低熔點合金模具的種類很多,如鉛鋅模、秘錫模、鋅基合金模等,其特點是熔點低、易于制模,其難點在于控制其凝固收縮率。美國從20世紀70年代開始研制符合生產復合材料制品的鋅基合金模具。鋅基合金用于復合材料制件成型模具有突出優(yōu)點,如制模簡便、制造周期短、生產成本低,并具有足夠的強度、剛度、硬度、光潔度、氣密性,使用壽命長,導熱率高等。美國在20世紀80年代研制的Kirksite鋅基合金模具,成功地制成了波音737尾部整流罩等復合材料大型結構件[9]。
模具和工裝制造方法
采用殷鋼包絡板框架式焊接結構,型面一般采用10 mm厚的殷鋼板焊接。由于型板只有10 mm厚,需要解決漏氣問題,減少焊接變形和內應力,保證模具密封性。
非金屬模具一般采用多工步完成,用復合材料制造模具的常規(guī)順序為:采用石膏制作基準模型,而后進行數(shù)控加工;在基準模型上增加塑膠層;采用濕法鋪貼或預浸料鋪貼,將石墨/環(huán)氧鋪層或玻璃編織布或碳纖維編織布鋪貼在塑膠面石膏模上,并采用真空烘箱和熱壓罐壓實技術制造生產用模具。
電沉積鎳模具是通過電沉積方法,在芯?;蛩芰夏>呱闲纬梢粚涌慑兘饘賹?,然后將芯模等去掉。
氣相沉積鎳模具是通過氣相沉積的方法,在聚酰亞胺上沉積一層金屬鎳,如圖8所示。
金屬噴涂模具含有一層熱噴涂金屬殼,采用一些低成本材料結構作支撐,如木材、石膏或模具蠟。這些模具在簡單的液壓或氣壓下可以整體加熱,因此能夠提高生產效率,降低能耗成本。
對于RTM模具,主要采用數(shù)控加工,其型腔表面的光潔度越高,做出產品的表面質量也就越好,產品脫模時也就更加容易,不過相應的加工費用也會提高。
結束語
近年來,先進復合材料構件成型模具和工裝技術發(fā)展迅速。國外在自容式模具系統(tǒng)、易變形模具、易溶模芯、以及連續(xù)擠壓成型等模具結構方面已經大量應用,并且在殷鋼、碳泡沫、形狀記憶高分子材料等新材料方面和電沉積鎳、氣相沉積鎳等模具制造技術方面已成熟應用,雖然有些技術我國已開始起步,但應用的范圍和成熟度還滿足不了生產需求,急需在這方面加大研發(fā)力度,提升復合材料模具和工裝技術水平,為加快型號研制提供制造基礎技術保障。