復(fù)合材料RTM模具的手糊制作工藝

本文主要闡述了RTM模具的制作過(guò)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。

RTM(Resin Transfer Molding)是將樹(shù)脂注入閉合模具中浸潤(rùn)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(shù)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(guò)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(guó)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(yáng)模對(duì)合方法，因而想辦法提高陰陽(yáng)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。

材料的選擇 copyright 123456

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(shù)脂具有耐熱沖擊性能，光澤和耐熱性能。本次工藝選用美國(guó)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(wú)堿短切氈作增強(qiáng)材料，樹(shù)脂選用AOC(F010-TBN-23)雙酚A環(huán)氧基乙烯酯樹(shù)脂。該樹(shù)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(wú)堿布和300g/㎡無(wú)堿短切氈作為增強(qiáng)材料，采用零收縮樹(shù)脂RM2000樹(shù)脂為基體材料。

(4)加固層：增加模具的整體剛度，便于開(kāi)合模操作，采用鋼框架加固的方式。

原模的制作 內(nèi)容來(lái)自123456

一直以來(lái)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(wú)法控制、制作程序復(fù)雜、周期長(zhǎng)、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(wú)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(shù)脂為原料通過(guò)數(shù)控加工制作。塊狀可加工樹(shù)脂俗稱代木。采用環(huán)氧樹(shù)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(guò)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(guò)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(shù)脂的收縮率留放一定的余量。然后通過(guò)數(shù)控加工將原模加工出來(lái)，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。 內(nèi)容來(lái)自123456

模具的制作

材料選擇和原模制作為成功的制作一個(gè)RTM模具提供了前提。不過(guò)也不能忽略對(duì)制作過(guò)程的控制。原模通過(guò)數(shù)控加工，尺寸精度達(dá)到了要求，但加工的刀痕還是對(duì)模具表面有很大的影響。需要通過(guò)精修打磨，經(jīng)過(guò)細(xì)微打磨拋光使模型達(dá)到A級(jí)表面要求。

首先開(kāi)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(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(kāi)，不要在棱角處搭接，要嚴(yán)格控制每層樹(shù)脂膠液的用量，要既能充分浸潤(rùn)纖維，又不能過(guò)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(chǎng)制作，糊制前鋼框架需要經(jīng)過(guò)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(guò)簡(jiǎn)單修整，在設(shè)計(jì)位置安放注膠口和出膠口后就可以開(kāi)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。

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(lái)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(wú)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(kāi)始逐段來(lái)回反復(fù)進(jìn)行拋光，直至目視模具表面鏡面反光和無(wú)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。 123456

封孔劑：待模具表面萬(wàn)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(guò)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(jiǎn)捷、操作簡(jiǎn)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(chǎng)需求的發(fā)展趨勢(shì)。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(lái)越廣。