RTM模具制造
RTM成型工藝過程中的樹脂流動過程,熱過程及壓力過程的特征,決定RTM模具設計及制造比普通手糊、噴射及SMC模具更具復雜性。同時又由于RTM工藝可采用聚酯、環氧、酚醛、乙烯基酯以及混雜基體等多種樹脂體系,生產規模可適應1000-20000件的不同規模,樹脂注射壓力可在0.2-0.6Mpa范圍內調節、因此可根據具體情況采用不同材料制備RTM模具。
當制品產量規模為5000件/年以下時,一般采用玻璃鋼模具可獲得良好經濟效益。而生產量較大,可采用金屬模具。RTM玻璃鋼模具成本一般為手糊模具的5倍,而僅為相同金屬模具的1/6,在實際工作中,往往先采用玻璃鋼模具進行生產,若需擴大產量時,可方便地根據玻璃鋼模具設計的成功經驗順利地開出昂貴金屬模具,從而大大減少直接開金屬模具的冒險性。
在制造RTM玻璃鋼模具時應考慮以下問題:
·制品模型處理;
·先制備哪一個模具形面;
·模具生產時放置位置;
·緊固件數量及位置;
·定位件數量及位置;
·加熱系統;
·注射口的數量及位置;
·溢流口的數量及位置;
·溫感及壓力傳感器放置;
·預埋、夾芯件的位置及密封等,
RTM玻璃鋼模具一般采用機械性能及耐熱性較好的環氧、乙稀基酯及改性聚酯制造,模具結構為多層結構。
模具制造一般可分七步進行。
1. 模型準備
在模型分模面周邊制出一個寬≥80mm的裙邊,該裙邊應盡可能水平與圓滑過渡。裙邊的作用為支撐模具主鋼架,緊固定位及周邊密封系統。
2. 片模具是陰模
通常制備的個模具是陰模。
選擇HDT溫度》120℃的專用模具膠衣樹脂在模型上噴射或手刷膠衣層(0.5-1.0),膠衣層應覆蓋整個模型表面及裙邊,并包覆裙邊側邊緣以免膠衣層在隨后的工序中錯動。
待膠衣凝膠后,立即鋪一層表面氈,同樣,表面氈應覆蓋整個模具表面及裙邊,并包覆裙邊側面。待凝膠后,立即再鋪一層225g/m2短切氈。應注意這兩種鋪層緊靠模具膠衣將直接影響面積表面性能,因此十分關鍵。應選用耐熱模具樹脂(HDT>85℃)及嚴格控制玻纖含量≥50W%,并不允許在鋪層中殊留氣泡,一般需在過程中進行消泡處理并待其凝后進行必要修補。鋪層固化后再8-10層450g/m3的短切氈(每次鋪2層)。
待鋪層完全固化后,適當打磨鋪層表面,以進行加熱布鋪層。RTM復合材料模具的加熱,是由鋪埋在模具中的加熱布完成。所有加熱布是由單向不銹鋼細絲與合成纖維編織成的單向并聯電熱布,鋪設加熱布時應注意以下問題:
·加熱布決不能折疊使用,因為會造成折疊點電阻過大而導致“熱點”的產生。加熱布有兩種規格7|″寬和14″寬,沿電阻絲方向具有一定彈性,可拉伸開使用以便于鋪覆。
·加熱布之間也不能搭接,因為這樣也會造成熱點。
·加熱布應包覆整個需加熱的模具面積,但裙邊上不必鋪加熱布。
·直接加熱在加熱銅網電極兩端的電壓應小于等于24V。
·RTM模具的加熱功率一般為500-1500w/m2,原則上使用安全電壓(U≤36V)進行加熱。一般模具表面的加熱溫度為30-100℃.加熱布在模具鋪層表面按設計電路鋪設好后再用樹脂泥(玻璃微珠+模具樹脂)固定在模具表面。
電熱布鋪設好后,緊接著鋪設保溫夾芯塊。用同樣的樹脂把大約40×40mm的保溫芯塊鋪設在電熱布層上(中間留有一層薄的樹脂泥)。保溫芯塊具有良好的隔熱作用,即可以起隔熱作用保證模具的加熱,又能防止模具鋼架及定位機構焊機時對模具復合材料鋪層及電熱布的高溫損傷,同時可為模具殼體提供較大的剛度。
在鋪芯塊層時應注意加熱布導熱線及測溫點的引出和預留。
芯塊鋪設完成后,進行陰模加強鋼架及定位和緊固系統的焊接與連接的剛度及操作方便,在芯塊層外布置模具鋼架。一般沿模具裙邊鋼架及定位和緊固系統連接鋼架構成模具主受力結構,并在主鋼架結構不允許模具表面大于200*100mm的面積無任何鋼架支撐,并且注點位置附近應有加強鋼架。在鋼架上依設計焊上定位和緊固機構并用樹脂泥和短切氈使鋼架與模具殼體牢固粘接。鋼架材料為100*50和50*25的方鋼材料。
鋼架焊接及連接完后,進行陰模模具與模型的脫模。脫模后進行模具表面打磨、拋光等處理。至此陰模模具制造完成。
3 厚度蠟片的鋪設
由模具專用厚度蠟片(單面帶粘合劑,軟硬適中)在已成型好的模具形腔內制品設計厚度蠟片。注意在蠟片的鋪設過程中應保證蠟片表面平整光滑,蠟片配接間隙處應由橡皮泥補平,并確保蠟片貼模,(必要時可由抽真空輔助蠟片貼模)。
4 第二片模具的制造
第二片模具一般指陽模。以鋪好蠟片的陰模為模型進行陽模的制造。注意在噴模具表面膠衣前應按模具設計圖把注口及溢料口固定在蠟片表面,再噴表面膠衣。
從噴膠衣開始,重復2的步驟即可制得陽模。但應注意以下兩點:
(1) 若產品需雙面膠衣,則陽模上也需鋪設加熱布,否則陽模上不必鋪設加熱布。
?。?) 陽模上的定位塊及緊固機構在制造過程中,應嚴格用水平儀測量,確保陰/陽模緊固及定位機構的配合準確。
5 生模具的處理
剛制備好并未進行過注射的模具稱之為生模具。由于在模具的制造過程中伴有樹脂的固化、緊固件和定位件的焊接等,會造成生模具中存在較大的內應力以及可能存在膠衣及樹脂固化程度不夠等問題,嚴重影響模具的質量及壽命。因此對生模具進行處理十分重要。生模具的處理一般有以下內容:
?。?)檢查形腔形狀與尺寸;
(2)模具表面的修補及打磨拋光;
?。?)模具進行熱處理,通過加熱布通電加熱或熱氣流吹入模腔加熱,在高于模具使用溫度10℃-15℃溫度下進行仔細的熱處理,以確保膠衣及模具樹脂提高固化程度,消除內應力,達到佳性能。
4 模具表面進行多次打蠟(4-6),以準備進行生產。
6預成型體鋪設及個制品的成型
預成型體應按設計樣板進行切割和鋪設,應特別注意搭接縫的處理和纖維的取向,并記錄預成型體的重量。次注射時,應按制品設計的樹脂含量預估注射量,并記錄實際樹脂注射量。當制品脫模后計算實際纖維含量并按設計要求進行修證,確定該模具的預成型體鋪設及樹脂注入量兩個工藝參數。
7模具移交
完成試注射后的模具進行適當保養,并寫出操作說明規程,一并移交生產使用。
RTM模具技術直接關系到RTM成型工藝在技術上能否成功,在經濟上是否算兩個方面,因此從事RTM成型工藝 的單位一般應有專人從事RTM模具的制造。
結束語
RTM工藝的應用可迅速提高玻璃鋼制品的質量和產量,具有良好的應用前景,預計將成為玻璃鋼工藝的主導工藝,應引起國內有關單位的重視。但同時也要注意RTM工藝要求較高的blg操作技術水平,使用單位應具有一定的技術基礎才能獲得較好的效益。
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當制品產量規模為5000件/年以下時,一般采用玻璃鋼模具可獲得良好經濟效益。而生產量較大,可采用金屬模具。RTM玻璃鋼模具成本一般為手糊模具的5倍,而僅為相同金屬模具的1/6,在實際工作中,往往先采用玻璃鋼模具進行生產,若需擴大產量時,可方便地根據玻璃鋼模具設計的成功經驗順利地開出昂貴金屬模具,從而大大減少直接開金屬模具的冒險性。
在制造RTM玻璃鋼模具時應考慮以下問題:
·制品模型處理;
·先制備哪一個模具形面;
·模具生產時放置位置;
·緊固件數量及位置;
·定位件數量及位置;
·加熱系統;
·注射口的數量及位置;
·溢流口的數量及位置;
·溫感及壓力傳感器放置;
·預埋、夾芯件的位置及密封等,
RTM玻璃鋼模具一般采用機械性能及耐熱性較好的環氧、乙稀基酯及改性聚酯制造,模具結構為多層結構。
模具制造一般可分七步進行。
1. 模型準備
在模型分模面周邊制出一個寬≥80mm的裙邊,該裙邊應盡可能水平與圓滑過渡。裙邊的作用為支撐模具主鋼架,緊固定位及周邊密封系統。
2. 片模具是陰模
通常制備的個模具是陰模。
選擇HDT溫度》120℃的專用模具膠衣樹脂在模型上噴射或手刷膠衣層(0.5-1.0),膠衣層應覆蓋整個模型表面及裙邊,并包覆裙邊側邊緣以免膠衣層在隨后的工序中錯動。
待膠衣凝膠后,立即鋪一層表面氈,同樣,表面氈應覆蓋整個模具表面及裙邊,并包覆裙邊側面。待凝膠后,立即再鋪一層225g/m2短切氈。應注意這兩種鋪層緊靠模具膠衣將直接影響面積表面性能,因此十分關鍵。應選用耐熱模具樹脂(HDT>85℃)及嚴格控制玻纖含量≥50W%,并不允許在鋪層中殊留氣泡,一般需在過程中進行消泡處理并待其凝后進行必要修補。鋪層固化后再8-10層450g/m3的短切氈(每次鋪2層)。
待鋪層完全固化后,適當打磨鋪層表面,以進行加熱布鋪層。RTM復合材料模具的加熱,是由鋪埋在模具中的加熱布完成。所有加熱布是由單向不銹鋼細絲與合成纖維編織成的單向并聯電熱布,鋪設加熱布時應注意以下問題:
·加熱布決不能折疊使用,因為會造成折疊點電阻過大而導致“熱點”的產生。加熱布有兩種規格7|″寬和14″寬,沿電阻絲方向具有一定彈性,可拉伸開使用以便于鋪覆。
·加熱布之間也不能搭接,因為這樣也會造成熱點。
·加熱布應包覆整個需加熱的模具面積,但裙邊上不必鋪加熱布。
·直接加熱在加熱銅網電極兩端的電壓應小于等于24V。
·RTM模具的加熱功率一般為500-1500w/m2,原則上使用安全電壓(U≤36V)進行加熱。一般模具表面的加熱溫度為30-100℃.加熱布在模具鋪層表面按設計電路鋪設好后再用樹脂泥(玻璃微珠+模具樹脂)固定在模具表面。
電熱布鋪設好后,緊接著鋪設保溫夾芯塊。用同樣的樹脂把大約40×40mm的保溫芯塊鋪設在電熱布層上(中間留有一層薄的樹脂泥)。保溫芯塊具有良好的隔熱作用,即可以起隔熱作用保證模具的加熱,又能防止模具鋼架及定位機構焊機時對模具復合材料鋪層及電熱布的高溫損傷,同時可為模具殼體提供較大的剛度。
在鋪芯塊層時應注意加熱布導熱線及測溫點的引出和預留。
芯塊鋪設完成后,進行陰模加強鋼架及定位和緊固系統的焊接與連接的剛度及操作方便,在芯塊層外布置模具鋼架。一般沿模具裙邊鋼架及定位和緊固系統連接鋼架構成模具主受力結構,并在主鋼架結構不允許模具表面大于200*100mm的面積無任何鋼架支撐,并且注點位置附近應有加強鋼架。在鋼架上依設計焊上定位和緊固機構并用樹脂泥和短切氈使鋼架與模具殼體牢固粘接。鋼架材料為100*50和50*25的方鋼材料。
鋼架焊接及連接完后,進行陰模模具與模型的脫模。脫模后進行模具表面打磨、拋光等處理。至此陰模模具制造完成。
3 厚度蠟片的鋪設
由模具專用厚度蠟片(單面帶粘合劑,軟硬適中)在已成型好的模具形腔內制品設計厚度蠟片。注意在蠟片的鋪設過程中應保證蠟片表面平整光滑,蠟片配接間隙處應由橡皮泥補平,并確保蠟片貼模,(必要時可由抽真空輔助蠟片貼模)。
4 第二片模具的制造
第二片模具一般指陽模。以鋪好蠟片的陰模為模型進行陽模的制造。注意在噴模具表面膠衣前應按模具設計圖把注口及溢料口固定在蠟片表面,再噴表面膠衣。
從噴膠衣開始,重復2的步驟即可制得陽模。但應注意以下兩點:
(1) 若產品需雙面膠衣,則陽模上也需鋪設加熱布,否則陽模上不必鋪設加熱布。
?。?) 陽模上的定位塊及緊固機構在制造過程中,應嚴格用水平儀測量,確保陰/陽模緊固及定位機構的配合準確。
5 生模具的處理
剛制備好并未進行過注射的模具稱之為生模具。由于在模具的制造過程中伴有樹脂的固化、緊固件和定位件的焊接等,會造成生模具中存在較大的內應力以及可能存在膠衣及樹脂固化程度不夠等問題,嚴重影響模具的質量及壽命。因此對生模具進行處理十分重要。生模具的處理一般有以下內容:
?。?)檢查形腔形狀與尺寸;
(2)模具表面的修補及打磨拋光;
?。?)模具進行熱處理,通過加熱布通電加熱或熱氣流吹入模腔加熱,在高于模具使用溫度10℃-15℃溫度下進行仔細的熱處理,以確保膠衣及模具樹脂提高固化程度,消除內應力,達到佳性能。
4 模具表面進行多次打蠟(4-6),以準備進行生產。
6預成型體鋪設及個制品的成型
預成型體應按設計樣板進行切割和鋪設,應特別注意搭接縫的處理和纖維的取向,并記錄預成型體的重量。次注射時,應按制品設計的樹脂含量預估注射量,并記錄實際樹脂注射量。當制品脫模后計算實際纖維含量并按設計要求進行修證,確定該模具的預成型體鋪設及樹脂注入量兩個工藝參數。
7模具移交
完成試注射后的模具進行適當保養,并寫出操作說明規程,一并移交生產使用。
RTM模具技術直接關系到RTM成型工藝在技術上能否成功,在經濟上是否算兩個方面,因此從事RTM成型工藝 的單位一般應有專人從事RTM模具的制造。
結束語
RTM工藝的應用可迅速提高玻璃鋼制品的質量和產量,具有良好的應用前景,預計將成為玻璃鋼工藝的主導工藝,應引起國內有關單位的重視。但同時也要注意RTM工藝要求較高的blg操作技術水平,使用單位應具有一定的技術基礎才能獲得較好的效益。
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