模压成型工艺模压成型工艺是复合材料生产中古老而又富有无限活力的一种成型方法。它是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内,经加热、加压固化成型的方法。
模压成型工艺的主要优点:
①生产效率高,便于实现专业化和自动化生产;
②产品尺寸精度高,重复性好;
③表面光洁,无需二次修饰;
④能一次成型结构复杂的制品;
⑤因为批量生产,价格相对低廉。
模压成型工艺按增强材料物态和模压料品种可分为如下几种:
①纤维料模压法
是将经预混或预浸的纤维状模压料,投入到金属模具内,在一定的温度和压力下成型复合材料制品的方法。该方法简便易行,用途广泛。根据具体操作上的不同,有预混料模压和预浸料模压法。
②碎布料模压法
将浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物,如麻布、有机纤维布、石棉布或棉布等的边角料切成碎块,然后在金属模具中加温加压成型复合材料制品。
③织物模压法
将预先织成所需形状的两维或三维织物浸渍树脂胶液,然后放入金属模具中加热加压成型为复合材料制品。
④层压模压法
将预浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物,裁剪成所需的形状,然后在金属模具中经加温或加压成型复合材料制品。
⑤缠绕模压法
将预浸过树脂胶液的连续纤维或布(带),通过专用缠绕机提供一定的张力和温度,缠在芯模上,再放入模具中进行加温加压成型复合材料制品。
⑥片状塑料(SMC)模压法
将SMC片材按制品尺寸、形状、厚度等要求裁剪下料,然后将多层片材叠合后放入金属模具中加热加压成型制品。
⑦预成型坯料模压法
先将短切纤维制成品形状和尺寸相似的预成型坯料,将其放入金属模具中,然后向模具中注入配制好的粘结剂(树脂混合物),在一定的温度和压力下成型。
模压料的品种有很多,可以是预浸物料、预混物料,也可以是坯料。当前所用的模压料品种主要有:预浸胶布、纤维预混料、BMC、DMC、HMC、SMC、XMC、TMC及ZMC等品种。
将碳纤维预浸料置于上下模之间,合模将模具置于液压成型台上,经过一定时间的高温高压使树脂固化后,取下碳纤维制品。这种成型技术具有高效、制件质量好、尺寸精度高、受环境影响小等优点,适用于批量化、强度高的复合材料制件的成型。但前期模具制造复杂,投入高,制件大小受压机尺寸的限制。
模压成型方法生产效率较高,制品尺寸准确,表面光洁,尤其对结构复杂的复合材料制品一般可一次成型,不会损坏复合材料制品性能。其主要不足之处是模具设计与制造较为复杂,初次投入较大。尽管模压成型工艺有上述不足之处,目前模具成型工艺方法在复合材料成型工艺中仍占有重要的地位。
复合材料模压工艺流程:
(1)、加料:按照需要往模具内加入规定量的材料,而加料的多少直接影响着制品的密度与尺寸等。加料量多则制品毛边厚,尺寸准确度差,难以脱模,并可能损坏模具;加料量少则制品不紧密,光泽性差,甚至造成缺料而产生废品。
(2)、闭模:加料完后即使阳模和阴模相闭合。合模时先用快速,待阴,阳模快接触时改为慢速。先快后慢的操作方法有利于缩短非生产时间,防止模具擦伤,避免模槽中原料因合模过快而被空气带出,甚至使嵌件位移,成型杆遭到破坏。待模具闭合即可增大压力对原料加热加压。
(3)、排气:模压热固性塑料时,常有水分和低分子物放出,为了排除这些低分子物、挥发物及模内空气等,在塑料模的模腔内塑料反应进行至适当时间后,可卸压松模排气一很短的时间。排气操作能缩短固化时间和提高制品的物理机械性能,避免制品内部出现分层和气泡;但排气过早、迟早都不行,过早达不到排气目的;过迟则因物料表面已固化气体排不出。
(4)、固化:热固性塑料的固化是在模压温度下保持一段时间,使树脂的缩聚反应达到要求的交联程度,使制品具有所要求的物理机械性能为准。固化速率不高的塑料也可在制品能够完整地脱模时固化就暂告结束,然后再用后处理来完成全部固化过程;以提高设备的利用率。模压固化时间通常为保压保温时间,一般30秒至数分钟不等,多数不超过30分钟。过长或过短的固化时间对制品的性能都有影响。
(5)、脱模:脱模通常是靠顶出杆来完成的。带有成型杆或者某些嵌件的制品应先用专门工具将成型杆等宁脱,然后进行脱模。
(6)、模具吹洗:脱模后,通常用压缩空气吹洗模腔和模具的模面,如果模具上的固着物较紧,还可用铜刀或铜刷清理,甚至需要用抛光剂刷等。
(7)、后处理:为了进一步提高制品的质量,热固性塑料制品脱模后也常在较高温度下进行后处理。后处理能使塑料固化更加的完全;同时减少或消除制品的内应力,减少制品中的水分及挥发物等,有利于提高制品的电性能及强度。
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