大型玻璃钢模具常见问题分析
摘 要： 本文分析了大型玻璃钢模具在制作过程中经常遇到的问题，包括：钢架模具表面代木层开裂、木架模具表面代木层开裂、阳模表面亮光处理多余、阴模拐角有气泡、阴模表面玻璃钢层较厚、阴模玻璃钢与钢架硬连接处变形、阴模钢架无热膨胀胀缝、阴模导流管接头过多等，并提出相应的解决方法。
1 前 言
当今玻璃钢产品需求量不断增长，尤其是大型玻璃钢产品，如：玻璃钢游艇、风机叶片等，由此也出现了相应的大型玻璃钢产品的模具生产业，如：太仓红枫、北京恒吉星。很多大型玻璃钢产品生产企业也自行开发模具。但是，无论是专门制作模具的生产企业，还是自行开发的生产企业，大多数还处于发展阶段，经验的不足使大多数企业在模具生产中出现各种问题和浪费。
本文针对不同工艺的模具制作中出现主要常见问题作了细致的分析。
2 代木层开裂
生产过程中，为了更快、更精确的制作模具，往往会采用阳模(母模)涂敷糊状代木层，固化后CNC加工代木的方法。但是，加工、生产过程经常会遇到代木层开裂的情况。此类问题又分为以下几种情况。
2.1 钢架模具表面代木层开裂
钢铁的热膨胀系数为1.14~1.2*10-5K-1，玻璃钢的热膨胀系数与之接近，而糊状代木的热膨胀系数一般约为70*10-5K-1左右，低也大于30*10-5K-1。也就是说，假设当温度变化10℃时，一段10米的钢架变化就要与代木变化有近6mm的不同。[-page-] 因此，当用钢架制作模具，上面制作代木层时，必须考虑长度不能过长，如生产长度过长，甚至40米以上的模具时，要注意考虑是否将模具分段制作加工并留出胀缝。不同材料的热膨胀系数问题是大型模具不同于小型模具之处，也是必须考虑的问题之一，忽略这个问题，模具就可能出现修复十分繁复的代木开裂现象。为了降低糊状代木的固化收缩，对于大型模具，涂敷代木层时可以采用每次涂敷层厚好不多于8mm，尤其是层。这样，代木的固化收缩就会以厚度方向为主，从而减小了长度向的收缩造成的内应力。
2.2 木架模具表面代木层开裂
包括密度板在内及其他木质材料的模具，其吸水率都是不容忽视的。天气的温、湿变化直接导致木架模具变形。特别是存放或加工时间长的模具更容易因此变形。木质材料一旦受潮变形，便难以恢复到原状。因此防潮处理事关重要。表面喷涂或刷涂胶衣、树脂、或其他防水涂层可以有效防止受潮变形，如果存放时间超过一年，应手糊或喷射短切毡，达到更好防潮效果。尽管如此，木架模具依然不适合频繁、长期的使用。
2.3 其他影响
代木自知的内应力可能帮助代木层开裂。代木的固化速度会影响其固化后的内应力，固化慢，则可以化解一部分的内应力，这就要求适宜的材料和环境来避免过快的固化。代木自向的性能十分重要，要选择热膨胀系数低、固化收缩率小、韧性较好、易加工、粘接性能强的糊状代木涂敷。
代木粘度大，混合不均是都知道确又常见的问题，要格外注意。一般来说，机械要比手工混合均匀，价格昂贵的混合设备还是有好处的。
另外，顺便指出的是，环氧代木与不饱和树脂层的粘接要引起重视，两层面之间要拉毛，粘接试验也是必不可少的。以往代木与易打磨层、玻璃钢糊层、聚酯腻子层等粘接不宾导致脱模时分层的事故时有发生，[-page-] 因此，与上、下层粘接良好的中间层、增加层间面粗糙度等试验都是有必要的。
3 阳模表面亮光处理多余
习惯性，阳模采用胶衣面高光处理，砂纸应该打到1200目或以上并抛光。但是，现今玻璃钢产口表面效果趋势为哑光面，以减少光污染，表面亮度高无重要意义。而且，合模阴模紧挨处，哑光比亮光面密封效果好。
阳模只是为制作阴模，产品都以哑光为宜，因此阳模没有必要喷胶衣并大量打磨。可以有考虑脱模效果和哑光处理经验问题，而被迫采用亮光面。当然，也可以做亮光面，产品采用哑光胶衣以求哑光效果，但亮光面要浪费阳模胶衣和打磨，还是哑光省工又省钱。
阳模喷完易打磨层，用偏心振动磨砂机打磨表面(磨砂机下连接软曲面板，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钢板)，打磨至300目左右即可，砂纸必须用干砂纸。然后用1~3号高级抛光膏(3M即可)抛光，注意抛光次数量好比说明次数多，后用洁模剂、封孔剂和脱模剂处理表面。如果采用的是不饱和聚酯的代木层或易打磨层，在抛光后好停放2日以上再做表面处理，以便让反应的挥发性有机气体充分溢出，避免粘模。
4 阴模拐角有气泡
不同曲面交界处有凸起，此位置普遍存在有气泡的问题。阴模弯折大的棱角处，没有将此处布压实，就易产生气泡。此气泡可能会由于脱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损处向外延伸的崩裂。
气泡已经大量产生，不易修补。但制作时，可以采用以下方法尽量避免气泡的产生；
(1)在叶片型面与法兰交界处，也就是弯折角度大处，预先手糊玻璃纤维毡，以减缓角度。
(2)预先手糊玻璃纤维毡后，还可以加预浸玻璃纤维纱填充弯折角，再次减缓角度。
(3)铺放玻璃布时要注意压实，尽量不让玻璃布挺起。
(4)根据弯折角度自制硅胶软模，硅胶软模放置在脱模布外或真空袋外，然后按压硅胶软模，可以很好的玻璃布压料。[-page-]
(5)头2支玻璃布用0.2mm以下薄的较软玻璃布，以便易于压实。
5 阴模表面玻璃钢较厚
有些玻璃钢制造厂，将有加热系统的玻璃钢阴模的模具表面玻璃钢层制作厚达15mm左右，加热系统与未脱模产品之间的玻璃钢层厚，这就造成模具导热慢，热损失大；而只有一层玻璃钢，对于几十米的模具也不能起到很好的强度作用，可能在今后使用过程变形。
可以采用夹层结构，层玻璃钢不宜超过8mm(5mm即可)，然后将加热系统后面用氧化铝粉固定。如是电加热，宜采用粗电热丝，好是半圆管。氧化铝粉后面再糊玻璃钢层，此次可以将玻璃钢层糊厚些，如15mm以上。其后还可加任意形式保温层。如此可达导热快、强度好的效果。
6 阴模玻璃钢与钢架硬连接处变形
阴模与阴模支架之间仅靠法兰与钢架连接，连接采用硬性无缓冲的等距点接触、死连接，钢架上焊有等距支出的短钢管，钢管上焊有的小钢板，钢板被手糊于法兰下表面。此类模具连接处有凸起变形，并且，随时间推移而日趋明显。
复合材料(玻璃钢)在长期外力作用下，即便后固化很好也会有形变，尤其是当连接是无缓冲硬连接时，模具玻璃钢重量大，压在没有弹性的一些点上，长此以往必须变形。
阴模与阴模支架之间，可以垫聚氨酯泡沫，用玻璃钢立筋更好。立筋制作如下：阴模玻璃钢层、加热层、保温层都制作完成后，将钢架吊起，将准备连接处，保持与模具5cm左右的间距，不要太远更不要接触，然后手糊玻璃钢布连接，在法兰与钢架之间就形成立筋，充分固化后脱模。这种连接有很好的弹性，即使较沉重的模具也不宜被支架支得变形。
7 阴模钢架无热膨胀胀缝
钢铁膨胀系数与玻璃钢不同，钢架的热胀冷缩将拉伸模具，如果模具钢架设计没有设计胀缝，完全一体，对大型模具长期使用十分不利。[-page-]
应将钢架分成若干段，设计每段钢架间活动连接。有的生产厂家采用弹性钢片立筋连接，此法确实较好，缓解钢铁膨胀系数与玻璃钢不同带来的形变，但效果有限，不推荐。如制作滑块连接或轴承连接佳，即连接部位采用活动连接方式，可以任由模具和模具支架伸缩。
8 阴模导流管接头过多
一般间距1.5m左右设置一套吸胶口及管路，遍布整个模具。如按此设计，生产产品过程一旦漏气，很难查几十套管道的漏气点，可能需要大量人和时间去查漏。管路接口太多，不仅查漏难，平时操作也要为装、拆大量管路而花费更多时间。
可以用一条长螺旋管代替诸多接头，铺设于模具边缘，抽真空吸胶即可。例如，40m长模具，一般单侧只需3~4套吸胶口及管路(间距约10m一套)，在模具法兰边上从头到尾各铺设螺旋管一根做吸胶之用即可。
9 结 语
以上分析了现今大型玻璃钢模具制造业的七个常见问题，是作者工作中经验的总结。现今玻璃钢行业飞速发展，大型风机叶片等模具的优劣将很大程度上决定竞争的成败，常见问题的分析和解决必将促进玻璃钢企业的发展。
1 前 言
当今玻璃钢产品需求量不断增长，尤其是大型玻璃钢产品，如：玻璃钢游艇、风机叶片等，由此也出现了相应的大型玻璃钢产品的模具生产业，如：太仓红枫、北京恒吉星。很多大型玻璃钢产品生产企业也自行开发模具。但是，无论是专门制作模具的生产企业，还是自行开发的生产企业，大多数还处于发展阶段，经验的不足使大多数企业在模具生产中出现各种问题和浪费。
本文针对不同工艺的模具制作中出现主要常见问题作了细致的分析。
2 代木层开裂
生产过程中，为了更快、更精确的制作模具，往往会采用阳模(母模)涂敷糊状代木层，固化后CNC加工代木的方法。但是，加工、生产过程经常会遇到代木层开裂的情况。此类问题又分为以下几种情况。
2.1 钢架模具表面代木层开裂
钢铁的热膨胀系数为1.14~1.2*10-5K-1，玻璃钢的热膨胀系数与之接近，而糊状代木的热膨胀系数一般约为70*10-5K-1左右，低也大于30*10-5K-1。也就是说，假设当温度变化10℃时，一段10米的钢架变化就要与代木变化有近6mm的不同。[-page-] 因此，当用钢架制作模具，上面制作代木层时，必须考虑长度不能过长，如生产长度过长，甚至40米以上的模具时，要注意考虑是否将模具分段制作加工并留出胀缝。不同材料的热膨胀系数问题是大型模具不同于小型模具之处，也是必须考虑的问题之一，忽略这个问题，模具就可能出现修复十分繁复的代木开裂现象。为了降低糊状代木的固化收缩，对于大型模具，涂敷代木层时可以采用每次涂敷层厚好不多于8mm，尤其是层。这样，代木的固化收缩就会以厚度方向为主，从而减小了长度向的收缩造成的内应力。
2.2 木架模具表面代木层开裂
包括密度板在内及其他木质材料的模具，其吸水率都是不容忽视的。天气的温、湿变化直接导致木架模具变形。特别是存放或加工时间长的模具更容易因此变形。木质材料一旦受潮变形，便难以恢复到原状。因此防潮处理事关重要。表面喷涂或刷涂胶衣、树脂、或其他防水涂层可以有效防止受潮变形，如果存放时间超过一年，应手糊或喷射短切毡，达到更好防潮效果。尽管如此，木架模具依然不适合频繁、长期的使用。
2.3 其他影响
代木自知的内应力可能帮助代木层开裂。代木的固化速度会影响其固化后的内应力，固化慢，则可以化解一部分的内应力，这就要求适宜的材料和环境来避免过快的固化。代木自向的性能十分重要，要选择热膨胀系数低、固化收缩率小、韧性较好、易加工、粘接性能强的糊状代木涂敷。
代木粘度大，混合不均是都知道确又常见的问题，要格外注意。一般来说，机械要比手工混合均匀，价格昂贵的混合设备还是有好处的。
另外，顺便指出的是，环氧代木与不饱和树脂层的粘接要引起重视，两层面之间要拉毛，粘接试验也是必不可少的。以往代木与易打磨层、玻璃钢糊层、聚酯腻子层等粘接不宾导致脱模时分层的事故时有发生，[-page-] 因此，与上、下层粘接良好的中间层、增加层间面粗糙度等试验都是有必要的。
3 阳模表面亮光处理多余
习惯性，阳模采用胶衣面高光处理，砂纸应该打到1200目或以上并抛光。但是，现今玻璃钢产口表面效果趋势为哑光面，以减少光污染，表面亮度高无重要意义。而且，合模阴模紧挨处，哑光比亮光面密封效果好。
阳模只是为制作阴模，产品都以哑光为宜，因此阳模没有必要喷胶衣并大量打磨。可以有考虑脱模效果和哑光处理经验问题，而被迫采用亮光面。当然，也可以做亮光面，产品采用哑光胶衣以求哑光效果，但亮光面要浪费阳模胶衣和打磨，还是哑光省工又省钱。
阳模喷完易打磨层，用偏心振动磨砂机打磨表面(磨砂机下连接软曲面板，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钢板)，打磨至300目左右即可，砂纸必须用干砂纸。然后用1~3号高级抛光膏(3M即可)抛光，注意抛光次数量好比说明次数多，后用洁模剂、封孔剂和脱模剂处理表面。如果采用的是不饱和聚酯的代木层或易打磨层，在抛光后好停放2日以上再做表面处理，以便让反应的挥发性有机气体充分溢出，避免粘模。
4 阴模拐角有气泡
不同曲面交界处有凸起，此位置普遍存在有气泡的问题。阴模弯折大的棱角处，没有将此处布压实，就易产生气泡。此气泡可能会由于脱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损处向外延伸的崩裂。
气泡已经大量产生，不易修补。但制作时，可以采用以下方法尽量避免气泡的产生；
(1)在叶片型面与法兰交界处，也就是弯折角度大处，预先手糊玻璃纤维毡，以减缓角度。
(2)预先手糊玻璃纤维毡后，还可以加预浸玻璃纤维纱填充弯折角，再次减缓角度。
(3)铺放玻璃布时要注意压实，尽量不让玻璃布挺起。
(4)根据弯折角度自制硅胶软模，硅胶软模放置在脱模布外或真空袋外，然后按压硅胶软模，可以很好的玻璃布压料。[-page-]
(5)头2支玻璃布用0.2mm以下薄的较软玻璃布，以便易于压实。
5 阴模表面玻璃钢较厚
有些玻璃钢制造厂，将有加热系统的玻璃钢阴模的模具表面玻璃钢层制作厚达15mm左右，加热系统与未脱模产品之间的玻璃钢层厚，这就造成模具导热慢，热损失大；而只有一层玻璃钢，对于几十米的模具也不能起到很好的强度作用，可能在今后使用过程变形。
可以采用夹层结构，层玻璃钢不宜超过8mm(5mm即可)，然后将加热系统后面用氧化铝粉固定。如是电加热，宜采用粗电热丝，好是半圆管。氧化铝粉后面再糊玻璃钢层，此次可以将玻璃钢层糊厚些，如15mm以上。其后还可加任意形式保温层。如此可达导热快、强度好的效果。
6 阴模玻璃钢与钢架硬连接处变形
阴模与阴模支架之间仅靠法兰与钢架连接，连接采用硬性无缓冲的等距点接触、死连接，钢架上焊有等距支出的短钢管，钢管上焊有的小钢板，钢板被手糊于法兰下表面。此类模具连接处有凸起变形，并且，随时间推移而日趋明显。
复合材料(玻璃钢)在长期外力作用下，即便后固化很好也会有形变，尤其是当连接是无缓冲硬连接时，模具玻璃钢重量大，压在没有弹性的一些点上，长此以往必须变形。
阴模与阴模支架之间，可以垫聚氨酯泡沫，用玻璃钢立筋更好。立筋制作如下：阴模玻璃钢层、加热层、保温层都制作完成后，将钢架吊起，将准备连接处，保持与模具5cm左右的间距，不要太远更不要接触，然后手糊玻璃钢布连接，在法兰与钢架之间就形成立筋，充分固化后脱模。这种连接有很好的弹性，即使较沉重的模具也不宜被支架支得变形。
7 阴模钢架无热膨胀胀缝
钢铁膨胀系数与玻璃钢不同，钢架的热胀冷缩将拉伸模具，如果模具钢架设计没有设计胀缝，完全一体，对大型模具长期使用十分不利。[-page-]
应将钢架分成若干段，设计每段钢架间活动连接。有的生产厂家采用弹性钢片立筋连接，此法确实较好，缓解钢铁膨胀系数与玻璃钢不同带来的形变，但效果有限，不推荐。如制作滑块连接或轴承连接佳，即连接部位采用活动连接方式，可以任由模具和模具支架伸缩。
8 阴模导流管接头过多
一般间距1.5m左右设置一套吸胶口及管路，遍布整个模具。如按此设计，生产产品过程一旦漏气，很难查几十套管道的漏气点，可能需要大量人和时间去查漏。管路接口太多，不仅查漏难，平时操作也要为装、拆大量管路而花费更多时间。
可以用一条长螺旋管代替诸多接头，铺设于模具边缘，抽真空吸胶即可。例如，40m长模具，一般单侧只需3~4套吸胶口及管路(间距约10m一套)，在模具法兰边上从头到尾各铺设螺旋管一根做吸胶之用即可。
9 结 语
以上分析了现今大型玻璃钢模具制造业的七个常见问题，是作者工作中经验的总结。现今玻璃钢行业飞速发展，大型风机叶片等模具的优劣将很大程度上决定竞争的成败，常见问题的分析和解决必将促进玻璃钢企业的发展。
