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RTM工藝簡(jiǎn)介及RTM模具制作過程

時(shí)間:2018年09月26日來源:本站原創(chuàng)作者:jzfrp點(diǎn)擊:

RTM工藝簡(jiǎn)介:

RTM是在模腔中鋪放設(shè)計(jì)好的增強(qiáng)材料預(yù)成型體,在壓力或真空或兩者共同的作用下將低粘度的樹脂注入模腔,樹脂在流動(dòng)充模的過程中完成對(duì)增強(qiáng)材料預(yù)成型體的浸潤(rùn),并固化成型而得到復(fù)合材料構(gòu)件的工藝方法,是一種先進(jìn)復(fù)合材料低成本制備技術(shù),廣受矚目。
 
日本強(qiáng)化塑料協(xié)會(huì)將RTM工藝和拉擠工藝一起,推薦為兩大最有發(fā)展前途的工藝,歐美很多公司投入巨資用于研究開發(fā)RTM工藝,其中僅歐共體投資的開發(fā)RTM工藝技術(shù)和應(yīng)用項(xiàng)目就耗資290萬歐元,美國(guó)設(shè)置了?茖W(xué)校,用于培訓(xùn)RTM專業(yè)人才。

 RTM工藝特點(diǎn):

RTM分增強(qiáng)材料的預(yù)鋪層和樹脂注射兩個(gè)步驟;
閉模成型工藝;增強(qiáng)材料與樹脂的浸潤(rùn)由帶壓樹脂在密閉模腔中快速流動(dòng)來完成,而非手糊和噴射工藝中的手工浸潤(rùn),又非預(yù)浸料工藝和SMC工藝中的昂貴機(jī)械化浸潤(rùn),是一種低成本、高質(zhì)量的半機(jī)械化纖維/樹脂浸潤(rùn)方法。
低壓注射技術(shù)(注射壓力小于0.4MPa);

可制備大尺寸、復(fù)雜外形、兩面光滑的整體結(jié)構(gòu)

材料的選擇

模具的質(zhì)量怎樣,材料選擇是一個(gè)關(guān)鍵,根據(jù)RTM成型工藝的特點(diǎn),進(jìn)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(dá)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(xué)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(qiáng)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(qiáng)層:重視強(qiáng)度和收縮性,選用的增強(qiáng)材料為0.4的無堿布和300g/㎡無堿短切氈作為增強(qiáng)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(dá)到A級(jí)表面,尺寸精度也無法控制、制作程序復(fù)雜、周期長(zhǎng)、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(dá)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(jìn)入模具進(jìn)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(qiáng)、機(jī)械加工性能好等優(yōu)點(diǎn)。

以代木為材料制作模型時(shí),首先應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)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(jìn)行三維數(shù)模設(shè)計(jì)時(shí),為保證產(chǎn)品精度,應(yīng)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(shí)樣,產(chǎn)品尺寸和厚度都要達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這樣制作時(shí)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(gè)RTM模具提供了前提。不過也不能忽略對(duì)制作過程的控制。原模通過數(shù)控加工,尺寸精度達(dá)到了要求,但加工的刀痕還是對(duì)模具表面有很大的影響。需要通過精修打磨,經(jīng)過細(xì)微打磨拋光使模型達(dá)到A級(jí)表面要求。

首先開始第一片模具膠衣層的制作,對(duì)于膠衣層為了獲得一個(gè)好的表面效果,膠衣層需要采用噴涂的方法進(jìn)行制作。噴涂膠衣時(shí),一般膠衣用量為1000g/㎡,分3次進(jìn)行噴涂,第一層膠衣用量為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。待其最后一次噴涂膠液凝膠后,便進(jìn)行表面層的鋪放。表面層制作是有一層30g/㎡的表面氈和4300g/㎡短切氈組成。表面氈應(yīng)鋪覆平整不能有搭接和和褶皺,對(duì)于棱角處要特別小心,用刷子角進(jìn)行充分的按壓,趕走氣泡。待表面層固化后需要進(jìn)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(jìn)行下面糊制了。4300g/㎡短切氈組成分2次糊制完成,每次糊制前都要確認(rèn)前一次膠液完全固化和挑氣泡工作完成。增強(qiáng)層的糊制可以采用布和氈交替,4層固化一次的方式進(jìn)行糊制。糊制鋪覆一定要平整,接縫應(yīng)互相錯(cuò)開,不要在棱角處搭接,要嚴(yán)格控制每層樹脂膠液的用量,要既能充分浸潤(rùn)纖維,又不能過多。糊制到設(shè)計(jì)厚度就可以進(jìn)行加固鋼框架的糊制了,鋼框架與模具不能有間隙,最好能夠現(xiàn)場(chǎng)制作,糊制前鋼框架需要經(jīng)過處理消除焊接應(yīng)力。第一片模具固化24小時(shí)后,就可以進(jìn)行脫模了。脫模時(shí)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第一片模具重新貼合。經(jīng)過簡(jiǎn)單修整,在設(shè)計(jì)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(gè)模具放入烘箱中從室溫逐漸升溫到75℃,后保溫2小時(shí),停止加熱,逐漸冷卻至室溫。焊接導(dǎo)向后就可以進(jìn)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:400#的水砂紙經(jīng)水浸泡后,包在平順的打磨板上,來回反復(fù)打磨。直至第一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(xì)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(xì)膩為止;用清水洗凈最后用1200#水砂紙按上述方法反復(fù)打磨一次。

拋光:1000#的拋光膏均勻涂在模具表面上,23分鐘后用帶有布輪的拋光機(jī)開始逐段來回反復(fù)進(jìn)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);清水洗凈后,將2000#的拋光膏均勻涂在模具表面,23分鐘后用帶羊毛輪的拋光機(jī)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2030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2030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(fù)操作6次每次間隔2030分鐘。

RTM模具的整個(gè)制作過程中可以看出,原模設(shè)計(jì)與制作為整個(gè)模具的制作打下基礎(chǔ),由于新的原型制作技術(shù)的采用使原型的制作具有了快速、高精度、工藝簡(jiǎn)捷、操作簡(jiǎn)便、省去模腔制作等優(yōu)點(diǎn),既縮短了工期,滿足了現(xiàn)代企業(yè)快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的發(fā)展趨勢(shì)。加上材料選擇和模具制作的控制,使RTM成型工藝應(yīng)用將越來越廣。

 

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