芯模是纖維纏繞工藝中的關鍵部件之一。按照是否是產品的組成部分可分為內襯和芯模兩種。一般將氣瓶、離子罐等內壓容器中用來起密
封和骨架作用的部分稱為內襯。內襯要求氣密性好、耐腐蝕、耐高低溫，材料多為鋁、鋼、橡膠及塑料等。為了制作出一定形狀和結構的的纖維
纏繞制品，通常采用與制品內腔形狀一致，在制品固化后被脫出的部件稱為芯模。芯模并非制品的組成部分，只是在產品成型過程中起到骨架
的作用。以下針對這種纏繞芯模作以詳細介紹。
    節芯模的材料
    要制造出理想的芯模，如何選材至關重要。芯?？梢杂蓡我坏牟牧现圃?，也可以由多種材料組合而成。通常需根據制品技術要求、成型工
藝等各種因素綜合考慮，選用的芯模材料必須滿足以下要求：
    一、強度要求
    要求芯模在使用過程中能夠承受纏繞工藝過程中的工作載荷、本身自重以及加工時的機械載荷等強度要求。
    二、剛度要求
  要求芯模材料在受纏繞張力等外力作用后變形越小越好。
    三、尺寸精度要求
    當纏繞制品內腔尺寸精度要求較高時，必須選用尺寸穩定性好、加工性能好的材料制作芯模。一般選用金屬或塑料，石膏、橡膠等剛度低、
變形大的材料不宜選用。
    四、耐溫性要求
    在纏繞過程結束后，芯模要與纏繞制品一起固化，根據所采用的樹脂體系不同，固化溫度從常溫到近2000℃不等，所以要求芯模在高溫條
件下不但能夠保持足夠的強度、剛度，同時也不能分解或逸出大量水分等。
 五、工藝性要求
    要求用于制作芯模的材料來源廣泛，有良好的加工工藝性，并且能滿足纏繞工藝實施過程中的各種要求，好能就地取材，價格低廉。
    生產中常用的纖維纏繞芯模材料有石膏、木材、砂漿、金屬、復合材料等。除此之外，也有應用低熔點鹽類和低熔點金屬的實例。根據纏繞芯模所采用的材料不同，可以分為石膏芯模、木芯模、砂芯模、金屬芯模、塑料芯模等。
    石膏芯模制作方便，費用少，一般應用于數量較少、結構尺寸較大且精度要求不高的產品。制作石膏芯模時應先制作一個剛性很好的芯軸，然后再在芯軸上利用鋼材或木材制作出構架，在構架上糊制石膏層，后將石膏層修整成所需要的形狀。石膏芯模在使用前必須進行加工和封孔處理。
    制作木芯模用的木材要求質均、無節、不易收縮變形，常用的木材有紅松、銀杏、衫木、棗木等，木材在使用前應進行干燥，含水量一般要小于10％，以減少變形和裂紋。木芯模不耐久、不耐高溫、表面需要進行加工和封孔處理。它適用于一些形狀簡單的大型制品及幾何形狀較復雜的小型制品的成型。
    制作砂芯模時，通常是將聚乙烯醇和砂子按一定的比例混合均勻后，裝入事先加工好的模腔內搗實并加溫固化，成型后脫模加工，即可得到滿足一定尺寸要求的砂芯模。當纏繞結束，產品固化成型后可用熱水將砂漿沖出，從而達到脫模的目的。由于砂漿模都是一次性使用，所以這種模具一般適合批量小、中間直徑比兩端大、脫模困難制品的成型。
    金屬模具常用鑄鐵、鑄鋁、鑄鋁合金、碳素鋼等制作。金屬模具耐久不變形，精度高，但加工復雜，成本高，制造周期長。通常適用于批 量較大、精度要求較高的定型產品。
   對于一種具體的產品究竟采用哪種材料去制作纏繞芯模，一般應從以下方面考慮：
    （一）根據制品的生產批量、尺寸形狀及性能要求來確定；
    （二）芯模材料應既能耐樹脂腐蝕，又不影響樹脂系統的固化；
    （三）多孔性材料有吸濕性，無論是初次使用還是經過一定的存放時間，使用前都需烘干和封孔處理；
      （四）為保證纏繞制品的尺寸準確與穩定，所用芯模材料的成分應 均勻一致。[-page-]

        纏繞芯模按照其結構不同可分為整體式芯模和組合裝配式芯模兩大類。
    整體式芯模
        一、整體式芯模
    多采用易敲碎、易溶或易熔的材料，如可溶或易熔鹽類、低熔點合金等材料制造。在制造芯模時，先將其加熱熔化鑄造成空心或實心的殼體（取決于模具的尺寸要求），脫模時加入熱水或蒸氣使之溶解即可。
        二、組合裝配式芯模
    可分為分瓣式、隔板式、捆扎式、框架裝配式等。
    分瓣式圖3-10采用弓形鋁合金片構成回轉體，外表面涂刮一層石膏層，后進行機械加工。
    隔板式圖3-2。采用石膏隔板支撐金屬細管，捆扎后外表面刮石膏。捆扎式圖3-3，用金屬管捆扎成芯模，外表層刮石膏。
    框架裝配式全部采用金屬構件裝配，外表層刮石膏。

             3-1分瓣式芯模                    3-2隔板式示意圖           3-3捆扎式芯模示意圖
   
    由于組合裝配式芯模是纏繞芯模的主要形式，以下結合石膏隔板組合式芯模、管道芯模來做詳細的說明。 
（一）石膏隔板組合式芯模
    石膏隔板組合式芯模由芯軸、預制石膏板、鋁管及石膏面層等部分構成，詳細結構圖3-4a由于石膏本身的特性，在產品需高溫固化時，會因石膏脫水而對產品的質量產生一定的影響。

 1一芯軸2一螺母3一金屬嘴4一金屬環（不銹鋼）5一封頭 6一圓筒（石膏）7一隔板（GRP）8一鋁管9一石膏板10一銷釘11一紙繩12一封頭（石膏）13一軸套（不銹鋼）14一金屬嘴（鋁）15一加緊盤16一螺母
                                          圖3-4石膏隔板組合式芯模結構示意圖
    （二）管道芯模
    這類芯模通常有三種結構形式。
  一1、無封頭的整體式結構（圖3-5)，這種模具一般由芯軸、副板、外筒體三部分組成，適用于較大角度的常用復合材料管道的纏繞。 

                                                    1一芯軸2一副板3一筒體
                                                    圖3-5無封頭整體式芯模結構示意圖
2、帶封頭的整體式結構（圖3-6）。這種結構除中間芯軸、副板、外筒體之外，為滿足纏繞工藝實施需要，模具兩端還安裝有可拆卸的封頭。這種結構的芯模一般適用于有小角度纏繞要求的復合材料管道的纏繞成型，封頭部分只是為了實現纏繞線形而設置，通常在制品固化后需要加工掉，所以封頭的尺寸要求不嚴格，可根據產品批量的大小采用金屬或非金屬材料，封頭和筒體之間應便于拆裝且定位可靠。   

                                         1一芯軸2一封頭3一筒體4一副板5一固定環
                                            圖3-6帶封頭整體式芯模結構示意圖
    3、組合式結構。這種結構視具體情況可帶封頭，也可不帶封頭，一般適用于脫模設備局限（如對于較長管道，脫管機行程不夠）或脫模困難（產品內腔有影響脫模的結構）等情況。根據產品的具體形式可設計為軸向拆分，徑向拆分等。圖3-7就是一個因脫管機行程不夠而設計的軸向拆分式管道纏繞芯模。

            1一芯軸2一封頭3一筒體4一聯結塊5一鎖緊螺桿 6一固定環7一螺母
                                             圖3-7組合式結構芯模示意圖[-page-] 

    要制作出滿足生產要求的合格芯模，先必須根據纏繞制品的幾何尺寸、成型工藝、固化制度、生產批量等因素進行芯模的設計。有了合理可行的設計，才能制作出滿足實際生產需要的芯模。
      一、芯模的設計
    芯模設計時應綜合考慮以下因素：
      （一）、根據纏繞制品的幾何尺寸、成型工藝、脫模方式、生產批量等因素確定纏繞芯模的材料與結構形式；
      （二）、芯模與纏繞設備及固化設備、脫模設備等的連接與匹配；
      （三）、大型組裝式芯模需事先制訂好脫模方法及脫模程序；
      （四）、芯?？傮w結構與零部件的設計（包括強度和剛度計算）；
    （五）、對于大型厚壁制品，需進行內部加熱系統的設計；
      （六）、芯模價格及加工周期的計算。
    二、芯模的制作
      （一）、金屬芯模的制作
    一般情況下，當產品的內徑在SOOmm以下時，可以選用外徑比復合材料管的內徑略大的無縫鋼管作為芯模的毛坯，經熱處理后，機加工制成合適的芯模。當復合材料管的內徑在30mm以下時，可以選用鋁棒或圓鋼經機加工制成芯模。當復合材料管的內徑較大時，可以考慮鋼板卷焊毛坯或鑄造毛坯再加工的方案。鋼板卷焊毛坯要求所用的鋼板應有良好的變形性能、焊接性能和切削加工性能，常用碳素鋼板中的20#, 30#鋼等。筒體焊接好后必須進行退火處理，然后再進行機加工。
    金屬芯模加工時一般先在車床上車削外圓，再用外圓磨床磨削芯模外表面，對于內表面要求較高的復合材料制品，芯模外表面還需進行拋光處理。纏繞芯模的表面粗糙度一般為0.8}1.6o另外，為了便于脫模，對于較長的整體式纏繞芯模應在長度方向設計一定的錐度，錐度的大小要根據纏繞制品的幾何尺寸、纏繞纖維和樹脂體系的種類等因素來確定。
    （二）、石膏芯模的制作
    石膏芯模一般均設計支撐結構，石膏刮制層只做外層，尤其是筒身段，很少有采用獨立的石膏殼。端頭部分有時設計成有支撐的復合結構，也有時刮制成獨立的石膏殼。
    1、筒體部分的刮制
    圖3-4,金屬芯軸上裝有石膏隔板，在隔板外周凹口處裝鋁合金管，用麻繩環向纏繞捆緊。在麻繩外周澆稀石膏漿糊，刮出所需要尺寸的圓筒形石膏外殼芯模。所刮圓柱直徑尺寸精度均由刮刀控制。金屬刮刀靠支桿調整尺寸。

                                                     圖3-8石膏芯模筒體刮刀裝置
    利用這種機構，刮制的芯模精度高，因為刮刀和芯軸聯在一起同步運動，可以消除旋轉裝置本身產生的同軸度偏差。
    筒身石膏掛層刮制速度要快，配石膏漿量要適宜，要很快刮滿筒身。后，再澆更稀的石膏漿刮光石膏模表面。
    2、端部封頭部分刮制
    裝配式石膏端頭是在陽模上預制的，如圖3-9，先立垂直芯軸，再砌陽模基臺，在基臺外面刮制石膏水泥層，干燥后再刮制石膏端頭。  

    在石膏水泥陽模上涂濃肥皂水做為脫模劑。先在垂直芯軸上裝好端頭定位圈，再裝刮刀套，上刮刀定位后擰緊螺絲。如同刮圓筒一樣，刮端頭也用稀石膏漿糊，用量得當，盡快刮滿陽模表面。后，以更稀的石膏漿湖刮制找平。
    端頭脫模一定要等石膏充分硬化并具有一定強度時方可實施脫模作
業。
    3、整體芯模刮制
    由于全石膏芯模整體強度差，纏繞后由于纖維張力作用，使芯模變形較大，對纏繞殼體性能有影響，也影響殼體內腔尺寸精度。因此要盡量減小石膏層厚度，如2-3mm厚。
    這種芯模要求有個整體的內支撐結構，這種支撐多由金屬零件裝配而成，有很高的強度和剛度，能承擔全部纖維纏繞張力。外表面石膏層主要起找平和提高芯模外表尺寸的作用。
    石膏層刮制和前面兩種情況相同，只是內部支撐結構金屬件要考慮到防銹問題。[-page-]

    合理的維護和保管能夠保證纏繞芯模的質量、延長芯模的使用壽命。在車間搬運芯模時，要注意輕拿輕放，特別要避免成型部分的磕碰。在
芯模不用時合理的保管尤為重要。芯模要在室內存放，一般遵循的原則是：防止生銹一防止潮濕一合理支撐一整齊堆放。
    特別是對于金屬芯模，一定要注意防潮防銹，常用的方法是在芯模表面涂油（比如黃油或機油等），再用包裝紙或報紙緊裹在芯模表面，
后用塑料布包好扎緊，對于重要的芯模應制作專用的存放支撐工裝。
    常用的芯模放置方法有以下幾種：
    一、垂直吊放
    對于小型細長纏繞芯模大多采用金屬材料車削或磨削而成，水平放置容易彎曲變形，存放時一般先進行防銹防潮處理，然后利用芯模一端
的軸孔垂直吊放。
    二、兩端支撐
    一般容器芯模，長徑比不大，形狀多為短粗狀，自身的剛度較好，多采用兩端芯軸支撐平放的方式，兩端支撐部位多為滾珠軸承或滑動軸
承，使芯模能自由轉動，防止固定在某一位置而引起變形。
    三、就地平放
    一般管道芯模等長徑比較大的大型芯模，兩端支撐易彎曲變形，一般適宜在平地面就地平放或多點支撐平放。注意放置的地面一定要平，
放置面應墊上軟泡沫塑料類墊層。
    以上對芯模維護保管方面做了簡單介紹，在實際生產中，根據芯模的具體情況靈活應用。
    復習題
    1．纖維纏繞芯模有幾種形式？
    2．試述制作纖維纏繞芯模的幾種材質及其優缺點。
    3．纖維纏繞芯模材質的選用原則。
    4.纖維纏繞芯模設計原則。
    5．纖維纏繞芯模的維護與保養辦法。