大型玻璃鋼模具常見問題分析
摘 要： 本文分析了大型玻璃鋼模具在制作過程中經常遇到的問題，包括：鋼架模具表面代木層開裂、木架模具表面代木層開裂、陽模表面亮光處理多余、陰模拐角有氣泡、陰模表面玻璃鋼層較厚、陰模玻璃鋼與鋼架硬連接處變形、陰模鋼架無熱膨脹脹縫、陰模導流管接頭過多等，并提出相應的解決方法。
1 前 言
當今玻璃鋼產品需求量不斷增長，尤其是大型玻璃鋼產品，如：玻璃鋼游艇、風機葉片等，由此也出現了相應的大型玻璃鋼產品的模具生產業，如：太倉紅楓、北京恒吉星。很多大型玻璃鋼產品生產企業也自行開發模具。但是，無論是專門制作模具的生產企業，還是自行開發的生產企業，大多數還處于發展階段，經驗的不足使大多數企業在模具生產中出現各種問題和浪費。
本文針對不同工藝的模具制作中出現主要常見問題作了細致的分析。
2 代木層開裂
生產過程中，為了更快、更精確的制作模具，往往會采用陽模(母模)涂敷糊狀代木層，固化后CNC加工代木的方法。但是，加工、生產過程經常會遇到代木層開裂的情況。此類問題又分為以下幾種情況。
2.1 鋼架模具表面代木層開裂
鋼鐵的熱膨脹系數為1.14~1.2*10-5K-1，玻璃鋼的熱膨脹系數與之接近，而糊狀代木的熱膨脹系數一般約為70*10-5K-1左右，低也大于30*10-5K-1。也就是說，假設當溫度變化10℃時，一段10米的鋼架變化就要與代木變化有近6mm的不同。[-page-] 因此，當用鋼架制作模具，上面制作代木層時，必須考慮長度不能過長，如生產長度過長，甚至40米以上的模具時，要注意考慮是否將模具分段制作加工并留出脹縫。不同材料的熱膨脹系數問題是大型模具不同于小型模具之處，也是必須考慮的問題之一，忽略這個問題，模具就可能出現修復十分繁復的代木開裂現象。為了降低糊狀代木的固化收縮，對于大型模具，涂敷代木層時可以采用每次涂敷層厚好不多于8mm，尤其是層。這樣，代木的固化收縮就會以厚度方向為主，從而減小了長度向的收縮造成的內應力。
2.2 木架模具表面代木層開裂
包括密度板在內及其他木質材料的模具，其吸水率都是不容忽視的。天氣的溫、濕變化直接導致木架模具變形。特別是存放或加工時間長的模具更容易因此變形。木質材料一旦受潮變形，便難以恢復到原狀。因此防潮處理事關重要。表面噴涂或刷涂膠衣、樹脂、或其他防水涂層可以有效防止受潮變形，如果存放時間超過一年，應手糊或噴射短切氈，達到更好防潮效果。盡管如此，木架模具依然不適合頻繁、長期的使用。
2.3 其他影響
代木自知的內應力可能幫助代木層開裂。代木的固化速度會影響其固化后的內應力，固化慢，則可以化解一部分的內應力，這就要求適宜的材料和環境來避免過快的固化。代木自向的性能十分重要，要選擇熱膨脹系數低、固化收縮率小、韌性較好、易加工、粘接性能強的糊狀代木涂敷。
代木粘度大，混合不均是都知道確又常見的問題，要格外注意。一般來說，機械要比手工混合均勻，價格昂貴的混合設備還是有好處的。
另外，順便指出的是，環氧代木與不飽和樹脂層的粘接要引起重視，兩層面之間要拉毛，粘接試驗也是必不可少的。以往代木與易打磨層、玻璃鋼糊層、聚酯膩子層等粘接不賓導致脫模時分層的事故時有發生，[-page-] 因此，與上、下層粘接良好的中間層、增加層間面粗糙度等試驗都是有必要的。
3 陽模表面亮光處理多余
習慣性，陽模采用膠衣面高光處理，砂紙應該打到1200目或以上并拋光。但是，現今玻璃鋼產口表面效果趨勢為啞光面，以減少光污染，表面亮度高無重要意義。而且，合模陰模緊挨處，啞光比亮光面密封效果好。
陽模只是為制作陰模，產品都以啞光為宜，因此陽模沒有必要噴膠衣并大量打磨。可以有考慮脫模效果和啞光處理經驗問題，而被迫采用亮光面。當然，也可以做亮光面，產品采用啞光膠衣以求啞光效果，但亮光面要浪費陽模膠衣和打磨，還是啞光省工又省錢。
陽模噴完易打磨層，用偏心振動磨砂機打磨表面(磨砂機下連接軟曲面板，模具不同位置要用不同曲面板，曲面板可用泡沫或曲面包布玻璃鋼板)，打磨至300目左右即可，砂紙必須用干砂紙。然后用1~3號高級拋光膏(3M即可)拋光，注意拋光次數量好比說明次數多，后用潔模劑、封孔劑和脫模劑處理表面。如果采用的是不飽和聚酯的代木層或易打磨層，在拋光后好停放2日以上再做表面處理，以便讓反應的揮發性有機氣體充分溢出，避免粘模。
4 陰模拐角有氣泡
不同曲面交界處有凸起，此位置普遍存在有氣泡的問題。陰模彎折大的棱角處，沒有將此處布壓實，就易產生氣泡。此氣泡可能會由于脫模粘破或由于真空吸注被真空吸破，造成模具崩裂甚至由破損處向外延伸的崩裂。
氣泡已經大量產生，不易修補。但制作時，可以采用以下方法盡量避免氣泡的產生；
(1)在葉片型面與法蘭交界處，也就是彎折角度大處，預先手糊玻璃纖維氈，以減緩角度。
(2)預先手糊玻璃纖維氈后，還可以加預浸玻璃纖維紗填充彎折角，再次減緩角度。
(3)鋪放玻璃布時要注意壓實，盡量不讓玻璃布挺起。
(4)根據彎折角度自制硅膠軟模，硅膠軟模放置在脫模布外或真空袋外，然后按壓硅膠軟模，可以很好的玻璃布壓料。[-page-]
(5)頭2支玻璃布用0.2mm以下薄的較軟玻璃布，以便易于壓實。
5 陰模表面玻璃鋼較厚
有些玻璃鋼制造廠，將有加熱系統的玻璃鋼陰模的模具表面玻璃鋼層制作厚達15mm左右，加熱系統與未脫模產品之間的玻璃鋼層厚，這就造成模具導熱慢，熱損失大；而只有一層玻璃鋼，對于幾十米的模具也不能起到很好的強度作用，可能在今后使用過程變形。
可以采用夾層結構，層玻璃鋼不宜超過8mm(5mm即可)，然后將加熱系統后面用氧化鋁粉固定。如是電加熱，宜采用粗電熱絲，好是半圓管。氧化鋁粉后面再糊玻璃鋼層，此次可以將玻璃鋼層糊厚些，如15mm以上。其后還可加任意形式保溫層。如此可達導熱快、強度好的效果。
6 陰模玻璃鋼與鋼架硬連接處變形
陰模與陰模支架之間僅靠法蘭與鋼架連接，連接采用硬性無緩沖的等距點接觸、死連接，鋼架上焊有等距支出的短鋼管，鋼管上焊有的小鋼板，鋼板被手糊于法蘭下表面。此類模具連接處有凸起變形，并且，隨時間推移而日趨明顯。
復合材料(玻璃鋼)在長期外力作用下，即便后固化很好也會有形變，尤其是當連接是無緩沖硬連接時，模具玻璃鋼重量大，壓在沒有彈性的一些點上，長此以往必須變形。
陰模與陰模支架之間，可以墊聚氨酯泡沫，用玻璃鋼立筋更好。立筋制作如下：陰模玻璃鋼層、加熱層、保溫層都制作完成后，將鋼架吊起，將準備連接處，保持與模具5cm左右的間距，不要太遠更不要接觸，然后手糊玻璃鋼布連接，在法蘭與鋼架之間就形成立筋，充分固化后脫模。這種連接有很好的彈性，即使較沉重的模具也不宜被支架支得變形。
7 陰模鋼架無熱膨脹脹縫
鋼鐵膨脹系數與玻璃鋼不同，鋼架的熱脹冷縮將拉伸模具，如果模具鋼架設計沒有設計脹縫，完全一體，對大型模具長期使用十分不利。[-page-]
應將鋼架分成若干段，設計每段鋼架間活動連接。有的生產廠家采用彈性鋼片立筋連接，此法確實較好，緩解鋼鐵膨脹系數與玻璃鋼不同帶來的形變，但效果有限，不推薦。如制作滑塊連接或軸承連接佳，即連接部位采用活動連接方式，可以任由模具和模具支架伸縮。
8 陰模導流管接頭過多
一般間距1.5m左右設置一套吸膠口及管路，遍布整個模具。如按此設計，生產產品過程一旦漏氣，很難查幾十套管道的漏氣點，可能需要大量人和時間去查漏。管路接口太多，不僅查漏難，平時操作也要為裝、拆大量管路而花費更多時間。
可以用一條長螺旋管代替諸多接頭，鋪設于模具邊緣，抽真空吸膠即可。例如，40m長模具，一般單側只需3~4套吸膠口及管路(間距約10m一套)，在模具法蘭邊上從頭到尾各鋪設螺旋管一根做吸膠之用即可。
9 結 語
以上分析了現今大型玻璃鋼模具制造業的七個常見問題，是作者工作中經驗的總結?，F今玻璃鋼行業飛速發展，大型風機葉片等模具的優劣將很大程度上決定競爭的成敗，常見問題的分析和解決必將促進玻璃鋼企業的發展。
1 前 言
當今玻璃鋼產品需求量不斷增長，尤其是大型玻璃鋼產品，如：玻璃鋼游艇、風機葉片等，由此也出現了相應的大型玻璃鋼產品的模具生產業，如：太倉紅楓、北京恒吉星。很多大型玻璃鋼產品生產企業也自行開發模具。但是，無論是專門制作模具的生產企業，還是自行開發的生產企業，大多數還處于發展階段，經驗的不足使大多數企業在模具生產中出現各種問題和浪費。
本文針對不同工藝的模具制作中出現主要常見問題作了細致的分析。
2 代木層開裂
生產過程中，為了更快、更精確的制作模具，往往會采用陽模(母模)涂敷糊狀代木層，固化后CNC加工代木的方法。但是，加工、生產過程經常會遇到代木層開裂的情況。此類問題又分為以下幾種情況。
2.1 鋼架模具表面代木層開裂
鋼鐵的熱膨脹系數為1.14~1.2*10-5K-1，玻璃鋼的熱膨脹系數與之接近，而糊狀代木的熱膨脹系數一般約為70*10-5K-1左右，低也大于30*10-5K-1。也就是說，假設當溫度變化10℃時，一段10米的鋼架變化就要與代木變化有近6mm的不同。[-page-] 因此，當用鋼架制作模具，上面制作代木層時，必須考慮長度不能過長，如生產長度過長，甚至40米以上的模具時，要注意考慮是否將模具分段制作加工并留出脹縫。不同材料的熱膨脹系數問題是大型模具不同于小型模具之處，也是必須考慮的問題之一，忽略這個問題，模具就可能出現修復十分繁復的代木開裂現象。為了降低糊狀代木的固化收縮，對于大型模具，涂敷代木層時可以采用每次涂敷層厚好不多于8mm，尤其是層。這樣，代木的固化收縮就會以厚度方向為主，從而減小了長度向的收縮造成的內應力。
2.2 木架模具表面代木層開裂
包括密度板在內及其他木質材料的模具，其吸水率都是不容忽視的。天氣的溫、濕變化直接導致木架模具變形。特別是存放或加工時間長的模具更容易因此變形。木質材料一旦受潮變形，便難以恢復到原狀。因此防潮處理事關重要。表面噴涂或刷涂膠衣、樹脂、或其他防水涂層可以有效防止受潮變形，如果存放時間超過一年，應手糊或噴射短切氈，達到更好防潮效果。盡管如此，木架模具依然不適合頻繁、長期的使用。
2.3 其他影響
代木自知的內應力可能幫助代木層開裂。代木的固化速度會影響其固化后的內應力，固化慢，則可以化解一部分的內應力，這就要求適宜的材料和環境來避免過快的固化。代木自向的性能十分重要，要選擇熱膨脹系數低、固化收縮率小、韌性較好、易加工、粘接性能強的糊狀代木涂敷。
代木粘度大，混合不均是都知道確又常見的問題，要格外注意。一般來說，機械要比手工混合均勻，價格昂貴的混合設備還是有好處的。
另外，順便指出的是，環氧代木與不飽和樹脂層的粘接要引起重視，兩層面之間要拉毛，粘接試驗也是必不可少的。以往代木與易打磨層、玻璃鋼糊層、聚酯膩子層等粘接不賓導致脫模時分層的事故時有發生，[-page-] 因此，與上、下層粘接良好的中間層、增加層間面粗糙度等試驗都是有必要的。
3 陽模表面亮光處理多余
習慣性，陽模采用膠衣面高光處理，砂紙應該打到1200目或以上并拋光。但是，現今玻璃鋼產口表面效果趨勢為啞光面，以減少光污染，表面亮度高無重要意義。而且，合模陰模緊挨處，啞光比亮光面密封效果好。
陽模只是為制作陰模，產品都以啞光為宜，因此陽模沒有必要噴膠衣并大量打磨。可以有考慮脫模效果和啞光處理經驗問題，而被迫采用亮光面。當然，也可以做亮光面，產品采用啞光膠衣以求啞光效果，但亮光面要浪費陽模膠衣和打磨，還是啞光省工又省錢。
陽模噴完易打磨層，用偏心振動磨砂機打磨表面(磨砂機下連接軟曲面板，模具不同位置要用不同曲面板，曲面板可用泡沫或曲面包布玻璃鋼板)，打磨至300目左右即可，砂紙必須用干砂紙。然后用1~3號高級拋光膏(3M即可)拋光，注意拋光次數量好比說明次數多，后用潔模劑、封孔劑和脫模劑處理表面。如果采用的是不飽和聚酯的代木層或易打磨層，在拋光后好停放2日以上再做表面處理，以便讓反應的揮發性有機氣體充分溢出，避免粘模。
4 陰模拐角有氣泡
不同曲面交界處有凸起，此位置普遍存在有氣泡的問題。陰模彎折大的棱角處，沒有將此處布壓實，就易產生氣泡。此氣泡可能會由于脫模粘破或由于真空吸注被真空吸破，造成模具崩裂甚至由破損處向外延伸的崩裂。
氣泡已經大量產生，不易修補。但制作時，可以采用以下方法盡量避免氣泡的產生；
(1)在葉片型面與法蘭交界處，也就是彎折角度大處，預先手糊玻璃纖維氈，以減緩角度。
(2)預先手糊玻璃纖維氈后，還可以加預浸玻璃纖維紗填充彎折角，再次減緩角度。
(3)鋪放玻璃布時要注意壓實，盡量不讓玻璃布挺起。
(4)根據彎折角度自制硅膠軟模，硅膠軟模放置在脫模布外或真空袋外，然后按壓硅膠軟模，可以很好的玻璃布壓料。[-page-]
(5)頭2支玻璃布用0.2mm以下薄的較軟玻璃布，以便易于壓實。
5 陰模表面玻璃鋼較厚
有些玻璃鋼制造廠，將有加熱系統的玻璃鋼陰模的模具表面玻璃鋼層制作厚達15mm左右，加熱系統與未脫模產品之間的玻璃鋼層厚，這就造成模具導熱慢，熱損失大；而只有一層玻璃鋼，對于幾十米的模具也不能起到很好的強度作用，可能在今后使用過程變形。
可以采用夾層結構，層玻璃鋼不宜超過8mm(5mm即可)，然后將加熱系統后面用氧化鋁粉固定。如是電加熱，宜采用粗電熱絲，好是半圓管。氧化鋁粉后面再糊玻璃鋼層，此次可以將玻璃鋼層糊厚些，如15mm以上。其后還可加任意形式保溫層。如此可達導熱快、強度好的效果。
6 陰模玻璃鋼與鋼架硬連接處變形
陰模與陰模支架之間僅靠法蘭與鋼架連接，連接采用硬性無緩沖的等距點接觸、死連接，鋼架上焊有等距支出的短鋼管，鋼管上焊有的小鋼板，鋼板被手糊于法蘭下表面。此類模具連接處有凸起變形，并且，隨時間推移而日趨明顯。
復合材料(玻璃鋼)在長期外力作用下，即便后固化很好也會有形變，尤其是當連接是無緩沖硬連接時，模具玻璃鋼重量大，壓在沒有彈性的一些點上，長此以往必須變形。
陰模與陰模支架之間，可以墊聚氨酯泡沫，用玻璃鋼立筋更好。立筋制作如下：陰模玻璃鋼層、加熱層、保溫層都制作完成后，將鋼架吊起，將準備連接處，保持與模具5cm左右的間距，不要太遠更不要接觸，然后手糊玻璃鋼布連接，在法蘭與鋼架之間就形成立筋，充分固化后脫模。這種連接有很好的彈性，即使較沉重的模具也不宜被支架支得變形。
7 陰模鋼架無熱膨脹脹縫
鋼鐵膨脹系數與玻璃鋼不同，鋼架的熱脹冷縮將拉伸模具，如果模具鋼架設計沒有設計脹縫，完全一體，對大型模具長期使用十分不利。[-page-]
應將鋼架分成若干段，設計每段鋼架間活動連接。有的生產廠家采用彈性鋼片立筋連接，此法確實較好，緩解鋼鐵膨脹系數與玻璃鋼不同帶來的形變，但效果有限，不推薦。如制作滑塊連接或軸承連接佳，即連接部位采用活動連接方式，可以任由模具和模具支架伸縮。
8 陰模導流管接頭過多
一般間距1.5m左右設置一套吸膠口及管路，遍布整個模具。如按此設計，生產產品過程一旦漏氣，很難查幾十套管道的漏氣點，可能需要大量人和時間去查漏。管路接口太多，不僅查漏難，平時操作也要為裝、拆大量管路而花費更多時間。
可以用一條長螺旋管代替諸多接頭，鋪設于模具邊緣，抽真空吸膠即可。例如，40m長模具，一般單側只需3~4套吸膠口及管路(間距約10m一套)，在模具法蘭邊上從頭到尾各鋪設螺旋管一根做吸膠之用即可。
9 結 語
以上分析了現今大型玻璃鋼模具制造業的七個常見問題，是作者工作中經驗的總結?，F今玻璃鋼行業飛速發展，大型風機葉片等模具的優劣將很大程度上決定競爭的成敗，常見問題的分析和解決必將促進玻璃鋼企業的發展。
