閉模成型RTM工藝模具原材料選擇和生產(chǎn)制作
發(fā)布時間：2020-01-09 21:03:19 點擊率：
RTM(Resin Transfer Molding)是將樹脂注入閉合模具中浸潤增強材料并固化成型的工藝方法，適于多品種、中批量、高質(zhì)量先進復合材料成型。這一先進工藝有著諸多優(yōu)點，可使用多種纖維增強材料和樹脂體系，有極好的制品表面。適用于制造高質(zhì)量復雜形狀的制品，且纖維含量高、成型過程中揮發(fā)成分少、環(huán)境污染少，生產(chǎn)自動化適應性強、投資少、生產(chǎn)效率高。因此，RTM工藝在汽車工業(yè)、航空航天、國防工業(yè)、機械設備、電子產(chǎn)品上得到了廣泛應用。決定RTM產(chǎn)品的首要因素就是模具，由于RTM模具一般采用陰陽模對合方法，因而想辦法提高陰陽模的表面質(zhì)量和尺寸精度就成為決定產(chǎn)品質(zhì)量的一個關鍵因素。
材料的選擇
模具的質(zhì)量怎樣，材料選擇是一個關鍵，根據(jù)RTM成型工藝的特點，進行材料的選擇。
(1)膠衣層：RTM成型放熱較高，4mm厚的產(chǎn)品放熱一般能達到120℃以上。這就要求膠衣樹脂具有耐熱沖擊性能，光澤和耐熱性能。本次工藝選用乙烯基模具膠衣，它的熱變形溫度160℃-172℃，有良好的力學性能。
(2)表面層：主要考慮耐熱和耐裂性，采用30g/㎡表面氈和300g/㎡無堿短切氈作增強材料，樹脂選用雙酚A環(huán)氧基乙烯酯樹脂。該樹脂持續(xù)耐高溫性好，收縮率低。
(3)增強層：重視強度和收縮性，選用的增強材料為0.4的無堿布和300g/㎡無堿短切氈作為增強材料，采用零收縮樹脂樹脂為基體材料。
(4)加固層：增加模具的整體剛度，便于開合模操作，采用鋼框架加固的方式。
原模的制作
一直以來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到A級表面，尺寸精度也無法控制、制作程序復雜、周期長、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，根本無法達到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脂為原料通過數(shù)控加工制作。塊狀可加工樹脂俗稱代木。采用環(huán)氧樹脂、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)過真空消泡處理后進入模具進行成型，成型后的固體經(jīng)過加熱形成固化物。代木具有熱塑性好、穩(wěn)定性強、機械加工性能好等優(yōu)點。
以代木為材料制作模型時，首先應根據(jù)產(chǎn)品的設計要求，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)品進行三維數(shù)模設計時，為保證產(chǎn)品精度，應根據(jù)選用樹脂的收縮率留放一定的余量。然后通過數(shù)控加工將原模加工出來，原模一般加工為產(chǎn)品實樣，產(chǎn)品尺寸和厚度都要達到設計要求。這樣制作時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。
模具的制作
材料選擇和原模制作為成功的制作一個RTM模具提供了前提。不過也不能忽略對制作過程的控制。原模通過數(shù)控加工，尺寸精度達到了要求，但加工的刀痕還是對模具表面有很大的影響。需要通過精修打磨，經(jīng)過細微打磨拋光使模型達到A級表面要求。
首先開始片模具膠衣層的制作，對于膠衣層為了獲得一個好的表面效果，膠衣層需要采用噴涂的方法進行制作。噴涂膠衣時，一般膠衣用量為1000g/㎡，分3次進行噴涂，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。待其一次噴涂膠液凝膠后，便進行表面層的鋪放。表面層制作是有一層30g/㎡的表面氈和4層300g/㎡短切氈組成。表面氈應鋪覆平整不能有搭接和和褶皺，對于棱角處要特別小心，用刷子角進行充分的按壓，趕走氣泡。待表面層固化后需要進行挑氣泡的工作，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前一次膠液完全固化和挑氣泡工作完成。增強層的糊制可以采用布和氈交替，4層固化一次的方式進行糊制。糊制鋪覆一定要平整，接縫應互相錯開，不要在棱角處搭接，要嚴格控制每層樹脂膠液的用量，要既能充分浸潤纖維，又不能過多。糊制到設計厚度就可以進行加固鋼框架的糊制了，鋼框架與模具不能有間隙，能夠現(xiàn)場制作，糊制前鋼框架需要經(jīng)過處理消除焊接應力。片模具固化24小時后，就可以進行脫模了。脫模時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片模具重新貼合。經(jīng)過簡單修整，在設計位置安放注膠口和出膠口后就可以開始下片模具的制作了。制作完第二片模具后，將整個模具放入烘箱中從室溫逐漸升溫到75℃，后保溫2小時，停止加熱，逐漸冷卻至室溫。焊接導向后就可以進行脫模處理了。
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，來回反復打磨。直至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明顯劃痕，手感光滑細膩為止；用清水洗凈用1200#水砂紙按上述方法反復打磨一次。
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開始逐段來回反復進行拋光，直至目視模具表面鏡面反光和無殘留的砂磨表面(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。
封孔劑：待模具表面萬全干燥后，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。這樣重復操作6次每次間隔20～30分鐘。
從RTM模具的整個制作過程中可以看出，原模設計與制作為整個模具的制作打下基礎，由于新的原型制作技術的采用使原型的制作具有了快速、高精度、工藝簡捷、操作簡便、省去模腔制作等優(yōu)點，既縮短了工期，滿足了現(xiàn)代企業(yè)快速響應市場需求的發(fā)展趨勢。加上材料選擇和模具制作的控制，使RTM成型工藝應用將越來越廣。
來自：蒂森新材料
