凈尺寸砂芯模成型工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種砂芯模的成型工藝方法，該方法根據(jù)砂芯模形狀設(shè)計砂芯模成型壓模；將所得脫模劑刷涂在砂芯模成型壓模與砂芯模的接觸面上，刷涂完畢后晾干；將石英砂和混合膠按重量份數(shù)比10︰1～2攪拌混合；得到砂膠料；將得到的砂膠料加入砂芯模成型壓模的型腔中；然后將砂芯模成型壓模固化成型；脫去成型壓模，即得到砂芯模。本發(fā)明充分利用了研制的脫模劑，解決了砂芯模直接模壓，砂芯容易粘接成型模具，不能成型出高精度的砂芯模的難題，同時也解決了傳統(tǒng)的使用成型毛坯最終機加的長周期生產(chǎn)難題。
【專利說明】凈尺寸砂芯模成型工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料制品成型【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地指一種凈尺寸砂芯模成型工藝?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著社會的進步，復(fù)合材料在越來越多的領(lǐng)域得到了應(yīng)用，其中復(fù)合材料成型方法如纏繞和RTM等成型方法，通常都必須具有芯模才能成型制品。但目前芯模的制造技術(shù)成為首要的制約條件。如傳統(tǒng)的纏繞發(fā)動機其芯模主要為金屬芯模，其設(shè)計復(fù)雜、生產(chǎn)周期長，對于大長徑比、小開口、多脈沖等結(jié)構(gòu)，部分基本無法使用金屬芯模。目前也有部分可溶解的鹽芯模，但由于鹽芯模具有腐蝕性，會對復(fù)合材料的其它金屬部分有損害，目前通常也不采納。
[0003]目前使用較多的是水溶性砂芯模，但目前砂芯模的成型通常都是采用先成型一個毛坯件，然后采用機加的方式，實現(xiàn)最終芯模的現(xiàn)狀。由于砂芯模的石英砂對刀具磨損大，機加完成后砂芯1?表面易有浮砂，容易最終進入復(fù)合材料制品中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是要提供一種凈尺寸砂芯模成型工藝，該工藝充分利用了所研制的脫模劑，解決了砂芯模直接模壓時砂芯容易粘接成型模具、不能成型出高精度砂芯模的難題，同時也解決了使用傳統(tǒng)成型毛坯需要機加工、生產(chǎn)周期長的難題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的凈尺寸砂芯模成型工藝，包括以下步驟:
[0006]I)根據(jù)砂芯模的形狀設(shè)計制作好砂芯模成型壓模；
[0007]2)按照重量份數(shù)稱取100份硅橡膠、3~9份正硅酸乙酯、2~6份二月桂酸二丁基錫和30~80份汽油，混合攪拌均勻，得到脫模劑；
[0008]3)將所得脫模劑刷涂在砂芯模成型壓模與砂芯模的接觸面上，刷涂完畢后晾干；
[0009]4)將聚乙烯醇與水按照體積比1: 2~4混合均勻，得到混合膠；
[0010]5)將石英砂與所得混合膠按照重量份數(shù)比10: I~2攪拌混合，得到砂膠料；
[0011]6)將所得砂膠料填裝入刷涂好脫模劑的砂芯模成型壓模的型腔中，使其模壓成型；
[0012]7)再將填裝好砂膠料的砂芯模成型壓模放入烘箱中進行固化；
[0013]8)固化完成后取出砂芯模成型壓模，降溫至室溫，脫模即可得到所需的砂芯模。
[0014]進一步地，所述步驟2)中，按照重量份數(shù)稱取100份硅橡膠、4~8份正硅酸乙酯、2~4份二月桂酸二丁基錫和40~70份汽油，混合攪拌均勻，得到脫模劑。
[0015]再進一步地,所述步驟3)中，脫模劑的刷涂厚度為0.05~0.1mm。
[0016]再進一步地，所述步驟3)中，刷涂完成后自然晾置20~30min。
[0017]再進一步地，所述步驟4)中，將聚乙烯醇與50~70°C的熱水混合均勻，所得混合膠立即用于所述步驟5)中。
[0018]再進一步地，所述步驟5)中，石英砂的粒徑為100~200目。[0019]再進一步地，所述步驟7)中，首先在65?75 °C條件下固化3?7h，再在78?85 °C條件下固化2?5h,最后在115?125°C條件下固化8?15h。
[0020]再進一步地，所述步驟7)中，首先在70?75 °C條件下固化5?6h，再在80?85 °C條件下固化3?4h，最后在120?125°C條件下固化10?12h。
[0021]本發(fā)明的有益效果在于:
[0022]1、本發(fā)明砂芯模的成型工藝方法，利用該方法是使得脫模劑不會粘連砂芯模且不會滲透到砂型內(nèi)部的。這樣減少浪費，利于砂芯模最終的水溶解性，利于復(fù)合材料制品的最終脫模。
[0023]2、本發(fā)明采用模壓的方式，一次性直接生產(chǎn)出最終尺寸的砂芯模，解決了傳統(tǒng)砂芯模成型采用先成型毛坯，然后機加，存在的每次成型均需機加，從而占用機加設(shè)備周期長、機加完成后存在浮砂的難題。
[0024]3、本發(fā)明的方法具有價格低廉、成型工藝簡單、生產(chǎn)周期短的特點。采用一次模壓固化到最終尺寸，不需要再在機加設(shè)備上機加，最終得到的砂芯模表面光潔、不存在浮砂。是未來砂芯模成型的一種可行性很強的成型方法。
[0025]4、本發(fā)明制備得到的砂芯模精度可達精密級，公差等級在IT8以上，可最終確保以此芯模成型的復(fù)合材料制品的最終尺寸精度。
[0026]5、本發(fā)明采用階梯固化的方式，可以確保砂芯模成型用膠粘劑即聚乙烯醇水的水分子逐步溢出，避免由于水分子急劇溢出形成芯模表面空洞。
[0027]6、本發(fā)明的脫模劑是一種與金屬壓模粘接良好，但不與石英石粘接的脫模劑，采用該脫模劑在脫模時，脫模劑層與金屬保持一體，與固化后的砂芯模不粘接，確保脫模時砂芯模的形狀和尺寸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為實施例所用砂芯模成型壓模的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為采用圖1所示砂芯模成型壓模制作的砂芯模結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖中，1.砂芯模成型壓模(1.1.成型壓模外模、1.2.成型壓模減重環(huán)、1.3.成型壓模軸套、1.4成型壓模上定位蓋、1.5.成型壓模下定位蓋)、2.砂芯模。
【具體實施方式】
[0031]為了更好地解釋本發(fā)明，以下結(jié)合具體實施例進一步闡明本發(fā)明的主要內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于以下實施例。
[0032]實施例1
[0033]某型號武器系統(tǒng)發(fā)動機前接頭芯模凈尺寸制備工藝過程如下:
[0034]某型號發(fā)動機前接頭砂芯模設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸見附圖1(未注公差的按照GB/T1804-92《一般公差未注公差的線性和角度尺寸的公差》的m級執(zhí)行):
[0035]I)根據(jù)砂芯模形狀設(shè)計砂芯模成型壓模I ;
[0036]2)按照重量份數(shù)比稱取100份的硅橡膠、4份的正硅酸乙酯、2份的二月桂酸二丁基錫和50份的汽油，混合攪拌均勻，得到脫模劑；
[0037]3)在砂芯模成型壓模I與砂芯模2的接觸面上刷涂厚度為0.08mm的脫模劑，刷涂完畢后自然晾置25min ；
[0038]4)按體積比1: 3.5將聚乙烯醇和60°C的熱水混合均勻，得到混合膠；
[0039]5)將粒徑為120目的石英砂和混合膠按重量份數(shù)比10: 1.2攪拌混合；得到砂膠料；
[0040]6)將步驟5)得到的砂膠料加入砂芯模成型壓模I的型腔中，用木棒搗實，最后將上部蓋環(huán)套入軸套內(nèi)，確定最終的高度尺寸，使其模壓成型，
[0041]7)再將填裝好砂膠料的砂芯模成型壓模I放入烘箱；首先在70°C條件下固化5h，再在80°C條件下固化3h，最后在120°C條件下固化10h，成型；降溫至室溫，脫去砂芯模成型壓模1，即得到砂芯模2。
[0042]實施例2
[0043]某型號武器系統(tǒng)發(fā)動機前接頭芯模凈尺寸制備工藝過程如下:
[0044]某型號發(fā)動機前接頭砂芯模設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸見附圖1(未注公差的按照GB/T1804-92《一般公差未注公差的線性和角度尺寸的公差》的m級執(zhí)行):
[0045]I)根據(jù)砂芯模形狀設(shè)計砂芯模成型壓模；
[0046]2)按照重量份數(shù)比稱取100份的硅橡膠、8份的正硅酸乙酯、4份的二月桂酸二丁基錫和40份的汽油，混合攪拌均勻，得到脫模劑；
[0047]3)在砂芯模成型壓模I與砂芯模2的接觸面上刷涂厚度為0.1mm的脫模劑，刷涂完畢后自然晾置30min ；
[0048]4)按體積比1: 4將聚乙烯醇和50°C的熱水混合均勻，得到混合膠；
[0049]5)將粒徑為200目的石英砂和混合膠按重量份數(shù)比10: 2攪拌混合；得到砂膠料；
[0050]6)將步驟5)得到的砂膠料加入砂芯模成型壓模I的型腔中；，用木棒搗實，將上部蓋環(huán)套入軸套內(nèi)，確定最終的高度尺寸
[0051]7)再將填裝好砂膠料的砂芯模成型壓模I放入烘箱，首先在75°C條件下固化3h，再在85°C條件下固化2h，最后在125°C條件下固化8h，成型；降溫至室溫，脫去砂芯模成型壓模1，即得到砂芯模2。
[0052]實施例3
[0053]某型號武器系統(tǒng)發(fā)動機前接頭芯模凈尺寸制備工藝過程如下:
[0054]某型號發(fā)動機前接頭砂芯模設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸見附圖1(未注公差的按照GB/T1804-92《一般公差未注公差的線性和角度尺寸的公差》的m級執(zhí)行):
[0055]I)根據(jù)砂芯模形狀設(shè)計砂芯模成型壓模；
[0056]2)按照重量份數(shù)比稱取100份的硅橡膠、4份的正硅酸乙酯、2份的二月桂酸二丁基錫和70份的汽油，混合攪拌均勻，得到脫模劑；
[0057]3)在砂芯模成型壓模I與砂芯模2的接觸面上刷涂厚度為0.05mm的脫模劑，刷涂完畢后自然晾置20min ；
[0058]4)按體積比1: 2將聚乙烯醇和70°C的熱水混合均勻，得到混合膠；
[0059]5)將粒徑為100目的石英砂和混合膠按重量份數(shù)比10: I攪拌混合；得到砂膠料；
[0060]6)將步驟5)得到的砂膠料加入砂芯模成型壓模I的型腔中，用木棒搗實，將上部蓋環(huán)套入軸套內(nèi)，確定最終的高度尺寸使其模壓成型，
[0061]7)再將填裝好砂膠料的砂芯模成型壓模I放入烘箱；首先在65°C條件下固化7h，再在75°C條件下固化5h，最后在115°C條件下固化15h，成型；降溫至室溫脫去砂芯模成型壓模1，即得到砂芯模2。
[0062]實施例4
[0063]某型號武器系統(tǒng)發(fā)動機前接頭芯模凈尺寸制備工藝過程如下:
[0064]某型號發(fā)動機前接頭砂芯模設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸見附圖1(未注公差的按照GB/T1804-92《一般公差未注公差的線性和角度尺寸的公差》的m級執(zhí)行):
[0065]I)根據(jù)砂芯模形狀設(shè)計砂芯模成型壓模；
[0066]2)按照重量份數(shù)比稱取100份的硅橡膠、9份的正硅酸乙酯、2份的二月桂酸二丁基錫和80份的汽油，混合攪拌均勻，得到脫模劑；
[0067]3)在砂芯模成型壓模I與砂芯模2的接觸面上刷涂厚度為0.08mm的脫模劑，刷涂完畢后自然晾置20min ；
[0068]4)按體積比1: 2將聚乙烯醇和70°C的熱水混合均勻，得到混合膠；
[0069]5)將粒徑為100目的石英砂和混合膠按重量份數(shù)比10: I攪拌混合；得到砂膠料；
[0070]6)將步驟5)得到的砂膠料加入砂芯模成型壓模I的型腔中，用木棒搗實，將上部蓋環(huán)套入軸套內(nèi)，確定最終的高度尺寸使其模壓成型，
[0071]7)再將填裝好砂膠料的砂芯模成型壓模I放入烘箱；首先在65°C條件下固化7h，再在75°C條件下固化5h，最后在115°C條件下固化15h，成型；降溫至室溫脫去砂芯模成型壓模1，即得到砂芯模2。
[0072]實施例1
[0073]某型號武器系統(tǒng)發(fā)動機前接頭芯模凈尺寸制備工藝過程如下:
[0074]某型號發(fā)動機前接頭砂芯模設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸見附圖1(未注公差的按照GB/T1804-92《一般公差未注公差的線性和角度尺寸的公差》的m級執(zhí)行):
[0075]I)根據(jù)砂芯模形狀設(shè)計砂芯模成型壓模I ;
[0076]2)按照重量份數(shù)比稱取100份的硅橡膠、9份的正硅酸乙酯、6份的二月桂酸二丁基錫和30份的汽油，混合攪拌均勻，得到脫模劑；
[0077]3)在砂芯模成型壓模I與砂芯模2的接觸面上刷涂厚度為0.05mm的脫模劑，刷涂完畢后自然晾置25min ；
[0078]4)按體積比1: 3.5將聚乙烯醇和50°C的熱水混合均勻，得到混合膠；
[0079]5)將粒徑為120目的石英砂和混合膠按重量份數(shù)比10: 1.2攪拌混合；得到砂膠料；
[0080]6)將步驟5)得到的砂膠料加入砂芯模成型壓模I的型腔中，用木棒搗實，最后將上部蓋環(huán)套入軸套內(nèi)，確定最終的高度尺寸，使其模壓成型，
[0081]7)再將填裝好砂膠料的砂芯模成型壓模I放入烘箱；首先在70°C條件下固化5h，再在80°C條件下固化3h，最后在120°C條件下固化10h，成型；降溫至室溫，脫去砂芯模成型壓模1，即得到砂芯模2。
[0082]其它未詳細說明的部分均為現(xiàn)有技術(shù)。盡管上述實施例對本發(fā)明做出了詳盡的描述，但它僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部實施例，人們還可以根據(jù)本實施例在不經(jīng)創(chuàng)造性前提下獲得其他實施例，這些實施例都屬于本發(fā)明保護范圍。
[0083]對實施例1~3制備得到的砂芯模進行尺寸檢測，如表1所所示:
[0084]表1
[0085]
【權(quán)利要求】
1.一種凈尺寸砂芯模成型工藝，其特征在于:該工藝包括以下步驟: 1)根據(jù)砂芯模的形狀設(shè)計制作好砂芯模成型壓模； 2)按照重量份數(shù)稱取100份硅橡膠、3?9份正硅酸乙酯、2?6份二月桂酸二丁基錫和30?80份汽油，混合攪拌均勻，得到脫模劑； 3)將所得脫模劑刷涂在砂芯模成型壓模與砂芯模的接觸面上，刷涂完畢后晾干； 4)將聚乙烯醇與水按照體積比1: 2?4混合均勻，得到混合膠； 5)將石英砂與所得混合膠按照重量份數(shù)比10: I?2攪拌混合，得到砂膠料； 6)將所得砂膠料填裝入刷涂好脫模劑的砂芯模成型壓模的型腔中，使其模壓成型； 7)再將填裝好砂膠料的砂芯模成型壓模放入烘箱中進行固化； 8)固化完成后取出砂芯模成型壓模，降溫至室溫，脫模即可得到所需的砂芯模。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凈尺寸砂芯模成型工藝，其特征在于:所述步驟2)中，按照重量份數(shù)稱取100份硅橡膠、4?8份正硅酸乙酯、2?4份二月桂酸二丁基錫和40?70份汽油，混合攪拌均勻，得到脫模劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凈尺寸砂芯模成型工藝，其特征在于:所述步驟3)中，脫模劑的刷涂厚度為0.05?0.1mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的凈尺寸砂芯模成型工藝，其特征在于:所述步驟3)中，刷涂完成后自然晾置20?30min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凈尺寸砂芯模成型工藝，其特征在于:所述步驟4)中，將聚乙烯醇與50?70°C的熱水混合均勻，所得混合膠立即用于所述步驟5)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凈尺寸砂芯模成型工藝，其特征在于:所述步驟5)中，石英砂的粒徑為100?200目。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凈尺寸砂芯模成型工藝，其特征在于:所述步驟7)中，首先在65?75°C條件下固化3?7h，再在78?85°C條件下固化2?5h，最后在115?125°C條件下固化8?15h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凈尺寸砂芯模成型工藝，其特征在于:所述步驟7)中，首先在70?75°C條件下固化5?6h，再在80?85°C條件下固化3?4h，最后在120?125°C條件下固化10?12h。
【文檔編號】B22C9/10GK103962510SQ201410125334
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】魏虹, 張志斌, 鄧德鳳, 黃澤勇, 譚云水 申請人:湖北三江航天江北機械工程有限公司