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        閉模成型RTM工藝模具選材和制作

        放大字體  縮小字體 發布日期:2014-04-29  來源:復合材料應用技術網  瀏覽次數:123

          RTM(Resin Transfer Molding)是將樹脂注入閉合模具中浸潤增強材料并固化成型的工藝方法,適于多品種、中批量、高質量先進復合材料成型。這一先進工藝有著諸多優點,可使用多種纖維增強材料和樹脂體系,有極好的制品表面。適用于制造高質量復雜形狀的制品,且纖維含量高、成型過程中揮發成分少、環境污染少,生產自動化適應性強、投資少、生產效率高。因此,RTM工藝在汽車工業、航空航天、國防工業、機械設備、電子產品上得到了廣泛應用。決定RTM產品的首要因素就是模具,由于RTM模具一般采用陰陽模對合方法,因而想辦法提高陰陽模的表面質量和尺寸精度就成為決定產品質量的一個關鍵因素。
           模具的質量怎樣,材料選擇是一個關鍵,根據RTM成型工藝的特點,進行材料的選擇。

            (1)膠衣層:RTM成型放熱較高,4mm厚的產品放熱一般能達到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。本次工藝選用乙烯基模具膠衣,它的熱變形溫度160℃-172℃,有良好的力學性能。
           (2)表面層:主要考慮耐熱和耐裂性,采用30g/㎡表面氈和300g/㎡無堿短切氈作增強材料,樹脂選用雙酚A環氧基乙烯酯樹脂。該樹脂持續耐高溫性好,收縮率低。
           (3)增強層:重視強度和收縮性,選用的增強材料為0.4的無堿布和300g/㎡無堿短切氈作為增強材料,采用零收縮樹脂樹脂為基體材料。
           (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。
           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到A級表面,尺寸精度也無法控制、制作程序復雜、周期長、容易產生缺陷,平整度較差,只適合那些精度要求較低、表面質量要求不高的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控加工制作。塊狀可加工樹脂俗稱代木。采用環氧樹脂、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,經過真空消泡處理后進入模具進行成型,成型后的固體經過加熱形成固化物。代木具有熱塑性好、穩定性強、機械加工性能好等優點。
           以代木為材料制作模型時,首先應根據產品的設計要求,利用三維繪圖軟件如Pro/e、UG、CATIA,繪制出產品的三維模型。在產品進行三維數模設計時,為保證產品精度,應根據選用樹脂的收縮率留放一定的余量。然后通過數控加工將原模加工出來,原模一般加工為產品實樣,產品尺寸和厚度都要達到設計要求。這樣制作時就省去了制作模腔的步驟,使產品的尺寸和厚度精度大大提高。
           材料選擇和原模制作為成功的制作一個RTM模具提供了前提。不過也不能忽略對制作過程的控制。原模通過數控加工,尺寸精度達到了要求,但加工的刀痕還是對模具表面有很大的影響。需要通過精修打磨,經過細微打磨拋光使模型達到A級表面要求。

            首先開始第一片模具膠衣層的制作,對于膠衣層為了獲得一個好的表面效果,膠衣層需要采用噴涂的方法進行制作。噴涂膠衣時,一般膠衣用量為1000g/㎡,分3次進行噴涂,第一層膠衣用量為200g/㎡,顏色區別于后兩次,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。表面氈應鋪覆平整不能有搭接和和褶皺,對于棱角處要特別小心,用刷子角進行充分的按壓,趕走氣泡。待表面層固化后需要進行挑氣泡的工作,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前一次膠液完全固化和挑氣泡工作完成。增強層的糊制可以采用布和氈交替,4層固化一次的方式進行糊制。糊制鋪覆一定要平整,接縫應互相錯開,不要在棱角處搭接,要嚴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。糊制到設計厚度就可以進行加固鋼框架的糊制了,鋼框架與模具不能有間隙,最好能夠現場制作,糊制前鋼框架需要經過處理消除焊接應力。第一片模具固化24小時后,就可以進行脫模了。脫模時一定要小心不要讓原模離模。如果發現離??梢杂贸檎婵盏姆椒ㄗ屧Ec第一片模具重新貼合。經過簡單修整,在設計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,將整個模具放入烘箱中從室溫逐漸升溫到75℃,后保溫2小時,停止加熱,逐漸冷卻至室溫。焊接導向后就可以進行脫模處理了。

         
           脫模后,去除多余的飛邊,將模具內的小顆粒用壓縮空氣吹凈。
           打磨:用400#的水砂紙經水浸泡后,包在平順的打磨板上,來回反復打磨。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,手感光滑細膩為止;用清水洗凈最后用1200#水砂紙按上述方法反復打磨一次。
           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開始逐段來回反復進行拋光,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。這樣重復操作6次每次間隔20~30分鐘。
           從RTM模具的整個制作過程中可以看出,原模設計與制作為整個模具的制作打下基礎,由于新的原型制作技術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、省去模腔制作等優點,既縮短了工期,滿足了現代企業快速響應市場需求的發展趨勢。加上材料選擇和模具制作的控制,使RTM成型工藝應用將越來越廣。
         
        關鍵詞: RTM 閉模工藝 模具
         
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