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灌注工艺开辟模具制造新途径

高温复合材料模具通常在较低的固化温度下成型,同时要耐200℃高温、较低的热膨胀系数(尤其对于大型部件)、良好的抗冲击性,还要符合环境、健康和安全的规定要求。

Huntsman开发出一种新的树脂体系Araldite®LY8615+Aradur®8615,能满足以上所有要求,同时具有低粘度,良好的湿润性能,较长的适用期,并且在室温23-25℃可以注射,符合灌注工艺的需求,从而开辟一条捷径,将灌注工艺用于制造高温复合材料模具。

灌注工艺与湿法铺层相比有许多优点,包括更安全的工作环境(没有VOC排放物),气孔含量更低,重复性更好,人工技能对模具质量影响小。并且在操作时间、设备(热压罐)、贮存和供应链(预浸料必须冷冻储藏)、以及节省成本(大约30%)上比预浸料工艺具有更多的优点。

具体工艺步骤

1、制作母模

Huntsman推荐使用RenShape®BM70,RenShape®BM5460或RenShape®BM5055板材和RenPaste®SV/HV4503-1或RenPaste®4666模具糊。接着进行常规的机械加工,在抛光前必须打三遍脱模剂(QV5110胶),每次间隔15分钟,然后进行下面的铺层。

2、使用胶衣

RenGel®SW5200+Ren®HY5212被推荐用于高光模具表面。胶衣要用刷子刷到0.3~0.4mm的厚度,胶衣的粘性时间是确保光滑表面的一个重要参数。最佳的粘性是手触胶衣会留下手印但不会粘手,这样表面毡织物不会透印。粘性保留时间是24小时,这意味着一整天都可以在大型部件上进行工作。

3、按标准次序铺层

第一层为表面毡以避免透印,这一层通常用克重小于200g/m2的表面毡,重量在30-70g/m2之间。接着是铺几层碳纤维或玻璃纤维,按设计计算积层到4-5mm厚。然后,为了除掉导流介质铺一层脱模布。用于灌注工艺的铺层包括一种树脂导流介质、一个灌注真空袋和一个固化真空袋。加第二个真空袋是为了安全起见,因为固化时间约24小时。

4、灌注、固化、硬化和后固化

在这个阶段还采用一种普通工艺。Araldite®LY8615和固化剂(重量比100:50)混合并脱气。灌注之后,当树脂浸渍所有织物,关闭第一层真空袋的树脂进出口。前面提到的第二层真空袋是用于避免第一层真空袋漏气。真空袋保持真空。该系统在40℃下固化24小时,用一种有机硅胶粘剂把碳纤维增强物粘接上,装配成支撑结构。

在完全固化前要小心地进行部件脱模,如果用锤子敲,在织物之间会引起剥离。

后固化阶段是必要的,确保以后复合材料模具拥有所需要的性能。温度从40℃升到180℃,每2小时升温20℃,然后在180℃保温5小时,接下来采用相反的冷却步骤,整个过程持续35小时。升温慢和长时间固化能确保模具或母模收缩变形小、无偏离和无内应力。

5、部件生产

半永久性脱模剂可耐高温200℃以上,被推荐用于模具制备,每脱模10-15个部件,上一次脱模剂。Huntsman希望这种新型模具可以脱模300次。如果需要的话,采用以下修补步骤:打磨有瑕疵的区域,清洁(油污和灰尘)以确保良好粘接,涂覆混合好的胶衣,采用与部件生产相同的条件进行后固化。

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后固化周期
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