要求:①能夠滿足制品的尺寸精度，外觀質(zhì)量及使用壽命要求；②不影響樹脂固化;④耐熱性好,制品固化和加熱固化時(shí),模具不變形;⑤簡潔制造,簡潔脫模；⑥晝減輕模具重量，便利生產(chǎn)；⑦價(jià)格廉價(jià)，材料簡潔獲得。脫模劑根本要求:①不腐蝕模具，不影響樹脂固化，對樹脂粘接力小于0.01MPa；②成膜時(shí)間短，厚度均勻,外表光滑；③使用安全,無毒害作用;④耐熱、能以受加熱固化的溫度作用；⑤操作便利，價(jià)格廉價(jià).手糊成型(1〕原材料增加材料手糊成型對增加材料的要求：①增加材料易于被樹脂浸透;②有足夠的形變性,能滿足制⑤價(jià)格合理〔盡可能廉價(jià)，來源豐富。用于接觸成型的增加材料有玻璃纖維及其織物其中常用的玻璃纖維增加材料有以下幾種:無捻粗紗、無捻粗紗布、加捻布、短切玻璃纖維氈、玻璃纖維織物?；w材料手糊成型工藝對基體材料的要求：①在手糊條件下易浸透纖維增加材料,易排解氣泡，0.2～0.5Pa·s,不能產(chǎn)生流膠現(xiàn)象；④無毒或低毒；⑤價(jià)格合理,來源有保證。在手糊成型技術(shù)中,最常用的是不飽和聚酯樹脂，其次是環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和呋喃樹脂，乙烯基樹脂等也有少數(shù)應(yīng)用。關(guān)心材料接觸成型工藝中的關(guān)心材料,主要是指填料和色料兩類，而固化劑、稀釋劑、增韌劑等，歸屬于樹脂基體體系。(2〕工藝流程生產(chǎn)預(yù)備通風(fēng)良好，空氣溫度應(yīng)保持在15～35℃之間，后加工整修段,要設(shè)有抽風(fēng)除塵和噴水裝置。模具預(yù)備：預(yù)備工作包括清理、組裝及涂脫模劑等。樹脂膠液配制：配制時(shí)，要留意兩個(gè)問題：①防止膠液中混入氣泡;②配膠量不能過多,每次配量要保證在樹脂凝膠前用完。增加材料預(yù)備：增加材料的種類和規(guī)格按設(shè)計(jì)要求選擇。糊制與固化鋪層糊制：手工鋪層糊制分濕法和干法兩種：①干法鋪層用預(yù)浸布為原料，先將預(yù)學(xué)好料〔布)按樣板裁剪成壞料，鋪層時(shí)加熱軟化，然后再一層一層地緊貼在模具上，并留意排解層間氣泡，使密實(shí)。此法多用于熱壓罐和袋壓成型。②濕法鋪層直接在模具上將增加材料浸膠，一層一層地緊貼在模具上，扣除氣泡，使之密實(shí)。一般手糊工藝多用此法鋪層。濕法鋪層又分為膠衣層糊制和構(gòu)造層糊制。固化：制品固化分硬化和熟化兩個(gè)階段：從凝膠到三角化一般要24h，此時(shí)固化度達(dá)50%～70%〔巴柯爾硬性度為15〕,可以脫模，脫后在自然環(huán)境條件下固化1～2周才能使℃加熱3h，對環(huán)氧玻璃鋼,后固化溫度可掌握在150在固化爐內(nèi)加熱固化，大型制品可承受模內(nèi)加熱或紅外線加熱.脫模和修整裝置，脫模時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿，將制品頂出。②壓力脫模模具上留有壓縮空氣或水入口，脫模時(shí)將壓縮空氣或水〔0。2MPa)壓入模具和制品之間，同時(shí)用木錘和橡膠錘敲打，使制品和模具分別。③大型制品(如船)脫模可借助千斤頂、吊車和硬木楔等工具。④簡單制品可承受手工脫模方法先在模具上糊制二三層玻璃鋼，待其固化后從模具上剝離，然后再放在模具上連續(xù)糊制到設(shè)計(jì)厚度，固化后很簡潔從模具上脫下來。修整:修整分兩種:一種是尺寸修整,另一種缺陷修補(bǔ).①尺寸修整成型后的制品,按設(shè)計(jì)尺寸切去超出多余局部；②缺陷修補(bǔ)包括穿孔修補(bǔ)，氣泡、裂縫修補(bǔ),破孔補(bǔ)強(qiáng)等。噴射成型〔1〕分類噴射成型機(jī)按噴射方式分類，可分為:〔1)高壓型:①用泵把樹脂送入噴槍，借泵壓進(jìn)展噴射；②用空壓機(jī)將樹脂罐和固化劑罐加壓，在該壓力下,將樹脂和固化劑壓入噴槍進(jìn)展噴射。(2)氣動(dòng)型：樹脂、固化劑或它們的混合物借壓縮空氣噴出的力與空氣霧化、噴出。1分別含有促進(jìn)劑和引發(fā)劑的樹脂由噴槍噴出呈霧狀相互混合發(fā)劑樹脂的兩種類型.〔3〕已混合型：事先調(diào)配好含促進(jìn)劑和引發(fā)劑的樹脂，由噴槍噴出.〔2〕工藝流程中，測定其凝膠時(shí)間;還必需檢查樹脂對玻璃纖維的比例，一般樹脂對玻璃纖維的比例在2。513。51待膠衣樹脂凝膠后{發(fā)軟而不粘手)，就可以開頭噴射成型操作。假設(shè)沒有膠衣樹脂，應(yīng)先在模具上噴一層樹脂.然后開動(dòng)切割器，開頭噴射樹脂和纖維的混合物.第一層應(yīng)當(dāng)噴射得薄一些(約1mm厚),并且認(rèn)真滾壓，首先用短的馬海毛滾,然后用螺旋滾。以確保樹脂和固必需完全潤濕膠衣樹脂,待這一層凝膠后再噴下一層。接下來的每一層約噴射2mm厚,假設(shè)太至到達(dá)設(shè)計(jì)厚度。夠量的樹脂，再鋪上粗紗布,認(rèn)真滾壓，這樣有利于除去氣泡。對大多數(shù)噴射設(shè)備，其噴射2-10kg/min。與手糊成型一樣，最終一層可以使用外表氈,再涂上外涂層.固化、修整、后固化及脫模等工序與手糊成型法一樣.RTMRTM1〕粘度低,浸潤性好,便于樹脂在模腔內(nèi)順當(dāng)均勻地通過并浸漬纖維；2〕固化放熱峰低,以100～180℃為宜；活性高,凝膠時(shí)間和固化時(shí)間短，但在注射時(shí)又要有較長的適用期;性要好；收縮率低，以保證制品尺寸準(zhǔn)確，且所需的樹脂應(yīng)為預(yù)促進(jìn)型。RTM胺樹脂，熱塑性樹脂。目前主要為環(huán)氧樹脂.RTM增加材料的分布應(yīng)符合制品構(gòu)造設(shè)計(jì)的要求，要留意方向性；增加材料鋪好后其位置和狀態(tài)應(yīng)固定，不動(dòng)不應(yīng)因合模和注射樹脂而動(dòng)；3〕對樹脂的浸潤性要好；4〕利于樹脂的流淌并能經(jīng)受樹脂的沖擊.RTM復(fù)合材料樹脂傳遞模塑〔ResinTransferMolding,RTM〕法是從濕法鋪層和注塑工藝中演化而來的一種的復(fù)合材料成型工藝[6]。所謂樹脂傳遞模塑，一般是指在閉合模腔中預(yù)先鋪覆好按性能和構(gòu)造要求設(shè)計(jì)好的增加材料預(yù)成型體(包括螺栓、螺帽、聚氨酯泡沫塑料等嵌件〕,夾緊后，從置于適當(dāng)位置的注入孔在肯定溫度及壓力下將配好的樹脂注入模具中，在室溫或升溫條件使之與增加材料一起固化,最終啟模、脫模而得到成型制品。圖1為RTM1RTM成型工藝示意圖RTM工藝通常包括以下四個(gè)步驟：一、從卷材上裁剪增加材料并鋪疊在一起；二、使樹脂的注射以及固化);四、脫模及加工。纏繞成型〔1)分類纏繞三種。干法纏繞干法纏繞是承受經(jīng)過預(yù)浸膠處理的預(yù)浸紗或帶,在纏繞機(jī)上經(jīng)加熱軟化至粘流態(tài)后纏繞到芯模上。由于預(yù)浸紗〔或帶〕是專業(yè)生產(chǎn)，能嚴(yán)格掌握樹脂含量〔準(zhǔn)確到2%以內(nèi)〕和預(yù)浸紗質(zhì)量。因此,干法纏繞能夠準(zhǔn)確地掌握產(chǎn)品質(zhì)量。干法纏繞工藝的最大特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，纏繞速度可達(dá)100~200m/min，纏繞機(jī)清潔，勞動(dòng)衛(wèi)生條件好，產(chǎn)品質(zhì)量高.其缺點(diǎn)是纏繞設(shè)備貴，需要增加預(yù)浸紗制造設(shè)備，故投資較大此外，干法纏繞制品的層間剪切強(qiáng)度較低。〔紗式帶濕法纏繞的優(yōu)點(diǎn)為：①本錢比干法纏繞低40%；②產(chǎn)品氣密性好，由于纏繞張力使多余的。濕法纏繞的缺點(diǎn)為：①樹脂鋪張大，操作環(huán)境差;②含膠量及成品質(zhì)量不易掌握;③可供濕法纏繞的樹脂品種較少。泡含量降低。術(shù)領(lǐng)域?！?〕原材料紗，碳纖維紗,高強(qiáng)玻璃纖維紗，芳綸纖維紗及外表氈等。樹脂基體樹脂基體是指樹脂和固化劑組成的膠液體系。纏繞制品的耐熱性，耐化學(xué)腐蝕性及耐自然老化性主要取決于樹脂性能,同時(shí)對工藝性、力學(xué)性能也有很大影響.纏繞成型常用樹脂主要是不飽和聚酯樹脂,也有時(shí)用環(huán)氧樹脂和雙馬來酰亞胺樹脂等。對于一般民用制品如管、罐等，多承受不飽和聚酯樹脂.對力學(xué)性能的壓縮強(qiáng)度和層間剪切強(qiáng)度要求高的酰亞胺樹脂。縮率等。在膠液中參加空心玻璃微珠，可提高制品的剛性，減小密度降低本錢等口徑地埋管道時(shí),常參加30之間的粘接強(qiáng)度,填料要保證清潔和外表活性處理。(3)芯模模設(shè)計(jì)的根本要求①要有足夠的強(qiáng)度和剛度，能夠承受制品成型加工過程中施加于芯模的各種載荷，如自重、制品重，纏繞張力，固化應(yīng)力，二次加工時(shí)的切削力等；②能滿足制品外形和尺寸精度要求，如外形尺寸，同心度、橢圓度、錐度〔脫模)，外表光滑度和平坦度等;③保證產(chǎn)品固化后，能順當(dāng)從制品中脫出；④制造簡潔，造價(jià)廉價(jià),取材便利。芯模材料纏繞成型芯模材料分兩類：熔、溶性材料和組裝式材料。熔、溶性材料是指石蠟，水溶性聚乙烯醇型砂，低熔點(diǎn)金屬等，這類材料可用澆鑄法制成空心或?qū)嵭男灸?制品纏繞成型后，從開口處通入熱水或高壓蒸汽,使其溶、熔，從制品中流出，流出的溶體，冷卻后重復(fù)使用。組裝式芯模材料常用的有鋁、鋼、夾層構(gòu)造、木材及石膏等。另外還有內(nèi)襯材料，內(nèi)襯材料是制品的組成局部,固化后不從制品中取出，內(nèi)襯材料的作用主要是防腐和密封，固然也可以起到芯模作用，屬于這類材料的有橡膠、塑料、不銹鋼和鋁合金等。纏繞機(jī)繞規(guī)律和排紗準(zhǔn)確；②操作簡便；③生產(chǎn)效率高；④設(shè)備本錢低。纏繞機(jī)主要由芯模驅(qū)動(dòng)和繞絲嘴驅(qū)動(dòng)兩大局部組成線，保持張力穩(wěn)定及在封頭或錐形纏繞制品紗帶布置準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)小纏繞角〔0°~15°〕纏繞，〔伸臂擰，伸臂上設(shè)有能使繞絲嘴翻志的機(jī)構(gòu)。纏繞成型工藝:膠、膠紗烘干、在肯定張力下進(jìn)展纏繞、固化、檢驗(yàn)、加工成制品等工序。力、紗片纏繞位置、固化制度、纏繞速度、環(huán)境溫度等，這些因素多半嚴(yán)密地聯(lián)系在一起。合理的選擇工藝參數(shù)是充分發(fā)揮原料的特性、制造高質(zhì)量的纏繞制品的重要環(huán)節(jié)。纖維浸膠：含膠量凹凸直接關(guān)系到制品的重量和厚度.含膠量過高，制品的強(qiáng)度降低，成型和固化時(shí)流膠嚴(yán)峻;含膠量過低，制品孔隙率增加，氣密性、耐老化性、剪切強(qiáng)度均下降。纏繞張力:張力的大小、各纖維束之間張力的均勻性以及各纏繞層之間纖維張力的均勻裂的力量。各纖維束之間假設(shè)張力不勻，當(dāng)承受載荷時(shí),纖維會(huì)被各個(gè)擊破，使總體強(qiáng)度的發(fā)揮大受影響.為使制品各纏繞層在張力作用下不消滅內(nèi)松外緊現(xiàn)象,應(yīng)使纏繞張力有規(guī)律的遞減，以保證各層都有一樣的初始應(yīng)力.纏繞張力將直接影響制品的密實(shí)程度和空隙率，且對纖維浸漬質(zhì)量和制品的含膠量影響很大。纏繞速度：纏繞速度是指紗線速度應(yīng)掌握在肯定的范圍之內(nèi)。速度過小則生產(chǎn)效率低，速度過快則樹脂簡潔濺灑、膠液浸不透或雜質(zhì)易吸入?；贫劝訜岬臏囟确秶?、升溫速度、恒溫溫度準(zhǔn)時(shí)間、降溫冷卻等.要依據(jù)制品的不同性能要求承受不同的固化制度,且不同的樹脂系統(tǒng)，固化制度也不一樣，一般都要依據(jù)樹脂擠壓成型〔門窗型材、葉片等)等。拉擠成型是復(fù)合材料成型工藝中的一種特別工藝，其優(yōu)點(diǎn)是：①生產(chǎn)過程完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化掌握,生產(chǎn)效率高;②拉擠成型制品中纖維含量可高達(dá)80％，浸膠在張力下進(jìn)展力學(xué)性能制品的使用要求；④生產(chǎn)過程中無邊角廢料,產(chǎn)品不需后加工，故較其它工藝省工,單調(diào)，只能生產(chǎn)線形型材,而且橫向強(qiáng)度不高。拉擠工藝用原材料樹脂基體在拉擠工藝中,應(yīng)用最多的是不飽和聚酯樹脂，約占本工藝樹脂用量的90以上，另外還有環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂、熱固性甲基丙烯酸樹脂、改性酚醛樹脂、阻燃性樹脂等。增加材料拉擠工藝用的增加材料,主要是玻璃纖維及其制品，如無捻粗紗、連續(xù)纖維氈等.為了滿足制品的特別性能要求，可以選用芳綸纖維、碳纖維及金屬纖維等。不管是哪種關(guān)心材料拉擠工藝的關(guān)心材料主要有脫模劑和填料.拉擠成型模具在拉擠成型過程中，增加材料浸漬樹脂后〔或被浸漬的同時(shí)〕,在進(jìn)入成型模具前，必需經(jīng)證制品斷面含紗量均勻。②成型模具成型模具橫截面面積與產(chǎn)品橫截面面積之比一般應(yīng)大于或等于10，以保證模具有足夠的強(qiáng)度和剛度，加熱后熱量分布均勻和穩(wěn)定。拉擠模具長度是依據(jù)成型過程中牽引速度和樹脂凝膠固化速度打算度.一般承受鋼鍍鉻，模腔外表要求光滑，耐磨，借以削減拉擠成型是的摩擦阻力和提高模具的使用壽命.〔3)拉擠成型工藝?yán)瓟D成型工藝過程是由送紗、浸膠、預(yù)成型、固化定型、牽引、切斷等工序組成。無捻和氣泡排出，再進(jìn)入成型模