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热压罐中温成型复合材料模具种类及优缺点

发布时间:2022-05-31 11:03:00    浏览:235

  复合材料成型工艺不同,相应的成型模具材料种类也各异:如木模、石膏模、金属模、复合材料模具(玻璃纤维和碳纤维树脂复合材料)、硅橡胶模以及陶瓷模等等。这里主要讨论热压罐成型中温固化复合材料用模具,以带有复杂曲面的较大型构件(2.5m×2.5m)用模具为例。热压罐成型工艺是目前广泛应用于较好复合材料结构、蜂窝夹层结构及金属或复合材料胶接结构的主要成型方法之一。其成型工艺是复合材料在模具中在热压罐里经过加温、加压及抽真空共同作用下固化成型的。热压罐成型复合材料时模具除了要满足模具的基本要求外,还有模具的气密性,模具的耐压性等也是设计的主要因素。


热压罐中温成型复合材料模具种类及优缺点


  目前适用于热压罐中温成型复合材料的模具主要有以下几种:铝模具、钢模具、碳纤维/环氧树脂复合材料模具。根据热压罐成型复合材料对模具的要求对这几种材料模具做一比较:

  一、铝模具。铝制模具重量轻,加工工艺性好,制造尺寸精度高,模具成本相对较低,并且在复合材料构件成型时有很好的导热性,模具升温速度快。但是铝的热膨胀系数相对较大,用其成型的复合材料制件尺寸稳定性差。再者,对于尺寸较大模具,在其铸造过程中往往会出现一些如砂眼、细小裂纹等铸造缺陷,导致其在使用中会产生漏气现象,而热压罐成型复合材料工艺是一个真空加压系统,要求模具必需有良好的气密性,否则真空系统泄漏,会造成复合材料构件内部质量降低,严重时造成报废。

  二、钢模具。钢制模具热膨胀系数比铝制的低一半,刚性大,制造尺寸精度高且表面光洁度好,气密性好,使用寿命长。但是,由于其密度大,因而模具自重大,使用搬运不太方便,同时模具型面加工难度相应较大,制造周期较长。

  三、碳纤维/环氧FRP模具。碳纤维/环氧树脂复合材料模具其明显的优点是质量轻,刚度大,热膨胀系数与所成型的复合材料构件一致,所制造的构件尺寸精确度高。同时复合材料模具型面由预浸料铺叠成型,可作任意的修补,因而具有比较好的可修复性。但复合材料模具也有它的缺点:主要是相对金属模具使用寿命短,要求有较高的模具设计和制造水平。由于复合材料模具制造时必须有母模,用预浸料在母模上铺叠而成,这样其制造成本相应比较大。

  以上比较的几种模具热压罐成型中温固化复合材料构件用型面曲面较复杂的几种材质不同的大型模具,均能适合于热压罐成型,每种模具都有其优缺点,具体使用哪种材质模具,依据产品的具体要求和使用范围而定。

  总的来说,对于尺寸精度配合要求较高、而且产量不大的复合材料构件可用碳纤维/环氧复合材料模具;对于尺寸精度要求不太高的构件或平板产品,铝制模具较为适用;当产品批量大,尺寸精度要求较高的构件,选择钢制模具较为经济、实用。