RTM模具制造
RTM成型工艺过程中的树脂流动过程,热过程及压力过程的特征,决定RTM模具设计及制造比普通手糊、喷射及SMC模具更具复杂性。同时又由于RTM工艺可采用聚酯、环氧、酚醛、乙烯基酯以及混杂基体等多种树脂体系,生产规模可适应1000-20000件的不同规模,树脂注射压力可在0.2-0.6Mpa范围内调节、因此可根据具体情况采用不同材料制备RTM模具。
当制品产量规模为5000件/年以下时,一般采用玻璃钢模具可获得良好经济效益。而生产量较大,可采用金属模具。RTM玻璃钢模具成本一般为手糊模具的5倍,而仅为相同金属模具的1/6,在实际工作中,往往先采用玻璃钢模具进行生产,若需扩大产量时,可方便地根据玻璃钢模具设计的成功经验顺利地开出昂贵金属模具,从而大大减少直接开金属模具的冒险性。
在制造RTM玻璃钢模具时应考虑以下问题:
·制品模型处理;
·先制备哪一个模具形面;
·模具生产时放置位置;
·紧固件数量及位置;
·定位件数量及位置;
·加热系统;
·注射口的数量及位置;
·溢流口的数量及位置;
·温感及压力传感器放置;
·预埋、夹芯件的位置及密封等,
RTM玻璃钢模具一般采用机械性能及耐热性较好的环氧、乙稀基酯及改性聚酯制造,模具结构为多层结构。
模具制造一般可分七步进行。
1. 模型准备
在模型分模面周边制出一个宽≥80mm的裙边,该裙边应尽可能水平与圆滑过渡。裙边的作用为支撑模具主钢架,紧固定位及周边密封系统。
2. 片模具是阴模
通常制备的个模具是阴模。
选择HDT温度》120℃的专用模具胶衣树脂在模型上喷射或手刷胶衣层(0.5-1.0),胶衣层应覆盖整个模型表面及裙边,并包覆裙边侧边缘以免胶衣层在随后的工序中错动。
待胶衣凝胶后,立即铺一层表面毡,同样,表面毡应覆盖整个模具表面及裙边,并包覆裙边侧面。待凝胶后,立即再铺一层225g/m2短切毡。应注意这两种铺层紧靠模具胶衣将直接影响面积表面性能,因此十分关键。应选用耐热模具树脂(HDT>85℃)及严格控制玻纤含量≥50W%,并不允许在铺层中殊留气泡,一般需在过程中进行消泡处理并待其凝后进行必要修补。铺层固化后再8-10层450g/m3的短切毡(每次铺2层)。
待铺层完全固化后,适当打磨铺层表面,以进行加热布铺层。RTM复合材料模具的加热,是由铺埋在模具中的加热布完成。所有加热布是由单向不锈钢细丝与合成纤维编织成的单向并联电热布,铺设加热布时应注意以下问题:
·加热布决不能折叠使用,因为会造成折叠点电阻过大而导致“热点”的产生。加热布有两种规格7|″宽和14″宽,沿电阻丝方向具有一定弹性,可拉伸开使用以便于铺覆。
·加热布之间也不能搭接,因为这样也会造成热点。
·加热布应包覆整个需加热的模具面积,但裙边上不必铺加热布。
·直接加热在加热铜网电极两端的电压应小于等于24V。
·RTM模具的加热功率一般为500-1500w/m2,原则上使用安全电压(U≤36V)进行加热。一般模具表面的加热温度为30-100℃.加热布在模具铺层表面按设计电路铺设好后再用树脂泥(玻璃微珠+模具树脂)固定在模具表面。
电热布铺设好后,紧接着铺设保温夹芯块。用同样的树脂把大约40×40mm的保温芯块铺设在电热布层上(中间留有一层薄的树脂泥)。保温芯块具有良好的隔热作用,即可以起隔热作用保证模具的加热,又能防止模具钢架及定位机构焊机时对模具复合材料铺层及电热布的高温损伤,同时可为模具壳体提供较大的刚度。
在铺芯块层时应注意加热布导热线及测温点的引出和预留。
芯块铺设完成后,进行阴模加强钢架及定位和紧固系统的焊接与连接的刚度及操作方便,在芯块层外布置模具钢架。一般沿模具裙边钢架及定位和紧固系统连接钢架构成模具主受力结构,并在主钢架结构不允许模具表面大于200*100mm的面积无任何钢架支撑,并且注点位置附近应有加强钢架。在钢架上依设计焊上定位和紧固机构并用树脂泥和短切毡使钢架与模具壳体牢固粘接。钢架材料为100*50和50*25的方钢材料。
钢架焊接及连接完后,进行阴模模具与模型的脱模。脱模后进行模具表面打磨、抛光等处理。至此阴模模具制造完成。
3 厚度蜡片的铺设
由模具专用厚度蜡片(单面带粘合剂,软硬适中)在已成型好的模具形腔内制品设计厚度蜡片。注意在蜡片的铺设过程中应保证蜡片表面平整光滑,蜡片配接间隙处应由橡皮泥补平,并确保蜡片贴模,(必要时可由抽真空辅助蜡片贴模)。
4 第二片模具的制造
第二片模具一般指阳模。以铺好蜡片的阴模为模型进行阳模的制造。注意在喷模具表面胶衣前应按模具设计图把注口及溢料口固定在蜡片表面,再喷表面胶衣。
从喷胶衣开始,重复2的步骤即可制得阳模。但应注意以下两点:
(1) 若产品需双面胶衣,则阳模上也需铺设加热布,否则阳模上不必铺设加热布。
(2) 阳模上的定位块及紧固机构在制造过程中,应严格用水平仪测量,确保阴/阳模紧固及定位机构的配合准确。
5 生模具的处理
刚制备好并未进行过注射的模具称之为生模具。由于在模具的制造过程中伴有树脂的固化、紧固件和定位件的焊接等,会造成生模具中存在较大的内应力以及可能存在胶衣及树脂固化程度不够等问题,严重影响模具的质量及寿命。因此对生模具进行处理十分重要。生模具的处理一般有以下内容:
(1)检查形腔形状与尺寸;
(2)模具表面的修补及打磨抛光;
(3)模具进行热处理,通过加热布通电加热或热气流吹入模腔加热,在高于模具使用温度10℃-15℃温度下进行仔细的热处理,以确保胶衣及模具树脂提高固化程度,消除内应力,达到佳性能。
4 模具表面进行多次打蜡(4-6),以准备进行生产。
6预成型体铺设及个制品的成型
预成型体应按设计样板进行切割和铺设,应特别注意搭接缝的处理和纤维的取向,并记录预成型体的重量。次注射时,应按制品设计的树脂含量预估注射量,并记录实际树脂注射量。当制品脱模后计算实际纤维含量并按设计要求进行修证,确定该模具的预成型体铺设及树脂注入量两个工艺参数。
7模具移交
完成试注射后的模具进行适当保养,并写出操作说明规程,一并移交生产使用。
RTM模具技术直接关系到RTM成型工艺在技术上能否成功,在经济上是否算两个方面,因此从事RTM成型工艺 的单位一般应有专人从事RTM模具的制造。
结束语
RTM工艺的应用可迅速提高玻璃钢制品的质量和产量,具有良好的应用前景,预计将成为玻璃钢工艺的主导工艺,应引起国内有关单位的重视。但同时也要注意RTM工艺要求较高的blg操作技术水平,使用单位应具有一定的技术基础才能获得较好的效益。
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当制品产量规模为5000件/年以下时,一般采用玻璃钢模具可获得良好经济效益。而生产量较大,可采用金属模具。RTM玻璃钢模具成本一般为手糊模具的5倍,而仅为相同金属模具的1/6,在实际工作中,往往先采用玻璃钢模具进行生产,若需扩大产量时,可方便地根据玻璃钢模具设计的成功经验顺利地开出昂贵金属模具,从而大大减少直接开金属模具的冒险性。
在制造RTM玻璃钢模具时应考虑以下问题:
·制品模型处理;
·先制备哪一个模具形面;
·模具生产时放置位置;
·紧固件数量及位置;
·定位件数量及位置;
·加热系统;
·注射口的数量及位置;
·溢流口的数量及位置;
·温感及压力传感器放置;
·预埋、夹芯件的位置及密封等,
RTM玻璃钢模具一般采用机械性能及耐热性较好的环氧、乙稀基酯及改性聚酯制造,模具结构为多层结构。
模具制造一般可分七步进行。
1. 模型准备
在模型分模面周边制出一个宽≥80mm的裙边,该裙边应尽可能水平与圆滑过渡。裙边的作用为支撑模具主钢架,紧固定位及周边密封系统。
2. 片模具是阴模
通常制备的个模具是阴模。
选择HDT温度》120℃的专用模具胶衣树脂在模型上喷射或手刷胶衣层(0.5-1.0),胶衣层应覆盖整个模型表面及裙边,并包覆裙边侧边缘以免胶衣层在随后的工序中错动。
待胶衣凝胶后,立即铺一层表面毡,同样,表面毡应覆盖整个模具表面及裙边,并包覆裙边侧面。待凝胶后,立即再铺一层225g/m2短切毡。应注意这两种铺层紧靠模具胶衣将直接影响面积表面性能,因此十分关键。应选用耐热模具树脂(HDT>85℃)及严格控制玻纤含量≥50W%,并不允许在铺层中殊留气泡,一般需在过程中进行消泡处理并待其凝后进行必要修补。铺层固化后再8-10层450g/m3的短切毡(每次铺2层)。
待铺层完全固化后,适当打磨铺层表面,以进行加热布铺层。RTM复合材料模具的加热,是由铺埋在模具中的加热布完成。所有加热布是由单向不锈钢细丝与合成纤维编织成的单向并联电热布,铺设加热布时应注意以下问题:
·加热布决不能折叠使用,因为会造成折叠点电阻过大而导致“热点”的产生。加热布有两种规格7|″宽和14″宽,沿电阻丝方向具有一定弹性,可拉伸开使用以便于铺覆。
·加热布之间也不能搭接,因为这样也会造成热点。
·加热布应包覆整个需加热的模具面积,但裙边上不必铺加热布。
·直接加热在加热铜网电极两端的电压应小于等于24V。
·RTM模具的加热功率一般为500-1500w/m2,原则上使用安全电压(U≤36V)进行加热。一般模具表面的加热温度为30-100℃.加热布在模具铺层表面按设计电路铺设好后再用树脂泥(玻璃微珠+模具树脂)固定在模具表面。
电热布铺设好后,紧接着铺设保温夹芯块。用同样的树脂把大约40×40mm的保温芯块铺设在电热布层上(中间留有一层薄的树脂泥)。保温芯块具有良好的隔热作用,即可以起隔热作用保证模具的加热,又能防止模具钢架及定位机构焊机时对模具复合材料铺层及电热布的高温损伤,同时可为模具壳体提供较大的刚度。
在铺芯块层时应注意加热布导热线及测温点的引出和预留。
芯块铺设完成后,进行阴模加强钢架及定位和紧固系统的焊接与连接的刚度及操作方便,在芯块层外布置模具钢架。一般沿模具裙边钢架及定位和紧固系统连接钢架构成模具主受力结构,并在主钢架结构不允许模具表面大于200*100mm的面积无任何钢架支撑,并且注点位置附近应有加强钢架。在钢架上依设计焊上定位和紧固机构并用树脂泥和短切毡使钢架与模具壳体牢固粘接。钢架材料为100*50和50*25的方钢材料。
钢架焊接及连接完后,进行阴模模具与模型的脱模。脱模后进行模具表面打磨、抛光等处理。至此阴模模具制造完成。
3 厚度蜡片的铺设
由模具专用厚度蜡片(单面带粘合剂,软硬适中)在已成型好的模具形腔内制品设计厚度蜡片。注意在蜡片的铺设过程中应保证蜡片表面平整光滑,蜡片配接间隙处应由橡皮泥补平,并确保蜡片贴模,(必要时可由抽真空辅助蜡片贴模)。
4 第二片模具的制造
第二片模具一般指阳模。以铺好蜡片的阴模为模型进行阳模的制造。注意在喷模具表面胶衣前应按模具设计图把注口及溢料口固定在蜡片表面,再喷表面胶衣。
从喷胶衣开始,重复2的步骤即可制得阳模。但应注意以下两点:
(1) 若产品需双面胶衣,则阳模上也需铺设加热布,否则阳模上不必铺设加热布。
(2) 阳模上的定位块及紧固机构在制造过程中,应严格用水平仪测量,确保阴/阳模紧固及定位机构的配合准确。
5 生模具的处理
刚制备好并未进行过注射的模具称之为生模具。由于在模具的制造过程中伴有树脂的固化、紧固件和定位件的焊接等,会造成生模具中存在较大的内应力以及可能存在胶衣及树脂固化程度不够等问题,严重影响模具的质量及寿命。因此对生模具进行处理十分重要。生模具的处理一般有以下内容:
(1)检查形腔形状与尺寸;
(2)模具表面的修补及打磨抛光;
(3)模具进行热处理,通过加热布通电加热或热气流吹入模腔加热,在高于模具使用温度10℃-15℃温度下进行仔细的热处理,以确保胶衣及模具树脂提高固化程度,消除内应力,达到佳性能。
4 模具表面进行多次打蜡(4-6),以准备进行生产。
6预成型体铺设及个制品的成型
预成型体应按设计样板进行切割和铺设,应特别注意搭接缝的处理和纤维的取向,并记录预成型体的重量。次注射时,应按制品设计的树脂含量预估注射量,并记录实际树脂注射量。当制品脱模后计算实际纤维含量并按设计要求进行修证,确定该模具的预成型体铺设及树脂注入量两个工艺参数。
7模具移交
完成试注射后的模具进行适当保养,并写出操作说明规程,一并移交生产使用。
RTM模具技术直接关系到RTM成型工艺在技术上能否成功,在经济上是否算两个方面,因此从事RTM成型工艺 的单位一般应有专人从事RTM模具的制造。
结束语
RTM工艺的应用可迅速提高玻璃钢制品的质量和产量,具有良好的应用前景,预计将成为玻璃钢工艺的主导工艺,应引起国内有关单位的重视。但同时也要注意RTM工艺要求较高的blg操作技术水平,使用单位应具有一定的技术基础才能获得较好的效益。
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