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RTM模具的手糊制作論文
摘要:本文主要闡述了RTM模具的制作過程和如何提高模具的尺寸精度,介紹了新的原模制作方法。為制作高質(zhì)量的RTM模具提供了一些參考。
關(guān)鍵詞:RTM模具;手糊;玻璃鋼
RTM(Resin Transfer Molding)是將樹脂注入閉合模具中浸潤增強(qiáng)材料并固化成型的工藝方法,適于多品種、中批量、高質(zhì)量先進(jìn)復(fù)合材料成型。這一先進(jìn)工藝有著諸多優(yōu)點(diǎn),可使用多種纖維增強(qiáng)材料和樹脂體系,有極好的制品表面。適用于制造高質(zhì)量復(fù)雜形狀的制品,且纖維含量高、成型過程中揮發(fā)成分少、環(huán)境污染少,生產(chǎn)自動(dòng)化適應(yīng)性強(qiáng)、投資少、生產(chǎn)效率高。因此,RTM工藝在汽車工業(yè)、航空航天、國防工業(yè)、機(jī)械設(shè)備、電子產(chǎn)品上得到了廣泛應(yīng)用。決定RTM產(chǎn)品的首要因素就是模具,由于RTM模具一般采用陰陽模對(duì)合方法,因而想辦法提高陰陽模的表面質(zhì)量和尺寸精度就成為決定產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵因素了。
1、材料的選擇
模具的質(zhì)量怎樣,材料選擇是一個(gè)關(guān)鍵,根據(jù)RTM成型工藝的特點(diǎn),進(jìn)行材料的選擇。
(1)膠衣層:RTM成型放熱較高,4mm厚的產(chǎn)品放熱一般能達(dá)到120℃以上。這就要求膠衣樹脂具有耐熱沖擊性能,光澤和耐熱性能。于是選用美國COOK公司生產(chǎn)的CCP-945-YJ-071乙烯基模具膠衣,它的熱變形溫度160℃-172℃,有良好的力學(xué)性能。
(2)表面層:主要考慮耐熱和耐裂性,采用30g/㎡表面氈和300g/㎡無堿短切氈作增強(qiáng)材料,樹脂選用AOC(F010-TBN-23)雙酚A環(huán)氧基乙烯酯樹脂。該樹脂持續(xù)耐高溫性好,收縮率低。
(3)增強(qiáng)層:重視強(qiáng)度和收縮性,選用的增強(qiáng)材料為0.4的無堿布和300g/㎡無堿短切氈作為增強(qiáng)材料,采用零收縮樹脂RM2000樹脂為基體材料。
(4)加固層:增加模具的整體剛度,便于開合模操作,采用鋼框架加固的方式。
2、原模的制作
一直以來FRP模具的原模很多采用石膏、木材、水泥、石蠟等作為基材,采用手工制作的方法,用這些材料和制作工藝制作的母模表面很難達(dá)到A級(jí)表面,尺寸精度也無法控制、制作程序復(fù)雜、周期長、容易產(chǎn)生缺陷,平整度較差,只適合那些精度要求較低、表面質(zhì)量要求不高的FRP模具制作。如果采用上面的方法,根本無法達(dá)到RTM模型的制作要求。
為滿足RTM模型的要求,可以采用塊狀可加工樹脂為原料通過數(shù)控加工制作。塊狀可加工樹脂俗稱代木。采用環(huán)氧樹脂、ABS塑料、玻璃微珠、二氧化鋁、羧甲基纖維混合后攪拌均勻,二丁脂等按一定比例混合后,加熱使混合物溶解成糊漿液,經(jīng)過真空消泡處理后進(jìn)入模具進(jìn)行成型,成型后的固體經(jīng)過加熱形成固化物。代木具有熱塑性好、穩(wěn)定性強(qiáng)、機(jī)械加工性能好等優(yōu)點(diǎn)。
以代木為材料制作模型時(shí),首先應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求,利用三維繪圖軟件如Pro/e、UG、CATIA,繪制出產(chǎn)品的三維模型。在產(chǎn)品進(jìn)行三維數(shù)模設(shè)計(jì)時(shí),為保證產(chǎn)品精度,應(yīng)根據(jù)選用樹脂的收縮率留放一定的余量。然后通過數(shù)控加工將原模加工出來,原模一般加工為產(chǎn)品實(shí)樣,產(chǎn)品尺寸和厚度都要達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這樣制作時(shí)就省去了制作模腔的步驟,使產(chǎn)品的尺寸和厚度精度大大提高。
3、模具的制作
材料選擇和原模制作為我們能成功的制作一個(gè)RTM模具提供了好的前提。不過我們也不能忽略對(duì)制作過程的控制。原模通過數(shù)控加工,尺寸精度達(dá)到了我們的要求,但加工的刀痕還是對(duì)我們模具表面有很大的影響。需要我們通過精修打磨,經(jīng)過細(xì)微打磨拋光使模型達(dá)到A級(jí)表面要求。
首先開始第一片模具膠衣層的制作,對(duì)于膠衣層為了獲得一個(gè)好的表面效果,膠衣層需要采用噴涂的方法進(jìn)行制作。噴涂膠衣時(shí),一般膠衣用量為1000g/㎡,分3次進(jìn)行噴涂,第一層膠衣用量為200g/㎡顏色區(qū)別與后兩次,后兩次膠衣用量為400g/㎡。膠衣噴槍氣流要均勻,膠液成霧狀,均勻噴涂在模型表面。待其最后一次噴涂膠液凝膠后,便進(jìn)行表面層的鋪放。表面層制作是有一層30g/㎡的表面氈和4層300g/㎡短切氈組成。表面氈應(yīng)鋪覆平整不能有搭接和和褶皺,對(duì)于棱角處要特別小心,用刷子角進(jìn)行充分的按壓,趕走氣泡。待表面層固化后需要進(jìn)行挑氣泡的工作,將氣泡扎破然后用砂紙打磨去毛刺并用丙酮擦拭,接著就可以進(jìn)行下面糊制了。4層300g/㎡短切氈組成分2次糊制完成,每次糊制前都要確認(rèn)前一次膠液完全固化和挑氣泡工作完成。增強(qiáng)層的糊制可以采用布和氈交替,4層固化一次的方式進(jìn)行糊制。糊制鋪覆一定要平整,接縫應(yīng)互相錯(cuò)開,不要在棱角處搭接,要嚴(yán)格控制每層樹脂膠液的用量,要既能充分浸潤纖維,又不能過多。糊制到設(shè)計(jì)厚度就可以進(jìn)行加固鋼框架的糊制了,鋼框架與模具不能有間隙,最好能夠現(xiàn)場制作,糊制前鋼框架需要經(jīng)過處理消除焊接應(yīng)力。第一片模具固化24小時(shí)后,就可以進(jìn)行脫模了。脫模時(shí)一定要小心不要讓原模離模。如果發(fā)現(xiàn)離�？梢杂贸檎婵盏姆椒ㄗ屧Ｅc第一片模具重新貼合。經(jīng)過簡單修整,在設(shè)計(jì)位置安放注膠口和出膠口后就可以開始下片模具的制作了!制作完第二片模具后,將整個(gè)模具放入烘箱中從室溫逐漸升溫到75℃,后保溫2小時(shí),停止加熱,逐漸冷卻至室溫。焊接導(dǎo)向后就可以進(jìn)行脫模處理了。
4、模具的后處理
脫模后,去除多余的飛邊,將模具內(nèi)的小顆粒用壓縮空氣吹凈。
打磨:用400#的水砂紙經(jīng)水浸泡后,包在平順的打磨板上,來回反復(fù)打磨。直至第一層膠衣層全部被砂磨掉為止;用清水將模具洗凈后;用600#水砂紙,按上述方法打磨,直至磨具表面目視看不出有粗細(xì)不均的明顯劃痕為止;洗凈模具,用800#水砂,按上述方法打磨,直至目視模具表面上無明顯劃痕,手感光滑細(xì)膩為止;用清水洗凈最后用1200#水砂紙按上述方法反復(fù)打磨一次。
拋光:將1000#的拋光膏均勻涂在模具表面上,2～3分鐘后用帶有布輪的拋光機(jī)開始逐段來回反復(fù)進(jìn)行拋光,直至目視模具表面鏡面反光和無殘留的砂磨表面(一般需要拋光2遍);清水洗凈后,將2000#的拋光膏均勻涂在模具表面,2～3分鐘后用帶羊毛輪的拋光機(jī)逐段拋光,直至目視模具表面高度清晰的鏡面反光為止。拋光完畢后,可以用洗衣粉水洗掉拋光膏后用清水洗凈晾干。
封孔劑:待模具表面萬全干燥后,用干凈的布蘸取封孔劑,均勻的涂抹在模具表面,間隔20～30分鐘后再涂一遍。
脫模劑:采用高效液體脫模劑,用干凈的純棉紗布浸滿脫模劑,但不要滴落。擦拭一層光滑涂層,涂濕、涂遍,等待20～30秒后,用另一塊棉布擦掉多余的脫模劑,但不要太用力,以手掌自重壓向模具便可。這樣重復(fù)操作6次每次間隔20～30分鐘。
從RTM模具的整個(gè)制作過程中可以看出,原模設(shè)計(jì)與制作為整個(gè)模具的制作打下基礎(chǔ),由于新的原型制作技術(shù)的采用使原型的制作具有了快速、高精度、工藝簡捷、操作簡便、省去模腔制作等優(yōu)點(diǎn),既縮短了工期,滿足了現(xiàn)代企業(yè)快速響應(yīng)市場需求的發(fā)展趨勢(shì)。在加上材料選擇和模具制作的控制,使RTM成型工藝應(yīng)用將越來越廣。
參考文獻(xiàn)
1.玻璃鋼成型工藝技術(shù)及應(yīng)用.[日]田中勤.中國環(huán)境科學(xué)出版社.1996,1
2.RTM模具的材料與加固.劉德安,馬燁,沈國木.玻璃鋼/復(fù)合材料.1999,4
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