一種熱壓罐用復(fù)合材料模具制作工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及模具制作領(lǐng)域中的一種復(fù)合材料模具制作方法，特別涉及一種熱壓罐用復(fù)合材料模具制作工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]在復(fù)合材料行業(yè)，模具的使用最為廣泛，其中包含玻璃鋼復(fù)合材料模具、鋼模、鋁模和其他金屬模具，每種材料的模具有其自身的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。在熱壓罐生產(chǎn)中，要求模具具有高強(qiáng)度，高韌性、高導(dǎo)熱、耐高溫、低變形等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的模具大多為鋼模，在使用中鋼模能夠最大強(qiáng)度的保證產(chǎn)品成型過程中的變形量以及制品精度，但是鋼模的制造成本卻非常高，制造周期也較長，且操作不便，因此尋找一種高強(qiáng)度，低成本，低制造周期，卻不降低使用壽命的模具成為熱壓罐工藝成型最大的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有玻璃鋼模具耐溫較差、強(qiáng)度和韌性不高、模具壽命較短的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種熱壓罐用復(fù)合材料模具制作工藝。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
[0005]一種熱壓罐用復(fù)合材料模具制作工藝，依次包括如下步驟:
[0006]第一步，材料選擇:包括模具原型材料選擇和增強(qiáng)材料選擇，模具原型材料為采用酚醛進(jìn)行改性的耐高溫的環(huán)氧樹脂，增強(qiáng)材料選擇為13#和18#無堿玻纖編織布；
[0007]第二步，玻纖布預(yù)浸:對(duì)玻纖布進(jìn)行預(yù)浸，將樹脂含量控制在33% ;
[0008]第三步，模具原型制作:根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求制作出一個(gè)三維實(shí)體原型；
[0009]第四步，原型表面處理:首先將模具原型表面進(jìn)行打磨拋光處理至2000級(jí)，用復(fù)合材料專用封孔劑將原模進(jìn)行封孔，采用PMR-90型復(fù)合材料專用脫模劑涂覆3遍；
[0010]第五步，原型內(nèi)表層鋪層:將13#玻纖預(yù)浸布逐層糊制在模具表面，總層數(shù)10層；
[0011]第六步，首次熱壓罐成型:將糊制有內(nèi)表層鋪層的模具抽真空處理，升溫至80°C，加壓至6kg/cm2保溫保壓I小時(shí)；
[0012]第七步，原型外表層鋪層:將18#玻纖預(yù)浸布逐層糊制在首次熱壓罐成型后的模具表面，總層數(shù)22層；
[0013]第八步，二次熱壓罐成型:將糊制有外表層鋪層的模具抽真空升溫至80°C，加壓至6kg/cm2保溫保壓I小時(shí)，再以相同的壓力升溫至140°C，保溫3小時(shí)，3小時(shí)后降溫緩慢泄壓，模具成型；
[0014]第九步，成型后期處理:對(duì)成型后的模具進(jìn)行脫模，并表面打磨拋光至2000級(jí)處理，完成模具的制作。
[0015]所述第一步中環(huán)氧樹脂和酚醛的改性配比為1:0.2。
[0016]所述第五步和第七步中每塊玻纖預(yù)浸布搭接5_。
[0017]本發(fā)明的有益效果:模具強(qiáng)度和韌性較高，模具可長期受力，80kg的沖擊不開裂；模具的使用壽命長，基本達(dá)到1000模的使用要求；模具的開發(fā)成本較低，整套模具的開發(fā)成本在10000元以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)的低于金屬模具；模具的尺寸穩(wěn)定性高，兼有環(huán)氧的高強(qiáng)度和酚醛的耐溫性，模具可長時(shí)間使用。
【附圖說明】
[0018]圖1本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為克服現(xiàn)有玻璃鋼模具耐溫較差、強(qiáng)度和韌性不高、模具壽命較短的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種熱壓罐用復(fù)合材料模具制作工藝，依次包括如下步驟:
[0020]第一步，材料選擇:包括模具原型材料選擇和增強(qiáng)材料選擇。玻璃鋼模具樹脂大多為環(huán)氧樹脂和乙烯基樹脂，其中乙烯基樹脂的耐溫不夠，產(chǎn)品的穩(wěn)定性較差，而熱壓罐的成型溫度為140°C左右。因此初步選擇環(huán)氧樹脂，普通的環(huán)氧樹脂的耐溫為120°C，耐高溫的環(huán)氧樹脂在140°C左右，因此選擇耐高溫的環(huán)氧樹脂?？紤]到環(huán)氧樹脂具有較好的耐溫性和尺寸穩(wěn)定性，但是未改性的環(huán)氧韌性無法達(dá)到要求，在80KG的瞬間沖擊下，容易有開裂的風(fēng)險(xiǎn)，并且長期在140°C的模具極限工作環(huán)境下，模具壽命達(dá)不到要求，因此采用酚醛對(duì)耐高溫的環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，用酚醛來提高環(huán)氧的耐高低溫性，用環(huán)氧來改善酚醛的施工性，酚醛樹脂與環(huán)氧樹脂的相互作用比較復(fù)雜，熱固性酚醛樹脂中的羥甲基與環(huán)氧樹脂中的羥基及環(huán)氧基起反應(yīng)及酚醛樹脂中的酚羥基與環(huán)氧基起開環(huán)醚化反應(yīng)所以酚醛樹脂能把環(huán)氧樹脂從線型變成體型，環(huán)氧樹脂也能把酚醛樹脂從線型變成體型，彼此相輔相成，最后形成相互交聯(lián)的不溶不熔的體型大分子，經(jīng)過評(píng)估環(huán)氧酚醛樹脂的改性配比為1:0.2。經(jīng)過試驗(yàn)?zāi)＞呖砷L期耐溫160°C，并且具有極佳的強(qiáng)度和韌性。增強(qiáng)材料選擇為13#和18#無堿玻纖編織布。
[0021]第二步，玻纖布預(yù)浸:傳統(tǒng)的手糊工藝無法確定樹脂含量，會(huì)造成樹脂局部堆積，固化成型后產(chǎn)生氣泡和困氣的現(xiàn)象。因此對(duì)玻纖布進(jìn)行預(yù)浸，將樹脂含量控制在33%。
[0022]第三步，模具原型制作:根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求制作出一個(gè)三維實(shí)體原型。
[0023]第四步，原型表面處理:首先將模具原型表面進(jìn)行打磨拋光處理至2000級(jí)，用復(fù)合材料專用封孔劑將原模進(jìn)行封孔，采用PMR-90型復(fù)合材料專用脫模劑涂覆3遍。
[0024]第五步，原型內(nèi)表層鋪層:根據(jù)模型大小需要，將13#玻纖預(yù)浸布裁剪成20*30、40*50、50*50等規(guī)格，貼在模具表面，每塊預(yù)浸布搭接5mm左右，模具拐角處或曲面處用20*30規(guī)格的預(yù)浸布，平面處用50*50規(guī)格的預(yù)浸布，玻璃纖維逐層糊制，總層數(shù)10層。
[0025]第六步，首次熱壓罐成型:將糊制有內(nèi)表層鋪層的模具抽真空處理，升溫至80°C，加壓至6kg/cm2保溫保壓I小時(shí)。
[0026]第七步，原型外表層鋪層:將18#布裁剪成50*50、60*60等規(guī)格，將18#玻纖預(yù)浸布逐層糊制在首次熱壓罐成型后的模具表面，第11層開始用18#玻纖預(yù)浸布，以相同于第五步中的方式手工貼至32層。
[0027]第八步，二次熱壓罐成型:將糊制有外表層鋪層的模具抽真空升溫至80°C，加壓至6kg/cm2保溫保壓I小時(shí)，再以相同的壓力升溫至140°C，保溫3小時(shí)，3小時(shí)后降溫緩慢泄壓，模具成型。
[0028]第九步，成型后期處理:對(duì)成型后的模具進(jìn)行脫模，并表面打磨拋光至2000級(jí)處理，完成模具的制作。
[0029]本發(fā)明的有益效果:模具強(qiáng)度和韌性較高，模具可長期受力，80kg的沖擊不開裂；模具的使用壽命長，基本達(dá)到1000模的使用要求；模具的開發(fā)成本較低，整套模具的開發(fā)成本在10000元以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)的低于金屬模具；模具的尺寸穩(wěn)定性高，兼有環(huán)氧的高強(qiáng)度和酚醛的耐溫性，模具可長時(shí)間使用。
[0030]本領(lǐng)域內(nèi)普通的技術(shù)人員簡單替換和更換都是本專利保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱壓罐用復(fù)合材料模具制作工藝，其特征在于，依次包括如下步驟: 第一步，材料選擇:包括模具原型材料選擇和增強(qiáng)材料選擇，模具原型材料為采用酚醛進(jìn)行改性的耐高溫的環(huán)氧樹脂，增強(qiáng)材料選擇為13#和18#無堿玻纖編織布； 第二步，玻纖布預(yù)浸:對(duì)玻纖布進(jìn)行預(yù)浸，將樹脂含量控制在33% ; 第三步，模具原型制作:根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求制作出一個(gè)三維實(shí)體原型； 第四步，原型表面處理:首先將模具原型表面進(jìn)行打磨拋光處理至2000級(jí)，用復(fù)合材料專用封孔劑將原模進(jìn)行封孔，采用PMR-90型復(fù)合材料專用脫模劑涂覆3遍； 第五步，原型內(nèi)表層鋪層:將13#玻纖預(yù)浸布逐層糊制在模具表面，總層數(shù)10層； 第六步，首次熱壓罐成型:將糊制有內(nèi)表層鋪層的模具抽真空處理，升溫至80°C，加壓至6kg/cm2保溫保壓I小時(shí)； 第七步，原型外表層鋪層:將18#玻纖預(yù)浸布逐層糊制在首次熱壓罐成型后的模具表面，總層數(shù)22層； 第八步，二次熱壓罐成型:將糊制有外表層鋪層的模具抽真空升溫至80°C，加壓至6kg/cm2保溫保壓I小時(shí)，再以相同的壓力升溫至140°C，保溫3小時(shí)，3小時(shí)后降溫緩慢泄壓，模具成型； 第九步，成型后期處理:對(duì)成型后的模具進(jìn)行脫模，并表面打磨拋光至2000級(jí)處理，完成模具的制作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱壓罐用復(fù)合材料模具制作工藝，其特征在于，所述第一步中環(huán)氧樹脂和酚醛的改性配比為1:0.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種熱壓罐用復(fù)合材料模具制作工藝，其特征在于，所述第五步和第七步中每塊玻纖預(yù)浸布搭接5mm。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種熱壓罐用復(fù)合材料模具制作工藝，依次包括材料選擇、玻纖布預(yù)浸、模具原型制作、原型表面處理、原型內(nèi)表層鋪層、首次熱壓罐成型、原型外表層鋪層、二次熱壓罐成型和成型后期處理步驟。本發(fā)明的有益效果：模具強(qiáng)度和韌性較高，使用壽命長，開發(fā)成本較低，尺寸穩(wěn)定性高，兼有環(huán)氧的高強(qiáng)度和酚醛的耐溫性，模具可長時(shí)間使用。
【IPC分類】B29C33-38
【公開號(hào)】CN104552677
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410826495
【發(fā)明人】王玉報(bào), 許太尚, 張旭
【申請(qǐng)人】常州神鷹碳塑復(fù)合材料有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月25日