高溫復合材料模具通常在較低的固化溫度下成型,同時要耐200℃高溫、較低的熱膨脹系數(shù)(尤其對于大型部件)、良好的抗沖擊性,還要符合環(huán)境、健康和安全的規(guī)定要求。
Huntsman開發(fā)出一種新的樹脂體系Araldite®LY8615+Aradur®8615,能滿足以上所有要求,同時具有低粘度,良好的濕潤性能,較長的適用期,并且在室溫23-25℃可以注射,符合灌注工藝的需求,從而開辟一條捷徑,將灌注工藝用于制造高溫復合材料模具。
灌注工藝與濕法鋪層相比有許多優(yōu)點,包括更安全的工作環(huán)境(沒有VOC排放物),氣孔含量更低,重復性更好,人工技能對模具質量影響小。并且在操作時間、設備(熱壓罐)、貯存和供應鏈(預浸料必須冷凍儲藏)、以及節(jié)省成本(大約30%)上比預浸料工藝具有更多的優(yōu)點。
具體工藝步驟
1、制作母模
Huntsman推薦使用RenShape®BM70,RenShape®BM5460或RenShape®BM5055板材和RenPaste®SV/HV4503-1或RenPaste®4666模具糊。接著進行常規(guī)的機械加工,在拋光前必須打三遍脫模劑(QV5110膠),每次間隔15分鐘,然后進行下面的鋪層。
2、使用膠衣
RenGel®SW5200+Ren®HY5212被推薦用于高光模具表面。膠衣要用刷子刷到0.3~0.4mm的厚度,膠衣的粘性時間是確保光滑表面的一個重要參數(shù)。最佳的粘性是手觸膠衣會留下手印但不會粘手,這樣表面氈織物不會透印。粘性保留時間是24小時,這意味著一整天都可以在大型部件上進行工作。
3、按標準次序鋪層
第一層為表面氈以避免透印,這一層通常用克重小于200g/m2的表面氈,重量在30-70g/m2之間。接著是鋪幾層碳纖維或玻璃纖維,按設計計算積層到4-5mm厚。然后,為了除掉導流介質鋪一層脫模布。用于灌注工藝的鋪層包括一種樹脂導流介質、一個灌注真空袋和一個固化真空袋。加第二個真空袋是為了安全起見,因為固化時間約24小時。
4、灌注、固化、硬化和后固化
在這個階段還采用一種普通工藝。Araldite®LY8615和固化劑(重量比100:50)混合并脫氣。灌注之后,當樹脂浸漬所有織物,關閉第一層真空袋的樹脂進出口。前面提到的第二層真空袋是用于避免第一層真空袋漏氣。真空袋保持真空。該系統(tǒng)在40℃下固化24小時,用一種有機硅膠粘劑把碳纖維增強物粘接上,裝配成支撐結構。
在完全固化前要小心地進行部件脫模,如果用錘子敲,在織物之間會引起剝離。
后固化階段是必要的,確保以后復合材料模具擁有所需要的性能。溫度從40℃升到180℃,每2小時升溫20℃,然后在180℃保溫5小時,接下來采用相反的冷卻步驟,整個過程持續(xù)35小時。升溫慢和長時間固化能確保模具或母模收縮變形小、無偏離和無內應力。
5、部件生產(chǎn)
半永久性脫模劑可耐高溫200℃以上,被推薦用于模具制備,每脫模10-15個部件,上一次脫模劑。Huntsman希望這種新型模具可以脫模300次。如果需要的話,采用以下修補步驟:打磨有瑕疵的區(qū)域,清潔(油污和灰塵)以確保良好粘接,涂覆混合好的膠衣,采用與部件生產(chǎn)相同的條件進行后固化。